סוגיית היוקר של אנרגיות מתחדשות

ברשומה הקודמת בסדרה, דיברנו על תופעת ההתחממות הגולבלית, המודל הפיזיקלי שמסביר אותה, והקשר בינה ובין שינוי אקלים.
כפי שראינו, שורש הבעיה טמון בפליטה עקבית ובלתי פוסקת של גזי-חממה, ובעיקר - פחמן דו חמצני.
סדר הדברים ההגיוני מכתיב כי הדבר הבא לעשות הוא לשאול - ובכן, מה עושים עם הבעיה הזו?
על המאמצים הפוליטיים והמערכתיים להתמודד עם בעיית ההתחממות הגלובלית יש רשומה שכרגע היא רק חצי אפוּיה, ועל כן תצטרף לסדרה בשלב מאוחר יותר.
בנתיים, נביא מתוכה גרף אחד משמעותי, אשר לרוב מכונה דיאגרמת הספגטי:
הגרף מתאר את מיפוי גזי החממה שנפלטו לאטמוספירה ב-2005: אילו גזים נפלטו, מה מקורם, ולמה שימש תהליך הייצור שהוביל לפליטתם.

שני דברים קופצים באופן מיידי מתוך ההתבוננות בדיאגרמה. האחד, הוא שפחמן דו חמצני מהווה את הרוב המכריע של גזי החממה שנפלטים.
בהערת אגב, במודל גזי החממה, ק"ג נוסף של של מתאן או של דו-נתרן חמצני תורם הרבה יותר ללכידת חום מאשר ק"ג של פחמן דו חמצני.
עם זאת, מה שעולה מהדיאגרמה בבירור הוא שהתהליכים התעשייתיים שלנו הם מוטים בכבדות כלפי פליטת פחמן דו חמצני.
הדבר השני שעולה מהמידע המוצג, הוא שבפרט, התהליכים התעשייתיים המדוברים הם אלו הכרוכים בייצור אנרגיה:
בין אם זה ייצור חשמל או חום לחימום ובין אם זו תחבורה, מודל התיעוש של האנושות הוא כזה שמסב נזק סביבתי עצום.
וכמובן, חשוב לשים לב שהחשמל שמיוצר בתורו מזין תעשיות שלמות: בניין, מכונות, כימיקלים וכו' וכו'.

אם כך, מה יכול להיות יותר טבעי מלומר - הבה נחליף את אמצעי ייצור החשמל עתירי הפליטות (כמו תחנות כוח השורפות נפט ופחם) בדרכים נקיות יותר.
ובפרט, מדוע אי אפשר להסתמך על טכנולוגיות להפקת אנרגיה באמצעים מתחדשים, כגון טורבינות רוח ופאנלים סולריים? רשומה זו נכתבה על מנת לענות על שאלה זו.
חשוב להדגיש, מטרת ההסבר אינה על מנת לסתום את הגולל על הרעיון למעבר למשק מבוסס ייצור נקי יותר - אלא להיפך:
אם מתקיים דיון ציבורי בעל משמעות בשילוב של אנרגיות מתחדשות אל תוך משק ייצור האנרגיה, חשוב מאוד שתהיה הבנה בסיסית מדוע אי אפשר פשוט לבנות עוד כמה טורבינות ולסגור עניין.

אז אחד הדברים הראשונים שכדאי לדעת על אנרגיות מתחדשות הוא שמדובר בדרך יקרה מאוד להפיק חשמל.
בואו נתבונן לרגע בעלויות היחסיות:
נזכר שיחידות של חשמל נמדדות בקילו-ואט שעה (שהן אלף ואט-שעה). במידה ויש רצון לרענן מה משמעות היחידה הזו, רשומת המבוא לשוק החשמל מציעה תזכורת קצת יותר נרחבת.
מאחר ואין הבדל בין חשמל כתוצר שמיוצר בטכנולוגיות שונות, ההשוואה שנתמקד בה היא כמה עולה כיום לייצר קילו-ואט שעה בטכנולוגיות מתחדשות שונות.
חשוב להדגיש כי המספרים כאן לא חצובים באבן: ראשית, הם נכונים לנקודת הזמן שבה נערכו האומדנים.
שנית, הם מערבים שורה של הנחות לגבי עלויות, ואלו בהכרח נעים על טווח. עם זאת, המספרים נותנים קנה מידה טוב להערכת עלויות יחסיות:

