מוסד שמואל נאמן ביצע מחקר עבור חברת נגה בנושא מפת דרכים למנהל – העצמאי של מערכת החשמל בשנת 2040
המחקר פורסם באתר של חברת נגה וניתן לצפות בו בכמה אופנים:
- דו”ח המחקר באתר של חברת נגה
- עותק מונגש לדו”ח המחקר – מצורף מעלה
- תקציר מונגש במצגת – מצורף מעלה
משק החשמל נמצא בתהליך שינוי מתמיד והוא יושפע בעשורים הקרובים בעיקר מהמדיניות העולמית והמקומית לאספקת חשמל אמינה ולהפחתת פליטות גזי החממה והמזהמים – הפוגעים בבריאות, במבנים, ביבולים חקלאיים ועוד. האמצעים ליישום המדיניות כוללים בעיקר מעבר להפקה של 30-100% מהספק החשמל ממקורות מתחדשים ונקיים מפליטות, כדוגמת שמש ורוח, הידרואלקטרי וגיאותרמי, לצד פיתוח וחדשנות בתחומי הפקת חשמל העתידיים, כדוגמת היתוך גרעיני (רצוי של מימן), אגירה, שימוש בבנק צרכנים כאמצעי לאיזון ושימוש במימן כאמצעי להובלת אנרגיה.
עם זאת, המבנה של משק החשמל בשנת היעד שונה ממדינה למדינה ותלוי בעיקר בשיעורי ההפקה ובסוג של מתקני החשמל, בהווה ובעתיד. ברוב המדינות הספק החשמל צפוי להכפיל ולשלש את היקפו בשנת היעד, בהשוואה לקיים, עקב גידול באוכלוסייה ובביקוש לחשמל, חישמול תהליכים בתעשייה ומעבר לתחבורה חשמלית. המעבר להפקת חשמל ממקורות מתחדשים ומבוזרים מצמצמת מצד אחד את הצורך במקור אנרגיה מחצבי (פחם, גז ונפט), אך גם מציבה אתגרים רבים למנהל העצמאי של רשת החשמל (ISO – Independent System Operator).
הפתרונות לאתגרים משתנים בכל מדינה בהתאם לגורמים רבים וביניהם תמהיל נוכחי להפקת חשמל, מאפיינים גיאוגרפיים ומשאבי טבע קיימים, דרישות מקומיות בתכנון קווי החשמל ומתקניו השונים, ואופן חישוב מחיר החשמל, בשוק פעיל של היצע וביקוש או החלטה מרכזית.
בדוח זה נסקרו תוכניות של שמונה-עשרה מדינות בעלי מאפיינים מגוונים, שהציגו את האתגרים וכן פתרונות משמעותיים. חלק מהתוכניות לשנת 2040 וחלקן לשנים 2045 או 2050, שש מדינות הן אי (גיאו-פיסי ולכן גם “אי-אנרגיה”), וארבע מדינות מתמקדות בפיתוח חשמל משמש (50% ב-2050) – אוסטרליה, הוואי, ניו-אינגלנד וקליפורניה.
הפתרונות לאתגרים בעולם, בהתאם לאופי המשתנים המקומיים, כוללים מספר גישות שברובן מתבססות על תכנון שוק עתידי שונה במהות ובתוכן מהקיים – מבוסס חשמל ממקור ממחדש, שוק חשמל בעל זמינות גמישה של משאבים רבים, מגוונים ומבוזרים, שמנוהלים באופן אוטומטי – באמצעות רשת-חשמל מסועפת וחכמה, ניטור ותכנון תמידי להתאמת היצע החשמל לביקוש ושמירה על התדר והאינרציה. לכן, ניהול רשת-החשמל מתבסס על רשת נתונים שמהווה אמצעי קריטי למעבר נתונים.
בישראל, המאפיינים המקומיים יכתיבו את התיעדוף של הפתרונות לאתגרים על פי חשיבותם ומידת התאמתם למצב בישראל. גיאוגרפית – ישראל התברכה במשאב השמש, מירב הצרכנים נמצא במרכז ומירב ייצור החשמל ממקור מתחדש נמצא בפריפריה. כמו כן ישראל נחשבת לאי רק מבחינה גיאו-פוליטית, ולכן ייתכן ומצב זה יושפע מתהליכים פוליטיים. בנוסף, תמהיל הפקת החשמל כולל כרגע שיעור קטן של מתחדשות ומחיר החשמל נקבע באופן מרכזי.
בחינת מהלך התכנון המומלץ לישראל מתבסס על הניסיון בעולם בשילוב עם הניסיון בישראל, והוא מתמקד בשלבים הבאים –
- איסוף נתונים לגבי הביקוש להספק, מאפיינים גיאוגרפיים שמהווים חסם או הזדמנות, צפי לשינוי בביקוש, טכנולוגיות כדאיות ומתודולוגיות לניהול הרשת והמחיר.
