מקורות האנרגיה המרכזיים לחשמל ולתחבורה מבוססים על דלקים עתירי פחמן – נפט, פחם וגז – שהפקתם ושריפתם מעמיסות גזי חממה על האטמוספרה ותורמות להתחממות הגלובלית. מומחי אקלים ואנרגיה ומובילי התמודדות עם ההתחממות הגלובלית באו"ם מכוונים כיום לשימוש נרחב באנרגיות מתחדשות – רוח, שמש ועוד – עד כדי הצהרות על אפס אנרגיה מבוססת פחמן בתוך עשורים ספורים. אולם, המעבר לאנרגיות מתחדשות לא יהיה שלם ללא התפתחויות טכנולוגיות והקמת תשתיות נרחבות בתחום אחסון האנרגיה. במצב הנוכחי, ייצור החשמל בתחנות הכוח יורד ועולה לאורך היום בהתאם לביקוש, אך כשמדובר באנרגיות מתחדשות, הטבע משפיע על קצב הייצור.

התשתיות הקיימות כיום לאחסון אנרגיה הן דלות, ומיועדות בעיקר למטרה מרכזית אחרת – העברת עומסים משעות שבהן הביקוש דל לשעות ה"פיק". כך נוצר חיסכון ביכולת הייצור המקסימלית הנדרשת. לצורך כך ישנם ברחבי אירופה מתקנים רבים לאנרגיה שאובה, ובהם מים מועברים למאגרים מוגבהים בשעות הלילה, שבהן הצריכה בשפל. בשעות היום, המים זורמים מטה ומפיקים אנרגיה. גם בארץ נבנה כיום פרויקט דומה בהרי הגלבוע.

כאשר מדובר באחסון אנרגיה ממקורות מתחדשים, הרי שמדובר למעשה בשימור אנרגיה. אם לא נדע לאגור עודפי ייצור משעות שבהן הביקוש נמוך, האנרגיה העודפת תלך לאיבוד (ואגב, צריך להתארגן גם כדי להיפטר מאנרגיה עודפת). כיום הצורך אינו משמעותי, ואפילו גרמניה, שמפיקה כרבע מהאנרגיה שלה ממקורות מתחדשים בממוצע, מצליחה לתמרן בין מקורות האנרגיה והדרישות, דרך ניהול הייצור מתחנות הכוח הקיימות והסכמים עם מדינות שכנות. אלא שגרמניה מכוונת לכך ש-60% מהאנרגיה שלה יגיעו ממקורות חדשים כבר ב-2035, ומדינות רבות צועדות בעקבותיה. כך, הצורך באחסון ילך ויגבר.

היתרונות באחסון אנרגיה אינם בלעדיים לרמה הלאומית, והם מתבטאים בכל הרמות שבין ייצור האנרגיה לצרכן. לדוגמה: צרכן ביתי שרוצה לאגור אנרגיה מתאי שמש פוטו-וולטאיים שהתקין לטובת שימוש מאוחר יותר, או לאגור אנרגיה "אחרי מד הצריכה" כמרווח נשימה במקרה של תקלה (UPS גדול); בעל חנות המבקש לנצל חשמל בשעות בלילה כדי להוזיל את עלויות מיזוג האוויר ביום; מנהל חוות טורבינות רוח, השואף למכור את האנרגיה בשעות שבהן מחיר השוק גבוה ולאו דווקא לפי אילוצי שעות הייצור; ועוד.

מכון המחקר Navigant חקר את השוק העולמי לאגירת אנרגיה ממקורות רוח ושמש, ומצא כי גודל השוק ב-2013 עמד על כ-150 מיליון דולר. אך התחזית היא המעניינת ביותר, ולפיה שוק זה יגיע לרווח של כעשרה מיליארד דולר בתוך כעשר שנים בלבד. בהתאם לכך, חברות אנרגיה, יצרני מערכות לאנרגיה מתחדשות וסטארט-אפים חדשים עמלים ומפתחים טכנולוגיות ומערכות חדשות כדי לזכות בנתח מהשוק הגדל. אחד המעכבים המרכזיים לכניסתן הנרחבת של מערכות לאחסון אנרגיה לשוק הוא המחיר, אך בשטח כבר נצפים סימנים ראשונים לצניחת מחירים, שסביר שתלך ותתעצם ככל שהביקוש יגדל והפיתוח יתקדם.