אם כן, לשם השוואה, התעריף הסופי לצריכה שמשלם הצרכן בישראל בסוף 2012 הוא כ-0.13 דולר לקילו-ואט שעה (לפני מע"מ).
עבור אנרגיית רוח המותקנת על היבשה, ההערכה מ-2012 על בסיס נתונים מ-2010 להתקנות באירופה היא של 0.08-0.14 דולר לקילו-ואט שעה.
עבור אנרגיה סולרית, מדובר על מספרים גבוהים עוד יותר:
בטכנולוגיית CSP (טכנולוגיה המרכזת את קרני השמש, עם מיעוט התקנות יחסי עד כה. בישראל יש מספר חברות הפועלות לפיתוח טכנולוגיה זו) המחירים הם כ-0.17-0.29 דולר לקילו-ואט שעה.
בייצור פוטו-וולטאי המספרים נעים בין 0.25-0.65 דולר לקילו-ואט שעה.

המשמעות של המספרים האלו היא, שגם אם הצרכן היה משלם אך ורק את מחיר החשמל כפי שעולה לייצר אותו,
(אפילו בלי להתחשב בעלויות תחזוקת תשתית ההולכה, או בתשלום רווח כלשהו ליצרן כך שפעולת ייצור החשמל תהיה משתלמת עבורו),
אזי הצרכן הישראלי, למשל, היה צריך לשלם משמעותית יותר ממה שהוא משלם כרגע, במיוחד לאור העובדה שישראל עשירה בשמש יותר מאשר ברוח.
לכן גם לו באורח נס משק ייצור החשמל יכול היה היום להפוך למבוסס אנרגיות מתחדשות בלבד, מעטים האנשים שיקבלו באדישות את העובדה שחשבון החשמל שלהם יקפוץ לרמה כזו.
ומילא חשבון החשמל - כך גם כל דבר אחר. כפי שציינו למעלה, הרבה מהחשמל המיוצר במשק מיועד עבור ייצרני תעשייתיים. הכל הופך משמעותית יקר יותר.

בנוסף, כנראה יפריע לאנשים שהם יתקשו לקבל חשמל מתי שהם רוצים בכמות שהם רוצים.
כשהרוח אינה נושבת, או כשהשמש אינה מאירה, הטכנולוגיות הרלוונטיות לא מייצרות חשמל.
זה נכון שבסקירה הטכנולוגית (שאף היא טרם נתפרסמה - נעמה) הזכרנו בחופזה שזה לא נכון לכל אמצעי הייצור באמצעות טכנולוגיות מתחדשות.
אנרגיה גיאותרמית, למשל, יכולה להיות מופקת יום ולילה, ובמובן הזה יכולה להוות חלופה נאה לתחנות כוח גרעיניות. עם זאת, נמנענו מלהרחיב עליה, משום שהיא מאוד תלויית משאבים.
לא כל מדינה יכולה פשוט להחליט שהיא רוצה פרוייקט גיאותרמי, באותו אופן שלא כל מדינה יכולה להחליט שהיא רוצה לקדוח נפט מהאדמה.
מאחר ואפשר כיום לאחסן בדרך סבירה רק כמויות קטנות יחסית של אנרגיה, הסתמכות בלעדית על אנרגיות מתחדשות משמעה שמשק החשמל היה מתפקד ברמה נמוכה מאוד.

לא רק מבחינה כלכלית, גם מבחינה טכנולוגית לעבור למשק שנשען באופן משמעותי על אנרגיות מתחדשות זה עסק מסובך.