- הבנת התרחישים ובהם משתנים טכנולוגיים וגיאוגרפיים (ביזור ומיקרוגריד), העלות והתועלת בכל שינוי – כולל עלות סביבתית, עלות קווי הולכה, והסיכון עקב אקלים ורעידות אדמה, סייבר וטרור.
- הבנת האפשרויות לניהול האתגרים והפתרונות – איך לנהל חוסר מידע, איך לייצב תדר ומתח ואיך להתאושש מכשל במערכת במסגרת שוק גמיש ומגוון (דוגמאות רבות במחקר זה).
- הרצת מודל אופטימיזציה מרובד המורכב במשולב משלושת הגורמים הנ”ל – נתוני הספק-ביקוש, סיכונים ועלות וכן ניהול המערכת הגמישה וההומוגנית על פי תמונת המערכת העתידית.
איסוף הנתונים והיישום בהתחשב במטרות המשולבות הכרחי להצלחת השינוי וחשוב שישולב בעבודה של כל הגורמים במשק החשמל בטווח המיידי.
בהתאם לאיסוף הנתונים ושלבי התכנון הנדרשים, ההמלצות בישראל כוללות את השלבים הבאים –
- תכנון הרשת העתידית –
- החלטה על תמונת משק חשמל עתידית מבוססת מתחדשות ויישומה ע”י תכנון שמשלב מטרות, עלויות וסיכונים (פרק 3), שמספקים פתרונות לחסמים מקומיים בתרחישי המידול.
- תמונת הרשת העתידית – מבוססת על מגוון טכנולוגיות, דינאמית וגמישה, מתקני יצרן-צרכן זמינים להפעלה לאיזון תדר והספק, גיבוי הדדי בין רשתות מיקרוגריד אזוריות, חיבור לרשת ביוגז או מימן כגיבוי, וניטור חכם בכל הרשת – מונים חכמים, ניטור וחיזוי כשלים, ועוד
- הפחתת עלויות –
- הפחתת ביקוש בשעות השיא הוא האמצעי המרכזי וניתן ליישום עם ביזור ותמהיל גמיש.
- שקלול עלויות חיצוניות במחיר החשמל וקבלת החלטות על תמהיל על פי יעילות הייצור, בהתאם למתודולוגיה שפרסם משרד האנרגיה.
- סיכונים וכשלים מייצרים עלויות בתפעול – ניתוח ההשפעה של כל סיכון על הרשת הוא הכרחי לזיהוי הפתרונות ולשילובם בתרחישים וביישום בשנת היעד.
- רגולציה ותמיכה –
- מיצוי ההזדמנויות ברפורמה בחשמל – עידוד התקנת מונה חכם וניהול מבוזר של יצרנים-צרכנים, לצד המעבר לכרב חשמלי וטעינה וחישמול תהליכים בתעשיה.
- רגולציה לעידוד שילוב שימושי קרקע וחדשנות לפיתוח טכנולוגיות יעילות שמצמצמות את היקף הקרקע הנדרש להפקת קוט”ש חשמל ומגוונות את תמהיל הייצור בכל אזור.
- החלת חוק מס-פחמן ושימוש בכסף לשדרוג רשת החשמל וקידום רשת מבוססת מיקרוגריד – כמנוף להפחתת שיא הביקוש, מזעור כשלים וניהול ביקושים מבוזר.
- יישום הדרגתי של השיפורים והחלה הדרגתית של עלויות הרפורמה במחיר החשמל – תעדוף שלבי יישום ועלות על פי רמת ההשפעה על כלל הצרכנים. העשור הקרוב משמעותי מבחינת עלויות ואחר כך צפויה ירידה.
- אמינות אספקה –
- הטמנת קווי חשמל שחשופים לפגיעה – נדרש מחקר כמותי להערכת פגיעות קווי ההולכה לשינויי אקלים (טמפרטורות, שריפות, הצפות וכד) והערכת העלות והתועלת של הטמנה.
- מינוי גוף שמפקח על שילוב תוכניות של גורמים שונים במשק החשמל ויישומן – שינויים בהחלטות ובזמני ביצוע של תוכניות משפיע על היישום.
- טיפול מקומי בביקוש ובכשלים וחיבור בין-אזורי לגיבוי – מיקום יצרנים וצרכנים מגוונים בכל אזור ושימוש במיקרו-גריד לניהול מקומי של כל אזור, להפחתת תעבורה בקווי ההולכה.
- איזון הספק ותדר באמצעים מגוונים מלבד אגירה – גיבוי ברשת מימן, ביוגז ופסולת וניהול דינאמי של חלופות זמינות.
שקלול הנתונים שנאספו והמסקנות יבטיח תהליך תכנון מבוסס נתונים וממוקד בתמונה העתידית, ובהתאם לשקלול הסיכונים והעלויות – יאפשר במהלך השנים הקרובות את הבניה ההדרגתית של תמונת משק החשמל בשנת היעד.
