גם בגלל הרוח

innovation logo

גם בגלל הרוח

החיים המודרניים תלויים באספקה רציפה ואיכותית של חשמל, אך עולם האנרגיה עדיין מתבסס על שריפת דלקים פוסיליים שמזהמים את כדור הארץ. יזמים ישראליים פיתחו טכנולוגיות פורצות דרך בתחום האנרגיה המתחדשת, שמעלות את התפוקה האנרגטית ומאפשרות אגירה של אנרגיה נקייה

 

בשנת 2010, נסע ד"ר אור יוגב לטיול עם אשתו באזור רכס סן גורגוניו בקליפורניה. במהלך הנסיעה, שהתקיימה בצהרי היום, ראה מאות טורבינות רוח, שאמורות לייצר חשמל לתושבי האזור, ללא תזוזה, מכיוון שלא נשבה רוח. בשעת לילה מאוחרת ראה את אותן טורבינות רוח מסתובבות במהירות ומייצרות חשמל, אך בשעות אלו צריכת החשמל של תושבי האזור כמעט אפסית, והחשמל המיוצר לא ניתן לאגירה.

ברגע זה עלה במוחו הרעיון לפתח מערכת שתאפשר לאגור את החשמל בתחתית הטורבינה בזמן שיש רוח, ובשעות היום, כשאין רוח, להמיר את האנרגיה לצורך ייצור החשמל. כל זאת תוך שימוש בחומרי גלם בני קיימא שלא מזהמים את הסביבה. זאת בהבנה שאגירת אנרגיה תאפשר את המעבר של משק החשמל העולמי לשימוש נרחב באנרגיה מתחדשת.

ההארה הזאת הפכה למציאות כאשר הקים יוגב את חברת אוגווינד (Augwind, קיצור של Augmented Wind). בעשור האחרון פיתחה החברה מערכת אגירת אנרגיה פורצת דרך בקנה מידה עולמי בשםAirBattery . המערכת, שמוגנת ביותר מ-10 פטנטים, יודעת לאגור חשמל כאוויר דחוס ובעת הצורך גם להמיר אותו בחזרה לחשמל.

עד היום פותחו שיטות שונות לאגירת אנרגיה, כאשר מעל 90% מהאנרגיה בעולם כיום אגורה במתקני אגירה שאובה - שני מאגרי מים גדולים עם הפרשי גבהים של 500-400 מטר ביניהם. לצורך טעינה, המערכת משתמשת בחשמל כדי לשאוב מים מהמאגר התחתון לעליון ובכדי לפרוק את החשמל, המערכת משחררת את המים מהמאגר העליון למאגר התחתון דרך טורבינה, שמייצרת את החשמל.

מערכות אגירה שאובה מסוג זה הן מגה פרויקטים שעולים מיליארדים רבים, הנבנים במשך שנים ומצריכים תנאים גיאוגרפיים מיוחדים, תוך השפעה סביבתית ניכרת על האזור בו הם מבוצעים. כמו כן, רשת החשמל החדשה, אשר תתבסס על מקורות אנרגיה מתחדשים, תידרש לנכסי אגירת אנרגיה בצמתים שונים לאורך ולרוחב הרשת, ולכן ישנו צורך בפתרונות אגירה שיכולים להיות מותקנים במגוון של מקומות, ובקה מידה שונה של הספק. בטכנולוגיה הייחודית של AirBattery, לעומת זאת, את מאגרי המים העצומים, הסכרים והחציבות בהרים, מחליפה מערכת הידרו-פניאומטית חדשנית לדחיסת אוויר, המותקנת בעומק של כ-3.5 מטר בלבד מתחת לפני הקרקע וניתנת ליישום כמעט בכל תנאי שטח ואקלים. בכך מנגישה ה-AirBattery את היתרונות של אגירת אנרגיה שאובה באופן ממוזער, מודולארי וניתן להרחבה, עבור מגוון רחב של יישומים. 