מעבר לכך שלא ניתן לתאם בין זמני ייצור החשמל לזמני הצריכה בגלל העדר יכולת אחסון, ישנה הסוגיה של התאמת התשתיות הפיזיות לתנודתיות הייצור.
לדוגמא, נניח שיש לנו חוות טורבינות רוח בקנה מידה גדול עם כושר ייצור של 1500 מגה ואט. עם חוות רוח, נהוג לחשוב על הניצולת שלהן כעל בערך 20%.
הווה אומר, כל שעה, החווה שלנו מסוגלת לייצר 1500*0.2 = 300 מגה ואט-שעה. נכון?
לא נכון. הפער בין התגית שמייצגת את הממוצע לבין המצב בפועל הוא מאלף.
התרשים המצורף מראה איך בפועל מתנהגת חוות טורבינות כזו, לאורך חודש אחד. כל קו מייצג יום אחד בחודש, לאורך 24 שעות היממה.
וכמובן, התנודתיות רק מועצמת על ידי השינויים בין חודש אחד למישנהו, המושפעים מעונות השנה.

אם כן, מה קורה בימים שבהם התחנה שלנו לא מייצרת 250 מגה-ואט שעה, אלא קרוב לאפס? מקור חילופי יידרש לייצור חשמל עבור הזמנים הללו.
ולחילופין, מה קורה בימים שבהם הרוח נושבת בעוז, והתחנה שלנו מייצרת מעל 500 מגה ואט-שעה, שאת רובם אנחנו לא צריכים כרגע?
תשתית החשמל שלנו צריכה להיות מסוגלת להתמודד עם פרצי אנרגיה גדולים, מבלי לקרוס. הטכנולוגיה וסדרי הגודל הם שונים, אבל בבסיסו, זה לא שונה מפיוז שקופץ בבית.
מבחינה טכנולוגית, תשתית ההולכה והניתוב של החשמל עדיין לא נמצאת במקום שהיא מסוגלת לספק מענה סביר לבעיות הללו.

לאור הדיון לעיל, התרשים הבא סוקר את ההצלחה בהחדרת רוח לשוק החשמל באירופה (נכון לשנת 2011).
לאיחוד האירופאי ישנה מחוייבות ארוכת טווח ומעוגנת בחוק להגברת ייצור האנרגיה באמצעות טכנולוגיות מתחדשות. ולמרות כל זאת, כיום מעטות המדינות שמצליחות לשלב ייצור מתחדש באופן משמעותי.
לצרכי השוואה, בארה"ב הנתון המקביל הוא בערך 2%.

מדינות שמצליחות בהחדרת ייצור חשמל מטכנולוגיות מתחדשות נסמכות לא רק על משאבים מצויינים בתחום (כלומר, המון רוח), אלא גם על:
אחד, מידת מה של אפשרות לביזור המשאבים האלו (אם רוח לא נושבת בצפון גרמניה, היא יכולה לנשוב בדרומה)
שתיים, רשת החשמל של המדינות האלו מחוברת לאלו של שכנותיהן. זה מקל מאוד את העומס על התשתית, ומאפשר איזון עם ייצור החשמל במדינות סמוכות.
שלוש, מערך נרחב של תמריצים לעודד התקנה מאסיבית של כושר ייצור באנרגיות מתחדשות.

ועדיין, אפילו עם הסייגים אלו, כאשר בעקבות אסון פוקשימה הודיעה גרמניה כי היא תסגור את הכורים הגרעיניים מוקדם עוד יותר ממה שתכננה, עלו קולות דאוגים מההשלכות על מחירי החשמל:
מאחר וייצור על ידי שריפת פחם הוא כבר לא אופציה (בגלל שהוא פולט יותר מדי גזי חממה), משק האנרגיה הופך להסתמך בעיקר על גז טבעי,
והבלעדיות הזו מסוכנת בגלל שהיא הופכת תלויה באספקה של משאב יחיד. היות שכך, צריך לגוון את מערך הייצור, וזה אומר עוד אנרגיות מתחדשות.
אלא שמאחר והן יקרות,זה אומר - איכשהו לגלם את העלויות האלו במחירי החשמל.

