רוח גבית למהפכה הירוקה

בתחילת יוני 2020 הציג שר האנרגיה, ד"ר יובל שטייניץ, יעד חדש ושאפתני ביותר בתחום האנרגיות המתחדשות. לפי התוכנית של משרד האנרגיה, היקף ייצור החשמל מאנרגיות מתחדשות מסך יכולת ייצור החשמל, צפוי לגדול מ-5% בלבד ל-30% עד שנת 2030. מעבר לכך, לפי התחזיות, היקף ייצור החשמל הסולארי צפוי להגיע בשעות מסוימות ליותר מ-100% ואילו עודפי החשמל, שיופקו במערכות הפוטו-וולטאיות, ייאגרו בסוללות אגירה ייעודיות. 
התוכנית מפרטת את הדרכים שבהן נצליח לכבוש את היעד. למשל, לפי הצפי, 90% מהחשמל יופק בחסות אור השמש בזמן שאת האחוזים הנותרים נפיק תוך שימוש ביתר מקורות האנרגיה המתחדשת כמו ביומסה, מים ורוח. היעדים החדשים מעידים על כך שמדינת ישראל צועדת בכיוון הנכון ומתחילה ליישר קו עם מדינות מובילות נוספות ברחבי העולם בתחום האנרגיה הסולארית. 

מדינת קליפורניה למשל, הכריזה כבר ב-2018 כי תוך 25 שנים בלבד, היא תייצר 100% מהחשמל הנצרך במדינה באמצעות ניצול של אנרגיות מתחדשות. במהלך השנתיים האחרונות הצטרפו אליה מספר מדינות נוספות ונראה כי ישנן עוד לא מעט מדינות שצפויות להצטרף אליה בשנים הקרובות. נראה שמשרד האנרגיה החליט לקחת צעד קדימה ולהעז לראשונה להציב יעד שאפתני מאי פעם, הודות למספר פיתוחים טכנולוגיים בתחום. הפיתוחים השונים, שעליהם נפרט בהמשך, הובילו לשדרוג היעילות של המערכות הסולאריות ולשיפור רמת הבטיחות שלהן.     

לשלוט במתח החשמלי

אחת השאלות שעולות לדיון בשוק האנרגיה היא מדוע מקבלי ההחלטות חוששים מהמערכות הסולאריות? נראה שאחת הסיבות לכך שמדינת ישראל נקטה עד כה בזהירות יתרה בכל הנוגע להתקנה של מערכות סולאריות באזורים רגישים כמו תחנות דלק, בתי ספר או בתי חולים לדוגמה, קשורה לסיכונים הבטיחותיים שנקשרו בשמן של המערכות הסולאריות לאורך השנים. על פניו, מדובר בחששות מוצדקים, שכן בעבר, המערכות הפוטו-וולטאיות המשיכו להפיק חשמל כל עוד הפאנלים הסולאריים היו חשופים לאור השמש. לפיכך, אם פרצה שריפה במבנה שעל הגג שלו הותקנה מערכת סולארית, צוותי הכיבוי וההצלה היו חסרי אונים, שכן לפי ההנחיות לא ניתן להתיז מים או חומרים כימיים על מערכות חשמל. מעבר לכך, המערכות הפוטו-וולטאיות שכללו ממירי זרם מסורתיים, היוו סכנה גם עבור צוותי התחזוקה ואפילו סיכנו את המתקינים. במערכות שכוללות ממירים מסורתיים, שרבות מהן נמצאות בשימוש גם היום, הפאנלים ממשיכים לייצר חשמל גם כאשר הממיר מנותק מהמערכת, שכן אין שום אפשרות לשלוט על המערכת ברמת הפאנל הבודד. 

היעדר יכולת השליטה והבקרה ברמת הפאנל הבודד, הולידה קשיים רבים נוספים. כך למשל, כאשר תפוקת המערכת נמוכה, לא ניתן לדעת איזה מהפאנלים לא פועל בצורה אופטימלית וצוותי התחזוקה נאלצים להשקיע זמן רב באיתור וטיפול בתקלה. אם לא די בכך, רמת היעילות של המערכות המסורתיות, רחוקה מלהיות אופטימלית וזאת כיוון שכאשר הפאנלים מחוברים בטור לממיר מסורתי, התפוקה המרבית נקבעת בהתאם לפאנל בעל הביצועים הנמוכים ביותר. 

