האם אגירת אנרגיה סולארית יכולה להוות תחליף לפיתוח הרשת

פיתוח רשת ההולכה הוא אחד האתגרים המרכזיים של ישראל לקראת עמידה ביעד של 30% אנרגיה מתחדשת בשנת 2030 . בשנים האחרונות התבססה טכנולוגיית האגירה בסוללות ומתרחשת ירידה מואצת של מחירי האגירה.

אגירת אנרגיה סולארית עשויה לאפשר חיבור של מתקנים סולאריים נוספים לרשת, באמצעות הסטה של עודפי אנרגיה לשעות בהן הרשת פנויה. בעבודה זו בחנו תרחישים אפשריים של שימוש באגירה לשם חיבור מתקנים פוטו וולטאיים נוספים לרשת, ובחנו באילו תנאים השימוש באגירה כדאי בהשוואה לפיתוח הרשת

מהעבודה עולות התובנות הבאות

א. השימוש באגירה כתחליף לפיתוח הרשת כדאי יותר ככל שתוספת ההספק הסולארי שתחובר לרשת היא קטנה יותר. תוצאה זו נובעת מכך שהרשת המשמשת את המתקנים הסולאריים גדושה כיום בעיקר בשעות הצהרים, בהן היצור הסולארי מגיע לשיא, ואילו בשעות אחרות עומס היצור הסולארי על הרשת נמוך משמעותית. לכן, כאשר מחברים תוספת קטנה של הספק סולארי לרשת, האנרגיה הנוספת שתיוצר בשעות הבוקר ובשעות אחר הצהרים תוזרם ישירות לרשת, ורק עודפי האנרגיה שייוצרו בשעות הצהרים יטענו למערכת האגירה.
ככל שההספק הסולארי המחובר לרשת גדל, חלק משמעותי יותר מהאנרגיה יידרש להיטען למערכת האגירה. כתוצאה מכך, קיבולת האגירה הדרושה, לכל מגה-וואט סולארי נוסף שיחובר לרשת, גדלה באופן לא לינארי ככל שתוספת ההספק הסולארי עולה.

ב. כדאיות השימוש באגירה גבוהה יותר באזורים מרוחקים בהם ההשקעה הנדרשת ברשת לקליטת האנרגיה הסולארית היא גבוהה יותר, או באזורים
בהם נדרשת הטמנה של רכיבי רשת 2. מצאנו כי העלות הממוצעת של חיבור מתקנים סולאריים לרשת בישראל היא כ 1.5 מיליון ש״ח לכל מגה-וואט סולארי מותקן 3. באזור אילת ובאזור הנגב עלות חיבור המתקנים הסולאריים הרשת היא כ 2.2- – 2.3 מש״ח למגה-וואט סולארי מותקן .
לאור זאת, הכדאיות של השימוש באגירה באילת ובנגב גבוהה בהשוואה לאזורים אחרים בארץ.

ג. באזורים בהם נדרשת השקעה ברשת החלוקה בלבד לשם חיבור מתקנים סולאריים, העלות הממוצעת מוערכת ב 0.6- מש״ח בלבד לכל מגה-וואט מותקן. לכן, השימוש באגירה כתחליף לפיתוח רשת החלוקה כדאי רק באזורים בהם נדרשת השקעה ברשת ההולכה נוסף להשקעה ברשת החלוקה.

ד. אגירה אשר תוקם כתחליף לפיתוח הרשת עשויה לשמש גם כתחליף להקמת תחנות כח, זאת, משום שעודפי האנרגיה שיאגרו בשעות הצהרים באזורים בהם קיים גודש ברשת, יוזרמו לרשת בשעות הערב בהן צפוי מחסור בכושר יצור בשנים הבאות. תשלום זמינות לאגירה עבור החיסכון שהאגירה מאפשרת בהקמת תחנות כוח, מגדיל באופן משמעותי את כדאיות השימוש באותו מתקן אגירה כתחליף לפיתוח הרשת.

ה. שימושים נוספים באגירה, כגון ייצוב מתח וייצוב תדר, מעלים את כדאיות השימוש באגירה כתחליף לרשת. אולם, קיבולת האגירה שתידרש למשק לשירותים אלו היא קטנה בהשוואה לקיבולת האגירה שתידרש כתחליף לכושר ייצור ולכן ההשפעה הצפויה של שירותים אלו על כדאיות הקמת האגירה היא נמוכה.