בשלב הזה באופן בלתי נמנע עולה השאלה הבאה:
אם מצד אחד ייצור חשמל באמצעות טכנולוגיות מתחדשות הוא יקר, ומצד שני הוא לא יכול לתת מענה רציף לדרישות האנרגיה, בשביל מה לטרוח מלכתחילה עם עידוד הייצור באמצעים אלו?
על כך יש מספר תשובות:
ראשית, גיוון משק האנרגיה הוא חשוב.
להשען על משק מבוסס דלק כזה או אחר משמעו חשיפה מאוד גבוהה למחירי אותו דלק, כמו גם פגיעה באוטונומיית משק האנרגיה במידה וצריך לייבא את הדלק.
כדאי גם לזכור שתחנות כוח בונים עם אופק של 25-40 שנה, ומה שנראה מאוד זול ומשתלם כיום, לא בהכרח יראה כך עוד עשור.

שנית, כדאי לשים לב שכאשר הסתכלנו על עלויות, הסתכלנו על העלות הכוללת לקילו-ואט שעה.
אבל העלות הזו מורכבת משני חלקים עיקריים: עלות קבועה (כמה עולה להקים את תחנת הכוח) ועלות משתנה (כמה עולה הדלק שצריך לשרוף, כמה עולה לתחזק את תחנת הכוח).
והיתרון הגדול של אנרגיות מתחדשות הוא שהעלות של הדלק היא 0.
מכאן שהמרכיב העיקרי הוא העלות הקבועה. והסיבה שעלות זו היא יקרה, היא בעיקר בגלל שהטכנולוגיה היא צעירה:
עלויות מחקר ופיתוח, עלויות פרוייקטים נסיוניים, עלויות ייצור גבוהות וכן הלאה. אבל זו אינה גזירה משמיים.
להיפך, ככל שמשתכללים ומתפתחים יותר, מה שהיה פעם מסובך ויקר הופך היום להיות פשוט וזול. זו לא רק השערה, ככה זה עובד בפועל:
כפי שמראה התרשים, עלויות ייצור של מודולים סולריים, למשל, צנחו בשנים האחרונות במהירות מסחררת:

לכאורה העלויות של טורבינות רוח, המהוות את העלות העיקרית בפרוייקט הפקת חשמל מרוח, מתנהגות אחרת.
בפועל, הדיאגרמה המתוארת מספרת את סיפור המירוץ לפיתוח טורבינות גדולות יותר, בעלות כושר ייצור אנרגיה גדול יותר, שהתבטא בעלויות פיתוח הולכות וגדלות של טורבינות חדשות (בד בבד עם עלייה במחירי המתכות).
עם זאת, כפי שראינו מתוך המספרים למעלה, ייצור חשמל באמצעות רוח כבר קרוב למדי לעלויות ייצור חשמל באמצעים תרמיים.
(אמנם טרם סקרנו את העלויות של אמצעים תרמיים, אבל ראינו שהמרחק מהמחיר הסופי לצרכן כיום לא גדול, וזו אינדיקציה טובה מספיק לעת עתה).

ישנו גם טיעון שלישי, חשוב לא פחות מהאחרים, שקושר אותנו פעם נוספת לדיון בשינוי אקלים:
ייצור חשמל באמצעות טכנולוגיות של אנרגיה מתחדשת אינו פולט פחמן דו-חמצני אל תוך האטמוספירה.
מאחר וכיום טרם נמצאה טכנולוגיה מעשי ידי אדם ש"שואבת" פחמן דו-חמצני מן האטמוספירה, גזים שנפלטים בייצור חשמל אל תוך האטמוספירה - נשארים שם.
ככל שריכוז הפחמן הדו חמצני באטמוספירה גדל, כך גדל גם אפקט החממה, כולל תופעות המשוב שלו. 