לאחרונה השלימה אוגווינד את הקמתו של מתקן חלוץ ראשון מסוגו בעולם, בהתקנה מסחרית ראשונה של מערכת ה-AirBattery בקיבוץ יהל שבערבה, שחיפש פתרון אגירה לצורך התייעלות אנרגטית ושילוב חשמל מאנרגיה סולארית ברשת הקיבוץ, ולא היה נלהב מהאפשרות של הצבת מיכלים של סוללות ליתיום יון בשטחו. בכך, הפך לקיבוץ הראשון בעולם שאוגר חשמל מתחת לפני הקרקע באמצעות חומרי גלם בני קיימא (אויר ומים), ללא התבססות על סוללות ליתיום-יון, ומבלי לפגוע בתוואי השטח. אגירת האנרגיה מתבצעת בתוך מכלים תת קרקעיים מבטון, מה שמאפשר לנצל את השטח הפנוי מעל המערכת. המערכת בקיבוץ יהל קטנה ביחס להתקנות הצפויות של החברה, ואוגרת חשמל בנפח של 1 מגהוואט שעה. אחד מתוצרי הלוואי של המערכת של אוגווינד הוא אוויר קר בטמפרטורה של 15 מעלות שעתיד להיות מתועל לצינון הרפת ולקירור במפעל התמרים.

 

איך זה עובד?

תהליך הדחיסה של האוויר מתחיל במערך משאבות שמזרימות מים ממאגר המערכת (המכיל 100 קוב במקרה של המערכת ביהל) אל מכלי הדחיסה של מערכת. בעת המילוי במים נדחס האוויר במכלים ללחץ הרצוי. בגלל הגודל העצום של המכלים תהליך זה מתבצע ביעילות מקסימלית תוך איבודי חום מזעריים בלבד, ובכך, משמר נצילות אנרגטית גבוהה. בשלב הבא, האוויר הדחוס מועבר מתאי הדחיסה אל מכלי האגירה שקובעים את נפח האגירה בפועל שקיים במערכת. למעשה, מדובר במערכת אגירה שאובה תת קרקעית במעגל סגור, כאשר אותם המים מזינים גם את מעגלי הטעינה וגם את מהלך הפריקה. 

יכולת ייצור חללים תת קרקעיים מודולריים בעלות נמוכה המאפשרים את היישום של הדחיסה והאגירה, שפיתחה אוגווינד, גוברת על חסם טכנולוגי-כלכלי שחברות וגופי מחקר רבים ניסו לפצח בעבר. המכלים אוגרים אנרגיה בסדר גודל של 250 קילוואט למיכל למשך זמן בלתי מוגבל וממתינים לפקודה לפרוק אותם לצורך ייצור החשמל.

ברגע שרוצים להשתמש בחשמל שנאגר – בדרך כלל בשעות הערב המוקדמות כשצריכת החשמל היא הגבוהה והיקרה ביותר - מתבצע תהליך פריקה מבוקר של אוויר דחוס ממכלי האגירה לתוך מיכל מים, שמוזרמים בלחץ גבוה לכיוון טורבינת מים. הטורבינה מסובבת מחולל חשמל שמותקן מעליה וכך נוצר החשמל שמוזן לרשת החשמל הפנימית.

"החיים המודרניים תלויים באספקה רציפה ואיכותית של חשמל", מסביר עידו בן יהודה, מנהל השיווק של אוגווינד. "האתגר הכי גדול היום בתחום האנרגיה המתחדשת הוא כיצד להמשיך ולספק חשמל גם כשהשמש לא זורחת או כשהרוח לא נושבת. 

"הבשורה שמביאה אוגווינד מתבטאת ביתרונות טכניים, כלכליים וסביבתיים. המערכת מודולארית וניתנת להתקנה כמעט בכל תא שטח ובכל תנאי אקלים, עם יחס עלות תועלת מהגבוהים בתעשייה ותוך שימוש במים ואוויר בלבד כחומרי גלם. מעבר לכך, המערכת מותקנת מתחת לפני השטח, מה שמאפשר למשתמש לנצל את השטח שמעל המערכת לצורכיו, ומאפשרת לאגור אנרגיה למשך פרקי זמן ארוכים".