ו. מהעבודה עולה כי בטווח הרחוק האגירה איננה מהווה תחליף מלא לפיתוח הרשת, לאור ההספק המשמעותי של המתקנים הסולאריים אותו יש לחבר כדי לעמוד ביעד האנרגיה המתחדשת. כלומר, האגירה מאפשרת לגשר על פרק הזמן הנדרש לתכנון ולפיתוח הרשת, אולם במקביל יש להמשיך ולקדם את תוכנית פיתוח הרשת.

משמעויות והמלצות

פיתוח רשת ההולכה מהווה אתגר מרכזי לעמידה ביעד האנרגיה המתחדשת, לאור פרקי הזמן הארוכים הנדרשים לתכנון ולהקמת הרשת.
מצאנו כי באזור אילת ובנגב יש כדאיות להשתמש באגירה על מנת לאפשר חיבור של עשרות מגה-וואט סולארי נוספים לרשת, כבר ברמת המחירים הנוכחית של האגירה. שימוש באגירה באזורים אחרים בארץ ועבור הספק גבוה יותר של מתקנים סולאריים יהיה
כדאי כלכלית אם יתאפשר תשלום נוסף למתקני האגירה כתחליף לתחנת כח במחזור פתוח "פיקר"

לאור זאת, מומלץ

א. לאפשר הקמת מתקני אגירה באזורים בהם הגודש ברשת מהווה כיום חסם לחיבור מתקנים סולאריים נוספים בדגש לאתרים מרוחקים, אתרים בהם נדרשת השקעה משמעותית ברשת ההולכה ו/או אתרים בהם נדרשת הטמנה של הרשת.
מתקני אגירה אלו ייתנו מענה למתקנים סולארים הזמינים להקמה בטוווח הזמן הקצר.

ב. לקבוע הסדרה תעריפית שתאפשר מתן תשלומי זמינות למתקני אגירה אשר יזרימו אנרגיה בשעות הערב בהן צפוי מחסור בכושר ייצור. המכרז להקמת מתקני האגירה כתחליף לכושר ייצור יתן עדיפות
להקמת האגירה באזורים בהם הקמת האגירה יתנו מענה לגודש ברשת.

ג. להמשיך ולתכנן את פיתוח הרשת כדי לתת מענה לחיבור הספקים גדולים יותר של מתקני אנרגיה מתחדשת, ולהשתמש באגירה כמענה זמני עד להשלמת הפיתוח.
כך, מתקני האגירה יאפשרו להקדים את הקמת מתקני האנרגיה המתחדשת ולגשר על פער הזמנים עד להשלמת הקמת הרשת. עם הקמת קווי הרשת, ניתן יהיה לנייד את האגירה לאתרים אחרים.

רקע ושאלות המחקר

החלטת ממשלה 465 מ 25- באוקטובר 2020 , קובעת יעד של 30% אנרגיה מתחדשת בשנת 2030 . לפי בחינה מקדימה שנעשתה ברשות החשמל, היעד יושג בעיקר באמצעות אנרגיה סולארית. לשם כך, יותקנו בישראל במהלך העשור הקרוב מתקנים בהספק מצטבר של 13,000MW , בנוסף לכ MW 3,000 סולארי המותקנים כיום. מתוך ההספק הנוסף, כ- MW 2,000 נמצאים בשלבים שונים של רישום והקמה והיתר יוקמו בעתיד. העמידה ביעד מציבה בפני ישראל שלושה אתגרים עיקריים:

א.איתור שטחים – אנרגיה סולארית מתאפיינת בשימוש גבוה בשטח יחסית לטכנולוגיות יצור אחרות. לאור הצפיפות הגבוהה של ישראל והשאיפה לשמור על השטחים הפתוחים, התוכנית לעמידה ביעד תתבסס במידת האפשר על שימוש דואלי בגגות, שטחים חקלאיים ומאגרי מים. עם זאת, יידרש גם שימוש בקרקעות להקמת ההספק הנדרש. במידת האפשר יעשה שימוש באתרים שאינם "שטחים פתוחים" כגון בסיסי צה"ל, או שימוש דואלי בשטחים חקלאיים.

ב. אגירת אנרגיה – שיעור גבוה של אנרגיה מתחדשת יחייב קליטת עודפי אנרגיה בשעות הצהרים, מיתון קצב עליית העומס בשעות הערב, ייצוב תדר ועוד.