אז מה הוביל לשינוי בגישה כלפי המערכות הסולאריות בשנים האחרונות? בעשור האחרון ניתן לראות ביותר ויותר מדינות בעולם, כמו ארה"ב, גרמניה, אוסטרליה, יפן ואנגליה, מערכות פוטו-וולטאיות המותקנות על גגות של בתי ספר, אוניברסיטאות, בתי חולים ואפילו תחנות דלק. כל אלו כלל לא עמדו על הפרק עד לפני כעשור בשל כל הטעמים שפורטו לעיל ועוד רבים אחרים. אחת הסיבות לשינוי החד בגישה, נעוץ במספר פיתוחים טכנולוגיים שהובילו לשיפור משמעותי בתפוקת החשמל ולשדרוג רציני ביותר ברמת הבטיחות של המערכות הפוטו-וולטאיות. אחד הפיתוחים המשמעותיים בתחום של חברת SolarEdge, חברה ישראלית הנחשבת לפורצת דרך בתחום האנרגיה הסולארית, הוא ה- SafeDC אשר מאפשר לשלוט במתח החשמלי ולהוריד אותו בהתאם לצורך תוך שניות ספורות. כמו כן, הוא מסוגל להגיב למצבים מסוכנים, שמוגדרים מראש במהירות אדירה ולהפחית את המתח באופן אוטומטי, ללא התערבות חיצונית. 

פיתוח נוסף, שהוביל להגברת התפוקה של המערכות הפוטו-וולטאיות, הוא האופטימייזר המתקדם של חברת SolarEdge. האופטימייזר מאפשר לשלוט על המערכת ברמת הפאנל הבודד ומספק מידע שוטף על רמת התפקוד של כל פאנל ופאנל במערכת באמצעות מערכת שליטה ובקרה מבוססת ענן. מעבר לכך, הודות לאופטימייזרים, הביצועים של הפאנל החלש ביותר לא משפיעים כהוא זה על הביצועים של הפאנלים האחרים.

השילוב בין רמת הבטיחות הגבוהה לבין היכולת להפיק הרבה יותר חשמל משהיה ניתן להפיק בעבר, הביא לעולם שורה ארוכה של הזדמנויות חדשות ופרויקטים מרתקים. 

ללמוד מניסיונם של אחרים 

זה לא סוד שמדינת ישראל נוהגת לבחון מה נעשה במדינות אחרות, לפני שהיא מתניעה מהלכים גדולים או מקבלת החלטות שונות ברמה הממשלתית. נראה שאלו הם פני הדברים גם בכל הקשור לתחום המערכות הפוטו-וולטאיות: אם בעבר נהוג היה להתקין מערכות להפקת אנרגיה סולארית בעיקר על גגות של מבנים מסחריים או בתים פרטיים, בשנים האחרונות ניתן לראות יוזמות חדשות בתחום. כבר מספר שנים שאנחנו עדים למשל, לשילוב של מערכות פוטו-וולטאיות במאגרי מים ובבריכות דגים, ולאחרונה אף יצאו לדרך מספר פרויקטים של שילוב מערכות פוטו-וולטאיות בתחנות דלק בישראל. באותו אופן ניתן לראות מערכות פוטו-וולטאיות על גגות של מרכזים רפואיים, בתי ספר ואפילו גני ילדים. 

אז מה בעצם נעשה במדינות אחרות בעשור האחרון?