המעבר לאנרגיה מתחדשת נשען לא רק על עקרונות סביבתיים, אלא גם על עקרונות כלכליים. זול יותר להפיק חשמל מפאנלים סולריים מאשר מנפט או מפחם. אבל לעומת תהליך השריפה של דלקים מאובנים, שאפשר לשלוט בו, חשמל מאנרגיה מתחדשת מבוסס על אנרגיית שמש או רוח - מקורות לא נשלטים. האתגר הגדול הוא לטייב את היכולת לאגור את החשמל כשהוא מיוצר ולהיות מסוגלים לספק אותו בזמן שצריך. אירועי מזג אוויר קיצון הם בגדר שכבה נוספת של אתגרים, ולמולם היכולת לאגור אנרגיה באופן אמין ובטוח הופכת אף למשמעותית עוד יותר. 

AirBattery הוא מוצר הדגל של אוגווינד, אבל יש לחברה מוצר נוסף, ה-AirSmart, שנוצר במהלך הדרך. גם מערכת זו מבוססת על אגירת אוויר דחוס אבל לא לצורך אגירת אנרגיה, אלא לצורך ייעול השימוש באוויר דחוס בתעשייה. השימוש באוויר דחוס הוא תשתיתי בקרב מגזרי ייצור רבים בתעשייה - מלט, ברזל, פלסטיק, זכוכית, מזון ושתייה, וסקטורים תעשייתיים נוספים אשר משתמשים באוויר דחוס כחלק מתהליך הייצור. אוויר דחוס בתעשייה גם ידוע לשמצה כתהליך לא יציב אשר עשוי לפגוע בתפוקת הייצור של המפעל, ובעיקר, כתהליך מאוד לא יעיל אנרגטית, הוא צורך המון חשמל בשביל יחסית מעט אוויר, ו גם פולט הרבה יותר גזי חממה ממה שאמור לפלוט לו היה עובד ביעילות גבוהה יותר. 

מערכת AirSmart של החברה מייצבת את תהליך האוויר הדחוס במפעל, ומטייבת אותו בהתאם לצורכי הייצור באופן שמבטיח את רציפות הייצור, ומאפשר חיסכון של עד כ-35% מצריכת החשמל של מערכות אוויר דחוס בתעשייה. ה- AirSmart נמצא כבר בשימוש תעשייתי בכמה מהחברות המובילות במשק בישראל וצפויות התקנות נוספות בישראל ובחו"ל. 

נכון להיום, חתומה אוגווינד על הסכמים לשיתופי פעולה עם מערכת AirBattery בהיקף של יותר מ-200 מגה ואט לשעה. בן יהודה ממחיש את הנתון הזה: "נאמר שמשק בית ממוצע צורך כ-20 קילווט ביום. כלומר, 200 מגה וואט שעה זה שווה ערך לצריכה של כ-10,000 בתים במשך 24 שעות, או כ-1,500 בתים לשבוע.. זאת בהחלט התחלה מבטיחה, כזו שמאפשרת לנו להדגים את עקרונות ויתרונות הטכנולוגיה, לצמוח ולהתרחב", הוא מציין. 

החברה צומחת במהירות. ב-2019 עבדו בה עשרה עובדים, היום יש בה כ-70 עובדים והיא נסחרת בבורסה בת"א בשווי של 1.2 מיליארד שקל. "יש באז סביב המערכת", מספר בן יהודה, "לאחרונה מונה לחברה מנכ"ל חדש בעל ניסיון מסחרי ובינלאומי רב ועל פי כל החיוויים שאנו מקבלים מהשוק, אנחנו נמצאים לפני פריצה גדולה בתחום האגירה.

"היה לנו חשוב לפתח את הידע בישראל. השוק הישראלי הוא סביבה מצוינת לפתח את המוצר מכמה בחינות, תחום האנרגיה המתחדשת בישראל מעניין ומתפתח מבחינת רגולציה ופרויקטים, והתנאים בישראל מאפשרים פיתוח של מענה עם מאפיינים שתואמים לצרכים בשווקים רבים בעולם. רשות החדשנות הייתה והיא עדיין חלק ממה שאנחנו עושים, ביחד עם משרד האנרגיה. החברה נולדה במסגרת חממה טכנולוגית חממת "הון הטבע" (קפיטל נייטצ'ר) בערבה, אז למעשה קיבלנו את תמיכת הרשות עוד בשלבים הראשונים".