ג. רשת – הקמת מתקנים באזורים מרוחקים מאזורי הביקוש מחייבת הקמה של תשתית רשת משמעותית אשר תקלוט את האנרגיה ותעביר אותה לאזורי הצריכה. היחידה לתכנון ופיתוח טכנולוגי )תפ״ט( בחנה את ההשקעה שתידרש ברשת החשמל על מנת לחבר את ההספק הסולארי המבוקש. טבלה 1 מפרטת את
ההשקעות הנדרשות לפי המלצת תפ״ט, בהשוואה לתוכנית המאושרת כיום לפיתוח הרשת. מהטבלה ניתן לראות שההשקעה הנדרשות בפיתוח הרשת לעמידה ביעד 2030 גבוהה לפחות פי 5 בהשוואה לתוכנית הרשת הנוכחית שאושרה על ידי שר האנרגיה בשנת 2018 .

פיתוח הרשת עשוי להוות גורם מעכב משמעותי בעמידה ביעד האנרגיה המתחדשת, מהסיבות הבאות

א. הקמת תשתית רשת עשויה להמשך מעל 10-15 שנים, מתוך כך נדרשים לעיתים כ 10 שנים על מנת להשיג תוכנית מאושרת להקמת הקווים.

ב. גם לאחר השגת התוכנית המאושרת חברת החשמל עשויה להתקשות לפנות פולשים מתוואי הרשת וכתוצאה מכך הקמת הקווים מתארכת.

לצד זאת, בשנים האחרונות התפתחה מאד טכנולוגיית האגירה, ולפי ההערכות מחירי האגירה צפויים לרדת משמעותית בשנים הבאות. לאור זאת, נדונה במדינות רבות ובגופי מחקר מובילים האפשרות להשתמש באגירה כתחליף להשקעות ברשת החשמל, או לפחות כאמצעי לדחיית ההשקעות הנדרשות ברשת.

עבודה זו מתמקדת באתגר של פיתוח רשת ההולכה לעמידה ביעד 2030 ומבקשת לבחון האם ובאילו תנאים שימוש באגירת אנרגיה עשוי למתן או לדחות את הצורך בהקמת תשתית רשת נוספת בבסיס העבודה עומדת ההבנה שהרשת המשמשת את המתקנים הסולאריים גדושה כיום בעיקר בשעות הצהרים, בהן היצור הסולארי מגיע לשיא, ואילו בשעות
אחרות העומס על הרשת נמוך משמעותית. השימוש באגירה מאפשר לחבר מתקנים נוספים לרשת ולהסיט את השימוש של מתקנים אלו ברשת לשעות בהן הרשת פנויה.  כך, ניתן להשתמש בתשתית הרשת הקיימת כדי לחבר מתקנים סולאריים נוספים, מבלי להקים תשתית רשת נוספת. שאלות המחקר שנבחנו:

א. האם אגירה יכולה להוות תחליף יעיל כלכלית לפיתוח הרשת?
ב. אם כן – באיזה היקף ובאילו תנאים נכון להשתמש באגירה כתחליף לרשת?

שיטת הניתוח 

נבחנו אזורים שונים בישראל, הנבדלים בהיבטים הבאים: היקף האנרגיה המתחדשת הקיימת כיום באזור, הקיבולת הנוכחית של הרשת, פוטנציאל ההקמה של
מתקנים נוספים באזור וההשקעות הנדרשות ברשת על מנת לקלוט מתקנים נוספים. האזורים שנבחנו הם:
א. מרחב אילת, עד אזור מצפה רמון
ב. מרחב הנגב המערבי
ג. רשת חלוקה אופיינית אליה מחוברים מתקני יצור
במתח גבוה ומתוכנן חיבור של מתקנים נוספים. מרבית המתקנים אשר יחוברו בעתיד צפויים להתחבר לרשת החלוקה  מכאן החשיבות של תרחיש זה.

מרבית המתקנים יחוברו לרשת החלוקה משום שנתח משמעותי מהמתקנים יקום על גגות ביחס לכל אחד מהאזורים, הבחינה בוצעה בשני שלבים:

א. מודל יצור ואגירה שעתי – ראשית, בנינו מודל שעתי של יצור האנרגיה המתחדשת. הנחנו תוספת הספק סולארי מעבר להספק המותקן הקיים ובחנו את עודפי האנרגיה אשר לא יוכלו להיקלט ברשת הנוכחית. ניתחנו את היקף האגירה שתידרש על מנת לקלוט עודפים אלו. שיטת ניתוח האגירה הנדרשת מפורטת להלן.
ב. ניתוח כלכלי – השווינו בין עלות האגירה הנדרשת לבין העלות של הקמת תשתית רשת באזור הנדון וביצענו בדיקות רגישות על מנת לבדוק באילו מחירים ובאילו היקפים של אנרגיה מתחדשת, הקמת האגירה עדיפה על פני פיתוח הרשת.