כדי לקבל מושג על שלל האפשרויות שעומדות בפני העם היושב בציון, נביא להלן מספר דוגמאות לפרויקטים מעוררי השראה שבוצעו בשנים האחרונות במספר מדינות ברחבי העולם: 

• מערכות פוטו-וולטאיות גם על גגות בעלי תצורה לא שגרתית (מכון הארי פרקינס למחקר רפואי (Harry Perkins Institute for Medical Research), אוסטרליה)

אין ספק ששימוש במערכות פוטו-וולטאיות מאפשר לנו לתרום לאקולוגיה ולסביבה ולהפחית את התלות בדלק פוסילי. אך בו בזמן מדובר באחת הדרכים המשתלמות ביותר להפחית את הוצאות החשמל ולמעשה לייצר הכנסה פאסיבית לאורך שנים. לכן, אין זה פלא שמטרת העל שעמדה לנגד קברניטי מכון הארי פרקינס הייתה, בראש ובראשונה, להפחית בצורה דרסטית את הוצאות החשמל של המכון.
המתווה הייחודי של גג המכון וריבוי המכשולים הפיזיים שהיו פזורים על הגג, היוו אתגר למערכות המסורתיות. לכן הוחלט להתקין על הגג מערכת הכוללת את הממירים החכמים של SolarEdge, המאפשרים להקים מערכות פוטו-וולטאיות גם על גגות בעלי תצורה לא שגרתית. 

סיבה נוספת בגינה הוחלט להשתמש בציוד המתקדם של חברת SolarEdge, היא העובדה שרכיב ה-SafeDC מנטרל באופן מלא את כל הסכנות שאיפיינו את המערכות המסורתיות. הודות לכך, לא זו בלבד שהמערכת מסוגלת להוריד את המתח באופן אוטומטי בתגובה לכשלים נקודתיים, אלא שניתן גם להוריד תוך שניות את המתח הגבוה לרמה שמאפשרת להתיז מים וחומרים כימיים שונים על שטח הגג במקרה של שריפה. בסופו של דבר הותקנו על גג המכון 152 פאנלים סולאריים של 260 וואט כל אחד ביולי 2016 ומאז המערכת פועלת באופן רציף וללא תקלות מיוחדות. 

• מערכת בעלות תפוקה גבוהה (אוניברסיטת קיימברידג' (Cambridge University), אנגליה)

כדי לעמוד בדרישות של SAP (Standard Assessment Procedure), הוחלט להקים מערכת פוטו-וולטאית על גג אולם הספורט של אוניברסיטת קיימברידג' המפורסמת, הכולל שיפועים שונים ורמות שונות של חשיפה לשמש. גם במקרה הזה, נתקלה חברת ההתקנות באתגר של ממש בתכנון המערכת ובסופו של דבר הוחלט להתקין מערכת של SolarEdge, בשילוב 315 פאנלים סולאריים סך הכול. 

לדברי פול בראדבורי (Paul Bradbury), מנהל הפרויקט מטעם חברת Evolution Renewables, הבחירה ב- SolarEdge הייתה מבוססת על העובדה שהטכנולוגיה של החברה הישראלית מאפשרת להתקין מערכות בעלות תפוקה גבוהה משמעותית, בהשוואה לתפוקה המאפיינת את המערכות המסורתיות. בנוסף, היא מאפשרת לשפר את היכולת של צוותי התחזוקה לתחזק את המערכת בהתאם לצורך. מעבר לכך, הטכנולוגיה המתקדמת של החברה אפשרה לעצב מערכת מרהיבה ביופייה. 

• שילוב בין מוסד חינוכי למערכת פוטו-וולטאית (ביה"ס התיכון אדיסון (Edison High School), ארה"ב).

מעניין לציין שהתקנת מערכות פוטו-וולטאיות במוסדות חינוך, יכולה להניב פירות נוספים. כך לדוגמה, בחצר בית הספר התיכון אדיסון במיניאפוליס, ארה"ב, הותקנה מערכת פוטו-וולטאית על גבי סככה עצומה, ששולבה עם גינה קהילתית לתפארת. פאנלים נוספים הותקנו על גג בית הספר, כשסך הכל מייצרות המערכות יותר מ-600,000 קוט"ש מדי שנה.  

היופי האמיתי בשילוב בין מוסד לימודי למערכת פוטו-וולטאית, הוא הערך המוסף ממנו נהנים התלמידים: מערכת הניטור, מאפשרת לכל תלמיד לגלוש לאתר שבו ניתן לצפות בזמן אמת בביצועי המערכות שהותקנו בשטח בית הספר ובמסגרת הלימודים מתקיימים שיעורים בנושא אנרגיות מתחדשות, הכוללים התייחסות למערכת הבית-ספרית. כל זה מבלי לציין את העובדה הברורה לפיה כשמדובר במערכות המותקנות במוסדות חינוך, נושא הבטיחות הוא זה שניצב בראש סולם סדר העדיפויות.  