הטכנולוגיה השלטת כיום היא סוללות ליתיום, החל בתחנות בעלות קיבולת ענק ברמה האזורית וכלה במערכות לצרכן הביתי. כך למשל, Stem הוא סטארט-אפ מקליפורניה שמציע לעסקים ולבתים פרטיים מערכי סוללות לאחסון אנרגיה. החברה אף מציעה תוכנת ניהול אינטליגנטית, הדואגת לטעינת הסוללות בשעות שפל בתעריף החשמל ולשימוש באנרגיה המאוחסנת בשעות השיא. כיוון מבטיח אחר הוא סוללות זרימה (*), Flow Batteries, והסטארט-אפ הישראלי EnStorage הפועל בתחום חתם לאחרונה על הסכם שיתוף פעולה עם שניידר אלקטריק העולמית ועם תאגיד האנרגיה הצרפתי Areva.

כיוון מעניין אחר לאחסון אנרגיה מגיע מעולם מיזוג האוויר: חברת CALMAC כבר התקינה יותר מ-4,000 מתקנים בהספק כולל השקול ל-500 מגה-ואט, המיועדים לקירור מבנים ביום באמצעות קרח שהוקפא בלילה. כך למשל, בגורד השחקים של Bank of America בניו יורק יש 44 מכלים, בכל אחד מהם יותר מחמישה קוב מים. המכלים מקוררים בלילה ומקררים ביום, ואחראים על כרבע ממיזוג המבנה. בנוסף, בדרום קליפורניה נחתם לאחרונה חוזה עם חברת Ice Energy ל-2,000 מערכות בנפח 1.5 קוב כל אחת. מערכת כזו מספקת שש שעות מיזוג בעוצמה השקולה ל-12 קילו-ואט, ועלותה כ-10,000 דולר.

החוזה למערכות הקירור בקליפורניה הוא חלק מתוכנית כוללת לרכישת יכולת אחסון אנרגיה במדינה, לאחר שב-2013 השלטונות קבעו יעדים מאתגרים רב-שנתיים לחברות אספקת האנרגיה המקומיות, במטרה לעודד את התפתחות משק אחסון האנרגיה, לתמוך בכניסת אנרגיות מתחדשות ולחזק את עמידות רשת החשמל. במסגרת זו אף נבנית סוללת הליתיום הגדולה בעולם – בעלת הספק מקסימלי של 400 מגה-ואט. בטווח הקצר האזרחים ישלמו יותר, אך עם הזמן החיסכון יגדל.

פרויקט גרנדיוזי נוסף בארה"ב ייצר אנרגיה מרוח במדינת ויומינג, ישנע את האנרגיה למרחק מאות מיילים ליוטה ויאגור את האנרגיה באוויר דחוס במערות במדינה. עלות מתקן אחסון האנרגיה לבדו היא כ-1.5 מיליארד דולר, אך אחסון אנרגיה באוויר דחוס יכול להתבצע גם במידות קטנות בהרבה, וחברות כמו General Compression עובדות על פתרונות כאלו.

אלה לא כל הרעיונות, ורבים וטובים מהם מגיעים מחברות סטארט-אפ ישראליות כמו Chakratec, הבונה מתקן ביתי לאגירת אנרגיה על בסיס קינטי (גלגל תנופה); FEST הטוען לטעינה מהירה במיוחד באמצעות ננו-טכנולוגיה, ועוד; אך קצרה היריעה מלפרט את כולם.

אחסון אנרגיה הוא אפוא עולם רחב ומגוון של טכנולוגיות והזדמנויות עסקיות. לשם המעבר לאנרגיות מתחדשות, עולם אחסון האנרגיה יצטרך להתפתח במידה רבה כבר בשנים הקרובות, בדרך לרשת חשמל מתקדמת ומבוזרת. מההתבססות הנוכחית על מקורות ייצור גדולים ומועטים המייצרים חשמל על פי ביקוש, רשת החשמל תעבור למקורות ייצור רבים ומגוונים, ולמערכות אחסון אנרגיה שיאפשרו לגשר בין מועדי הייצור לביקוש. זו תהיה רשת מורכבת בהרבה, אבל חכמה וחסינה יותר ובעיקר טובה לסביבה.

 

————

(*) בסוללות רגילות יש שתי אלקטרודות ותווך הקרוי אלקטרוליט, המשמש למעבר היונים בין האלקטרודות, כך שמטען הסוללה נמצא כאנרגיה פוטנציאלית כימית באלקטרודה עצמה. בסוללות זרימה, היונים הטעונים חיובית מצויים באלקטרוליט עצמו, המאוחסן במכל ונשאב למקום שבו מתרחשת הריאקציה האלקטרו-כימית. סוללת זרימה יכולה להיות גדולה מאוד, ולכן היא עשויה להכיל כמות אנרגיה רבה.