ניתוח מאפייני האגירה

ניתוח מאפייני האגירה הנדרשת, בוצע כמפורט להלן:
א. בנינו סימולציה שעתית של יצור האנרגיה הסולארית בהתאם לפרופיל הייצור האופייני לישראל ולהספק המותקן. פרופיל הייצור מבטא את השינויים הצפויים ביצור על פני עונות השנה.

ב. בחנו את עודפי היצור הצפויים בכל שעה בכל אחד מימות השנה, בהתאם להספק הסולארי ולקיבולת הנתונה של הרשת באזור.

ג. בחנו בכל אחד מהימים את שיא ההספק שיידרש מהאגירה ואת כושר האגירה שיידרש על מנת לקלוט את עודף האנרגיה הצפוי באותו יום.

ד. קבענו את קיבולת והספק האגירה הנדרשת:
1.  בחנו את כמות האנרגיה המתחדשת העודפת ביחס לקיבולת הרשת על פני כל אחת משעות השנה.
2.  בדקנו את ההספק ואת קיבולת האגירה הנדרשים על מנת שכמות האנרגיה שתיקטם לא תעלה על 5% מהאנרגיה המיוצרת. בדקנו את רגישות התוצאות לשינויים באחוז האנרגיה שתיקטם.

ה. לכושר האגירה הנדרש הוספנו כושר אגירה נוסף שידרש לאור מגבלת עומק הפריקה והטעינה (DoD) כך למשל, אם קיבולת

אגירה שנדרש כדי להגביל את קיטום האנרגיה ל- 5% הוא MWh 100 , ועומק הפריקה והטעינה הוא 90% , אזי קיבולת האגירה האגירה שתידרש היא 111 MWh= 100/0.9
טבלה 2 להלן מסכמת את ההנחות שהנחנו ביחס לאגירה. בהתאם ל- (NREL, 2019 ). הפרמטרים שנבחרו מייצגים מגוון

2. עלות ההקמה חושבה לפי העלות החזויה בשנת ההקמה 2023 מוכפלת בכמות האגירה הנדרשת בתוספת DoD

ב. עלות תחזוקה:
1. השתמשנו בנתוני NREL, 2019  לפיהם תידרש השקעה של כ- 2.5% אחת לשנה לתחזוקה והחלפה של חלק מהסוללות.
2. עלות זו תומחרה לפי העלות של סוללות חדשות בכל שנה בעתיד והוונה להיום לפי ריבית היוון של .74%

ג. עלות החלפה בתום החיים:
1. הנחנו כי אורך החיים של הסוללות הוא 15 שנה 8.
2.בתום משך החיים, תידרש החלפה של הסוללות בלבד (battery rack), בהתאם לעלות הצפויה באותה שנה 9.
3. עלות זו מהוונת לערך נוכחי לפי ריבית היוון של .4%

ד. עלות האיבודים:
1. חישבנו את כמות האנרגיה שתאבד באגירה בהתאם לסך כמות האנרגיה שתאגר בכל שעה לאורך השנה uאחוז האיבודים באגירה.
2. עלות האיבודים חושבה לפי העלות של קוט״ש אנרגיה מתחדשת במתקן סולארי המחובר למתח עליון אשר יקום בשנת 2023 .
3. עלות האיבודים חושבה לאורך שנות חיי מתקן האגירה והוונה להיום לפי ריבית היוון של 4% . ניתוח מגבלת השימוש באגירה כתחליף לרשת

ניתוח מגבלת השימוש באגירה כתחליך לרשת 

א. עבור הספק מותקן נתון של מתקנים סולאריים בדקנו, באמצעות המודל השעתי, בכל אחד מימות השנה האם באותו יום קיימת קיבולת רשת פנויה בה ניתן להשתמש כדי לפרוק את האנרגיה שנאגרה באותו יום.
ב. חישבנו את אחוז הימים בשנה בהם קיבולת הרשת תספיק לפריקת האנרגיה שנאגרה.
ג. בדקנו מהי תוספת ההספק המותקן שמעבר לו ירד משמעותית אחוז הימים בהם ניתן יהיה לפרוק לרשת את האנרגיה שנטענה לאגירה.

מגבלות הניתוח

מטבע הדברים הסימולציה מציגה באופן פשטני אתמורכבות הרשת. כך למשל, הנחנו כי כלל היצור מתרחש בנקודה גאוגרפית אחת וכי כלל האילוצים של קיבולת הרשת מתרחשים גם הם בנקודה גאוגרפית אחת, ולא התחשבנו במגבלות ובאילוצים חשמליים, כגון מתח לאורך הקו.
כך למשל, הנחנו כי כלל האנרגיה הסולארית במרחב אילת מיוצרת בנקודה אחת, והחלנו על יצור זה את כלל המגבלות הידועות על הולכת האנרגיה צפונה.