"משבר האקלים הוא הסיכון הגלובלי המשמעותי ביותר העומד כיום בפני האנושות. בעוד מגוון רחב של פעולות נעשות ברמה הבין-מדינתית, עיני העולם כולו נשואות אל עבר הטכנולוגיה, שתייצר פתרונות חדשניים ופורצי דרך להפחתת שיעור פליטות גזי החממה ולהתמודדות עם השלכות המשבר. חדשנות טכנולוגית אקלימית היא לא רק נדבך משמעותי במלחמה במשבר האקלים, אלא גם הזדמנות עסקית משמעותית להצמחתה של תעשיית טכנולוגיה חדשנית, מגוונת ובת-קיימא"
דרור בין, מנכ"ל רשות החדשנות

 

להבין את השדה הסולארי

"האנרגיה הסולארית היא תחום מאוד מתפתח היום", מספר חגי הופלנד, מנכ"ל רייקאטצ' (Raycatch) ואחד מיזמי החברה. "העולם היה תלוי לאורך שנים בדלקים פוסיליים שגרמו הרבה מאוד זיהום בהפיכתם לחשמל. לשמחתנו, איינשטיין גילה את האפקט הפוטו-וולטאי, שזה האפקט של הפאנלים הסולאריים, ועל כך גם קיבל את פרס נובל". 

במשך שנים רבות הפאנלים הסולאריים נחשבו לטכנולוגיה מאוד מעניינת, אם כי יקרה. ממשלות ומדינות היו צריכות לסבסד אותה משמעותית ולכן לא ראינו הרבה ממנה. זה עלה הרבה כסף למשלמי המיסים ולמי שצרך חשמל. גם ישראל סבסדה בשנים הראשונות את הייצור כדי לתמוך בנושא האנרגיה המתחדשת, מתוך הבנת הפוטנציאל שבטכנולוגיה, ושבמקביל להשקעות הטכנולוגיה תבשיל ותהיה כלכלית ולא תצטרך את הסבסוד הממשלתי.

המצב הזה השתנה. הטכנולוגיה הסולארית מפותחת ורווחית כיום והגופים הגדולים בעולם משתמשים בה. השדות הסולאריים הופכים לאקטיביים כשהוסיפו להם את יכולת אגירת האנרגיה, המאפשרת לייצר פי 2 ביום ולשמור חצי ללילה. ואז, כשהשדה לא מייצר חשמל, אפשר להשתמש באנרגיה האגורה ולשחרר כך שיהיה לכולנו חשמל ירוק זול וטוב בכל שעות היממה. התוצאה היא שמשק החשמל יוכל להסתמך יותר על מקורות אנרגיה מתחדשים ובראשם אנרגיה סולארית. 

הופלנד מציין כי הניסיון של רייקטאצ' בעולם הסולארי מראה פער משמעותי בין היכולת וההבנה של מפעילי הנכסים הסולאריים לבין מה שקורה בשטח. האתגר הוא שהמידע שמגיע מהשדות סולאריים רועש מדי, והדבר מעכב נקיטת תגובה בזמן הנכון. כתוצאה מזה יש הרבה כסף ששוכב על הרצפה. בנוסף, התפעול משמעותית יקר יותר ממה שהוא צריך להיות מכיוון שהוא אינו מונחה על ידי הדאטה. 

עם ההבנה הזאת הוקמה רייקטאצ' לפני חמש שנים ופיתחה טכנולוגיה שיכולה להתחבר לדאטה של כל שדה סולארי ולנתח אותה. המערכת מבוססת על חיישנים שכבר הותקנו בשטח, אשר פזורים בשטחו של השדה הסולארי ואוספים נתוני ייצור ונתוני סביבה, מנתחים אותם ומייצרים תובנות שמועברות למפעילי השדה.