בהקשר הזה נציין כי אחת הסיבות בגינה הוחלט להתקין בבית הספר מערכות המצוידות בטכנולוגיה של SolarEdge, קשורה לסטנדרטים המחמירים של ה- NEC (National Electrical Code) הנוגעים ליכולת להשבית במהירות מערכות חשמליות. התקנים האחרונים שנוגעים להשבתה מהירה של מערכות חשמליות או RSC (Rapid Shutdown Code), נכנסו לתוקפם ב-2019 וכיוון שהטכנולוגיה המתקדמת של החברה מאפשרת התקנה של מערכות שעומדת בתקנים המחמירים ביותר, אין זה פלא שגם במקרה הזה הייתה זו הבחירה המובנת מאליה. 

בדומה ליתר המערכות שהוזכרו לעיל, גם זו שהותקנה הבית הספר התיכון אדיסון, הגיעה עם אחריות מלאה למשך 25 שנה וצפויה להמשיך לייצר חשמל נקי לחלוטין במשך הרבה מאוד שנים. מעניין לציין שבית הספר לא נאלץ להשקיע ולו דולר אחד בהקמת המערכות. לפי העסקה שנחתמה בין בית הספר לחברת C2 Energy Capital, זו האחרונה מחזיקה בבעלות על המערכות ואחראית באופן בלעדי לתפעול ולתחזוקה שלהן, כש-100% מהחשמל שמייצרות המערכות, נמכר בתעריף נמוך לבית הספר לתקופה של 25 שנים. הפרויקט המרגש זכה לתהודה רבה מאז שיצא לפועל ואף זכה בפרס החדשנות של SMART ENERGY DECISIONS בשנת 2020 בקטגוריית "Institutional Onsite Renewable Energy". 

השינוי צריך להגיע גם מהשטח

אז למה אנחנו מחכים בעצם?

הפיתוחים הטכנולוגיים שבאו לעולם בשנים האחרונות, הצליחו להתגבר על שורה ארוכה של מכשולים בתחום המערכות הפוטו-וולטאיות. בין השאר, הודות לפריצות הדרך של העשור האחרון, ניתן להתקין מערכות פוטו-וולטאיות גם על גגות בעלי שיפועים משתנים ומבנים לא שגרתיים. ההתקדמות הטכנולוגית מאפשרת לנו גם ליהנות משליטה מירבית במערכות ולהפיק יותר אנרגיה מאי פעם. 

מעבר לכל זה, ממשלת ישראל ורשות החשמל מובילות בשנים האחרונות שורה של מהלכים, במטרה להקל על יזמים בתחום האנרגיה הסולארית ולקדם הקמה של מערכות בכל רחבי הארץ. לפי התוכנית שהציג שר האנרגיה אשתקד, ישנן דרכים רבות להסיר חסמים ולקדם את תחום האנרגיה הסולארית: הורדת אחוז ההסכמה הדרוש להתקנת מערכות על גגות משותפים, קידום דו-שימוש בקרקעות להקמת מערכות במטמנות, חניונים, מצללות ושטחים פתוחים, מתן פטור מהיתר בנייה, הקצאת קרקעות למיזמים בשטחים חקלאיים ועוד. 
אך עם כל הכבוד לתמריצים הממשלתיים, אין ספק שהשינוי יכול ואף צריך להגיע גם מהשטח ושהעתיד נמצא בידיהם של מקבלי ההחלטות ברמה המוניציפלית. ימים יגידו אם בעתיד הקרוב, יותר ויותר מערכות להפקת אנרגיה בחסות אור השמש יותקנו על גגות של מוסדות חינוכיים, בתי חולים, אוניברסיטאות ועיריות. נותר רק לקוות שנשכיל ללמוד מכל אותן מדינות שהפסיקו לפחד ובחרו להעז. הרווח, יהיה כולו שלנו.