לשם פשטות התייחסנו לצריכה באזור המתקנים הסולארים כחלק מקיבולת הרשת. כך לדוגמא, באזור אילת מותקנים 190 מגה-וואט סולארי, חלק מהאנרגיה נצרכת באזור אילת והיתר מועבר צפונה באמצעות רשת ההולכה. לשם פשטות התייחסנו לקיבולת הכוללת של רשת ההולכה יחד עם הצריכה המקומית. למרות זאת, הממצאים בעבודה עשויים בראייתנו לאפשר הבנה של התנאים בהם אגירה עשויה להוות תחליף לרשת. מובן שתכנון בפועל של האגירה והרשת יחייב ניתוח מפורט

עלות פיתוח הרשת

בדקנו את עלות פיתוח הרשת שתידרש על מנת לקלוט את פוטנציאל ההספק הסולארי הנוסף באזורים שונים בארץ, בהתאם לפרסומי תפ״ט ורשות החשמל.

לשם כך השתמשנו במקורות הבאים:
א. תוכנית לפיתוח הרשת לשם עמידה ביעד 2030 (תפ"ט, 2020)– במסגרת התוכנית, ניתחה היחידה לתכנון ופיתוח טכנולוגי בחברת החשמל (תפ״ט) את הקף ההשקעות שידרש באזורים שונים בארץ, על מנת לקלוט את פוטנציאל האנרגיה הסולארית אותו ניתן
להקים בכל אזור.

ב. תוכנית הרשת המאושרת לאזור אילת 10 – ריכזנו את הפרויקטים הרלבנטיים לאזור זה מתוך תוכנית הרשת שאושרה בשנת 2018 והערכנו את כמות ההספק הסולארי הנוסף שניתן יהיה לחבר לרשת לאחר השלמת הפרויקטים.

ג. ניתוח השקעות אופייניות נדרשות לחיבור מתקנים לרשת החלוקה – התייחסנו למקרה מייצג בו נדרשת הקמת קווי חלוקה ותוספת שנאי בתחמ״ש קיים על מנת לקלוט מתקנים סולאריים נוספים ברשת החלוקה. עלות ההשקעות הנדרשות ברשת חושבו בהתאם לתעריף המאושר על ידי רשות החשמל (פרוט בנספח
א')

פיתוח הרשת בתוכנית 2030

טבלה 3 מפרטת את תוכנית פיתוח הרשת שגובשה על ידי תפ״ט עבור כל אזור בישראל לשם עמידה ביעד 2030 . העלויות בטבלה מחושבות לפי מפתח העלויותהמפורט בנספח א. העמודה השמאלית מסכמת את
עלות פיתוח הרשת לכל מגה-וואט של הספק סולארי נוסף מותקן. ניתן לראות כי העלות הגבוהה ביותר לחיבור מתקנים סולאריים היא באזור אילת ) 2.26 מש״ח למגה-וואט( ובאזור הנגב ) 2.14 מש״ח למגה-וואט(. בעוד שבאזור השרון המרכז וירושלים לא נדרשות כלל השקעות לפיתוח רשת ההולכה לשם קליטת הספק נוסף.

תוכנית הרשת המאושרת לאזור אילת

טבלה 4 מסכמת את ההשקעות המבוצעות כיום באזור מצפה רמון – פארן, אשר צפויות להשפיע על קליטת אנרגיה סולארית נוספת באזור אילת, לפי תוכנית פיתוח הרשת שאושרה בשנת 2018 . השקעות אלו צפויות לאפשר חיבור של MW 300 סולארי נוסף, לפי עלות ממוצעת של 2.14 מש״ח ל MW

השקעות אופייניות נדרשות לחיבור מתקנים לרשת החלוקה

ברשת החלוקה לא נקבעה תוכנית פיתוח כוללת והפיתוח נעשה בהתאם לבקשות החיבור של המתקנים הסולאריים בכל אזור. לצורך הניתוח התייחסנו למקרה
מייצג בעל המאפיינים הבאים:

א. השנאה – הנחנו כי חיבור הספק נוסף מחייב תוספת שנאי לתחמ״ש קיים. הנחנו כי העומס המירבי על שנאי זה הוא MVA 55 והוא יועמס עד 60% מהעומס המירבי.
ב. קווי רשת חלוקה– הנחנו כי המתקנים יחוברו בקווי רשת שאורכם הוא 10 ק״מ. הקיבולת המירבית של קו מתח גבוה היא MVA 16 ולכן בתרחיש זה ידרשו 2 קווים באורך מצטבר של 20 ק״מ.
ג. קווי רשת הולכה – התייחסנו למקרה בו לא תידרש השקעה נוספת ברשת ההולכה, על מנת לבחון תרחיש קצה של השקעה ברשת החלוקה בלבד. בפועל, במקרים רבים תידרש בנוסף גם השקעה ברשת ההולכה.