בעזרת המערכת מפעילי השדות הסולאריים יודעים מה הם יכולים לעשות כדי להרוויח יותר וגם כדי להבטיח שהתפעול יהיה מגובה על ידי הדאטה: למשל איזה פאנלים יש להחליף כדי לקבל תפוקה עודפת, ואיזה חלק יש לתחזק או לתקן. בנוסף מספקת המערכת תובנות שוטפות כמו מתי נכון לשטוף את השדה הסולארי כדי למקסם את התפוקה ומתי יש לשלוח טכנאי לתקן ליקויים. המערכת מסייעת להעלאת התפוקה האנרגטית ב-2%-7% וחוסכת 5%-20% מעלויות התפעול. 

"הלקוחות שלנו הם בעלים של שדות סולאריים מקטנים עד הגדולים בעולם", אומר הופלנד. "השווקים העיקריים הם בישראל, אבל גם אירופה ובמזרח. זה מדהים לראות עכשיו את היזמים הישראלים מתרחבים לאירופה, לארצות הברית ולכל העולם. אנחנו עוזרים להם בין היתר לייצר יותר החזר למשקיעים שלהם ונותנים להם שכבת אנליטיקה ש'רצה' מעל השדות הקיימים שלהם. 

"האימפקט האקלימי של המוצר הוא משמעותי. אנחנו עוזרים ללקוחות להיות יעילים ולהוציא יותר מאותו נכס קיים. זה גם דוחף את הטכנולוגיה קדימה, שכן ככל שהטכנולוגיה יותר יעילה אפשר לקבל יותר מימון וגם להסתפק בפחות כסף לכל יחידת אנרגיה שמייצרים. כמובן שאנרגיה ירוקה טובה לנו כפליים אז בעצם העובדה שאנחנו עוזרים ללקוחות להיות יותר כלכליים ויעילים ולצמוח יותר מהר עושה רק טוב לעולם". 

 

ישראל יכולה להוביל את הדרך

לפני כחמש שנים ישראל עשתה מהפך שבעקבותיו זול יותר להשתמש באנרגיה סולארית מאשר בדלקים פוסיליים", מספר הופלנד. "כתוצאה מכך לא צריך הרבה סובסידיות, תמריצים ותקציבים מהמדינה. היום ברוב העולם יודעים שאנרגיה מתחדשת היא גם טובה וגם זולה - ולכן בשנים האחרונות מקור האנרגיה המתחדשת המועדף הוא אנרגיה סולארית והתהליך מתעצם". 

רק אחוזים בודדים מהחשמל בעולם מופקים כיום מאנרגיה סולארית, אבל זה יילך ויתעצם. בעתיד עולם האנרגיות המתחדשות ייקח את חלק הארי מייצור האנרגיה, וכתושבי היקום זה טוב לנו: זה גם מזהם פחות וגם מקדם אותנו וחוסך לנו כסף. 

"בגלל שהשוק ראשוני בעולם האנרגיה, והוא פורץ דרך, זה מאפשר לנו כמדינת ישראל להוביל ולהיות פורצת דרך בתחום הקליימט-טק", אומר הופלנד. "קמו כאן חברות נהדרות ויש פה יזמים סולאריים נהדרים שפורצים את גבולות המדינה, פעילים בכל השוק העולמי ועושים עבודה נהדרת וצומחת. כולנו מראים לעולם שישראל יודעת גם לייצר טכנולוגיה מחד, וגם לפתח שדות סולאריים על בסיסה מאידך. 

"בתחום האנרגיה לוקח לחברות זמן לבנות אמון ולהיבנות, ולכן התמיכה הממשלתית מאוד חשובה. אנחנו כבר מהימים הראשונים היינו בחממה טכנולוגית, כך שהרשות לחדשנות הייתה למעשה השותף הראשון שלנו", מוסיף הופלנד בחיוך. מטרות החברה אגרסיביות מאוד וצוותיה מפתחים עוד ועוד שכבות דאטה ואנליטיקה על בסיס צורכי הלקוחות. "החזון שלנו הוא להיות המקום היחידי שפותר את כל צורכי הדאטה של הלקוחות בעולם הסולארי - וגם בשאר הנכסים האלטרנטיביים של האנרגיה המתחדשת". הגשמתו תיטיב ללא ספק גם עם משבר האקלים העולמי.