המטרה אליה שואפים קובעי המדיניות היא למנוע מריכוז הפחמן הדו-חמצני לעלות אל מעבר לרף מסויים (המספר אליו רצוי היה לשאוף נע בין 350 ל-550 ppm - parts per million).
כפי שראינו בתרשים ברשומה על תופעת ההתחממות הגלובלית, כיום כבר הגענו אל מעבר  לרף ה- 400 ppm.
היות שכך, יש ערך לכל טון של פחמן דו-חמצני שלא נפלט אל האטמוספירה, ואשר היה נפלט לו אותה כמות חשמל היתה מיוצרת באמצעים תרמיים.
ולכן גם אם מדינה מסויימת לא מדביקה ישירות תגית מחיר על פליטת גזי חממה, מתוך המירוץ להגביל את פליטת הגזים קיים ערך עבור קובעי המדיניות בעידוד אנרגיה מתחדשת.

עוד לפני שמדברים על הדרכים לתמרץ ייצור חשמל באנרגיה מתחדשת, כדאי לחשוב על סוגי היעדים שמציבים קובעי מדיניות.
אפשרות אחת, כמובן, היא לא להציב יעדים בכלל, אלא ליישם מנגנון תמיכה ולתת לשוק לעשות את שלו. במדינות רבות בעולם, זה אכן המצב:
מצד אחד, תמיכה כללית ברעיון של גיוון משק האנרגיה עם נכונות מסויימת לעודד השקעות, ומצד שני, המנעות מהכרזה מחייבת על יעדים קונקרטיים.

אפשרות שניה היא דווקא לקחת יעדים מאוד ברצינות: 
האיחוד האירופי הציב לעצמו יעד של 20% אנרגיה ממקורות מתחדשים (וזה כולל חשמל אבל גם מכוניות שנוסעות על ביו-דיזל או אנרגיית חום שמיוצרת באמצעים "נקיים").
כל מדינה באיחוד קיבלה יעדים בנפרד, שמתחשבים במקורות הטבעיים הזמינים וביכולת להגדיל את החדרת האנרגיה מתחדשת למשק. 
לכל מדינה יש האוטונומיה להחליט איך היא משיגה את היעדים, ומדינות שונות בחרו בכלים שונים לעידוד פרוייקטים. התרשים המצורף (ע"פ נתונים מ-2010)  מראה את קצב ההתקדמות.

אפשרות שלישית היא דרך ביניים, הקרויה Renewable Portfolio Standards (או RPS בקיצור).
אפשרות זו שמציבה בפני ספקי החשמל דרישה לפיה אחוז מסויים מהחשמל המיוצר הנמכר הוא חשמל אשר מיוצר באמצעים מתחדשים. 

בכל מקרה, השאיפה הינה, שכל עוד התעשייה ממשיכה להתפתח, עלויות ייצור החשמל בטכנולוגיות מתחדשות ירד בהדרגה.
מטרת העל היא להשיג שיוויון עלויות עם אמצעים קונבנציונליים לייצור חשמל (באנגלית המונח לכך הוא grid parity).
כדי להשיג את המטרה לעיל, צריך שיהיה מניע לתעשייה להמשיך ולהתפתח:
תמריץ עבור חברות לפתח ולייצר טכנולוגיה, תמריץ עבור משקיעים להקים תחנות כוח באמצעות הטכנולוגיה, תמריץ עבור בעלי התשתיות ללמוד איך לשלב את ייצור החשמל התנודתי אל תוך משק האנרגיה.
ועל כן חלק בלתי נפרד מהדיון באנרגיות מתחדשות נוגע לתמריצים הללו:
אילו תמריצים אפקטיביים יותר ופחות? מה העלויות המדוברות? כמה זה מספיק וכמה זה כבר יותר מדי?

על כך בפרק הבא.