טבלה 5 מסכמת את העלויות של שדרוג הרשת במקרה מייצג זה. ניתן לראות כי ההשקעה הנדרשת לכל מגה- וואט בתרחיש בו לא נדרשת השקעות ברשת ההולכה היא 0.6 מש״ח למגה-וואט מותקן. סיכום – עלות שדרוג הרשת

סיכום – עלות שדרוג הרשת לחיבור מתקנים סולאריים

תרשים 3 משווה את עלות שדרוג הרשת למגה-וואט מותקן בתוכניות השונות שנבחנו. ניתן לראות כי חיבור לרשת החלוקה, אם אינו כרוך בהשקעות נוספות ברשת ההולכה, הוא זול משמעותית ביחס לתוכניות פיתוח רשת ההולכה. טווח העלות של ההשקעות ברשת ההולכה הוא בין 1.5 ל 2.3 מש״ח למגה-וואט סולארי מותקן, בעוד שבמקרה בו נדרשת השקעה ברשת החלוקה בלבד העלות הצפויה היא 0.6 מש״ח למגה- וואט מותקן.

הערך הכלכלי של חיסכון בהקמת תחנות כח

הגידול בביקוש, לצד הגידול ביצור האנרגיה המתחדשת, צפוי להביא לכך שבשנים הבאות יהיה בישראל מחסור בכושר ייצור בעיקר בשעות הערב. בימים אלו נדונה האפשרות לתת מענה למחסור זה באמצעות מתקני אגירה, אשר יטענו עודפי אנרגיה מתחדשת בשעות הצהריים ויפרקו את האנרגיה בשעות שיא הביקוש בערב.

האגירה אשר תקום לשם דחיית פיתוח הרשת, צפויה לפרוק את האנרגיה בשעות הערב, בהן עומס הייצור הסולארי יורד. לכן, מתקנים אלו עשויים לשמש במקביל גם כתחליף להקמת תחנת כוח. לצורך הניתוח, הנחנו כי מתקני אגירה אשר יקומו בעתיד כדי לשמש תחליף לתחנות כןח ייהנו מתשלומי זמינות עבור שרות זה. הנחנו, הנחה מחמירה, כי גובה תשלומי הזמינות יקבע לפי 80% מהעלות המוכרת למתקן במחזור פתוח )״פיקר״( לפי החלטה 914 מינואר 201411 , משום שהעלות בהחלטה זו נקבעה ללא מכרז.

לפי הנחה זו החיסכון למשק משימוש באגירה כחיסכון לפיקר הוא 2.6 מש״ח ל .MW כמו כן, הנחנו כי מתקן אגירה יידרש בעתיד להעמיד 4 שעות אגירה ביחס לגודל ההספק על מנת להנות מתשלומי הזמינות, לפיכך, התשלום לאגירה עבור החיסכון בהחלפת תחנת הכח הוא 0.65 מש״ח ל MWh . לדוגמא, אם מצאנו כי נדרש כושר אגירה של MWh 100 על מנת לאפשר חיבור הספק סולארי נוסף לרשת, כושר אגירה זה יהיה זכאי תשלום נוסף בערך נוכחי של 65 מש״ח 12 . תשלום זה יפרס וישולם למתקן האגירה כתשלום זמינות לאורך חיי המתקן בדומה לתשלום הזמינות לתחנת הכוח.

אגירה כתחליף לפיתוח רשת ההולכה במרחב אילת

במרחב אילת מותקנים כיום מתקנים סולאריים בהספק DCׂ של כ MWp 190 , בכלל זה גם מתקן סולארי בתמנע אשר החל לפעול לאחרונה. החברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות מבקשת לקדם הקמה של MWp 400 DC במרחב זה, על מנת למצות את פוטנציאל הקרקע והקרינה הגבוהה האופייניים לאזור.
כיום לא מתאפשרת הקמה של הספק נוסף במרחב אילת בשל מגבלות רשת ההולכה. פיתוח הרשת למרחב זה נעשה בשני שלבים:

א. תוכנית פיתוח הרשת המאושרת לשנת 2022 – לפי תוכנית זו יוקמו קווי 161 קילו-וולט ותחמ״ש במרחב פארן. התוכנית תאפשר להערכתנו תוספת הספק של MWp 300 בעלות רשת של כ 2.1 מש״ח ל MWp סולארי מותקן.
ב. תוכנית 2030 – לפי תוכנית זו יוקמו קווי 161 , קווי 400 , 12 תחמ״שים ותחמ״ג ויתאפשר חיבור של מתקנים סולארים נוספים בהספק מצטבר של כ- MWp 1260 בעלות של כ – 2.3 מש״ח ל MWp . הערכת תוספת הספק גבוהה יותר מהערכת אילת-אילות משום שהיא מתייחסת להקמת מתקנים קרקעיים נוספים.
בחנו את היקף ועלות האגירה עבור רמות שונות של הספק מותקן, בהנחה ש 5% מהאנרגיה תיקטם. תרשים 5 מציג דוגמא לעודפי האנרגיה ביום אופייני בהתאם להספק המותקן במרחב אילת עד לתוספת של 150 MW

תרשים 6 מציג את כושר האגירה שידרש עבור כל תוספת הספק מעבר ל MWp 190 הקיימים במרחב. ניתן לראות כי כושר האגירה הנדרש גדל פי 4, אף שתוספת ההספק גדלה פי 2. תוצאה זו נובעת מפרופיל היצור הסולארי, אשר מביא לכך שמספר השעות בהן קיים עודף יצור גדל מאוד ככל שההספק המותקן גדל.
תרשים 7 מציג את ההספק הקונבנציונלי שייחסך באמצעות האגירה שתוקם לקליטת עודפי האנרגיה. מהתרשים ניתן לראות כי כאשר התוספת הסולארית נמוכה, עודף האנרגיה המופנה לאגירה הוא קטן, ולכן התרומה להחלפת הספק בשעות הערב היא נמוכה, ככל שתוספת ההספק הסולארי גדלה, מרבית האנרגיה המיוצרת היא אנרגיה עודפת המופנית לאגירה ולכן התרומה להחלפת כושר הייצור גדלה.

תרשים 8 מסכם את עלות האגירה לכל מגהוואט סולארי נוסף באזור אילת בהתאם למחיר לקוט״ש אגירה ובהתאם להספק הסולארי הנוסף שיותקן באזור. סקלת הצבעים בטבלה, נקבעה כך:
א. ירוק – השימוש באגירה כתחליף רשת כדאי, גם ללא תשלום נוסף כתחליף הספק.
ב. צהוב – השימוש באגירה כתחליף רשת כדאי רק אם בנוסף יתקבל תשלום עבור האגירה כתחליף הספק.
ג. אדום – השימוש באגירה כתחליף רשת אינו כדאי גם אם בנוסף יתקבל תשלום עבור האגירה כתחליף להספק.

ניתן לראות כי ברמת המחירים הנוכחית (250 דולר לקוט״ש), עלות האגירה זולה בהשוואה לעלות הרשת, כל עוד תוספת ההספק אינה עולה על עשרות מגה- וואט. אם יתקבל תשלום נוסף עבור האגירה כתחליף ההספק, יש כדאיות לשימוש באגירה כתחליף לרשת גם עבור הספק גדול משמעותית.
תרשים 9 מציג את אחוז הימים בהם קיבולת הרשת תהיה פנויה לפריקת האגירה, כפונקציה של כמות ההספק הנוסף באזור אילת. ניתן לראות כי קיבולת הרשת תגביל את השימוש באגירה רק לאחר שתוספת ההספק באזור אילת תעלה על 250% מעבר להספק המותקן הנוכחי )קרי, ההספק המותקן יכול להגיע ל -475 מגה

אגירה כתחליף להרחבת הרשת בנגב המערבי

אין בידינו נתונים מדוייקים על ההספק הסולארי המותקן במרחב הנגב המערבי, לצורך הניתוח הערכנו כי כיום מותקנים באזור זה כ MWp 200 . להערכת תפ״ט יש במרחב זה פוטנציאל ל MWp 450 נוספים
תפ״ט, 2020. בפרק IV בחנו את עלות הרחבת הרשת במרחב זה לפי תוכנית 2030 , והראינו כי העלות הממוצעת באזור הנגב המערבי היא כ 1.4 מש״ח למגה-וואט סולארי מותקן.

בחנו האם יש כדאיות כלכלית להקים אגירה כתחליף לרשת במרחב זה. תרשים 10 מציג את עלות האגירה למגה-וואט מותקן בהתאם לתוספת ההספק באזור ולעלות לקוט״ש אגירה. מהתרשים עולה כי במחירים הנוכחיים, השימוש באגירה כתחליף לרשת כדאי רק עבור תוספת הספק של 10% בלבד. אולם, אם ישולמו תשלומי זמינות עבור השימוש באגירה כתחליף לתחנת כח (הספק), תהיה כדאיות לשימוש באגירה כתחליף לפיתוח הרשת במחירי האגירה הנוכחיים, עבור הכפלה של ההספק המותקן. גם בתרחיש זה, יש קיבולת פנויה ברשת לפריקת האגירה עד לתוספת הספק סולארי של 250% מעבר להספק הקיים.

אגירה כתחליף להרחבת רשת חלוקה

מרבית המתקנים הסולאריים מתחברים כיום לרשת החלוקה. במקרים רבים השנאי מועמס עד לעומס המירבי שנקבע ) 60% ( וחיבור מתקן סולארי נוסף מחייב תוספת שנאי. בדקנו האם ניתן לחבר מתקני יצור נוספים לשנאי הקיים מבלי לחרוג ממגבלת העומס באמצעות שימוש באגירה. בתרחיש זה הנחנו כי לא נדרשות השקעות נוספות ברשת ההולכה.

הנחנו כי לשנאי בהספק של MVA 60 , יועמס עד לעומס מירבי של 60% ויחוברו אליו מתקנים בהספק של 36 .MW מוקדם יותר הראנו כי עלות הקמת קווי מתח גבוה נוספים ושנאי נוסף לשם חיבור מתקנים סולאריים ברשת החלוקה צפויה לעלות כ 0.6 מש״ח ל .MWp בתרשים 11 ניתן לראות את עלות האגירה שתידרש לשם חיבור מתקנים נוספים סולאריים ברשת החלוקה. מהתרשים עולה כי האגירה מהווה תחליף כלכלי להקמת שנאי נוסף לשם חיבור מתקנים סולאריים לרשת החלוקה, רק אם המחיר לקוט״ש ירד מתחת ל 100 דולר. אולם, אם ישולמו תשלומי זמינות עבור שימוש באגירה כתחליף לתחנת כח )הספק(, תהיה לשימוש באגירה כתחליף לרשת כבר במחירים הנוכחיים של האגירה, עד לתוספת הספק של 50% מעבר להספק הנוכחי. גם בתרחיש זה, יש קיבולת פנויה ברשת לפריקת האגירה עד לתוספת הספק סולארי של 250% מעבר להספק הקיים.

נספח א' – עלות פיתוח הרשת

עלות הקמה
טבלה 6 מציגה את עלות רכיבי הרשת, לפי תעריף הרשת שאישרה רשות החשמל בשנת 2018 . תעריף זה שימש אותנו לחישוב העלות הכוללת של ההשקעות

עלות תחזוקה
עלות התחזוקה של הרשת מחושבת לפי נוסחת ההכרה בתעריף שקבעה הרשות בשנת 2018 כמפורט להלן. בחישוב עלות התחזוקה של רשת החלוקה השתמשנו בתעריף תחזוקת רשת ההולכה ולא בתעריף המופיע
בהחלטת תעריף הרשת, משום שתעריף הרשת מתייחס לתחזוקת רשת חלוקה לצרכנים. חישבנו את העלות הרב שנתית של התחזוקה בהנחה שהתעריף ישמר לאורך 25 שנה והיוונו אותו לערך נוכחי לפי ריבית היוון של 4%.

נספח ב' – עלות האגירה 

טבלה 7 מציגה את תחזית מחיר האגירה לפי בלומברג. התחזית עודכנה בין השנים 2030-2040 כדי לשקף ירידה נוספת בשנים אלה.

מקורות

צילום: שאטרסטוק
רשות החשמל, 2020 . הגדלת יעדי יצור אנרגיה מתחדשת לשנת 2030 .
תפ״ט, 2020 . הגדלת יעדי הייצור באנרגיה מתחדשת ל 30% בשנת 2030 – פרק הולכה, 791-180-20 מיום 31/3/2020

כותבת המאמר: ד"ר נורית גל 

IEA 2020, Energy Storage, IEA, Paris
IRENA, 2019. Innovation Landscape for a Renewable-Power Future: Solutions to integrate variable
renewables. International Renewable Energy Agency, Abu Dhabi (ISBN 978-92-9260-111-9).
Fitzgerald, Garrett, F., Mandel, J., Morris, J., Touati H., 2015. The Economics of Battery Energy
Storage: How multi-use, customer-sited batteries deliver the most services and value to
customers and the grid. Rocky Mountain Institute.
Lazard 2020 – Levelized Cost of Storage Analysis, version 6.0, Oct 19,2020
NREL 2019 – Cole, W., Frazier, W.,