ראשי » אנרגיות מתחדשות » הוואי פועלת להקמת רשת חשמל המבוססת על 100% אנרגיות מתחדשות בשילוב אגירת חשמל בסוללות

הוואי פועלת להקמת רשת חשמל המבוססת על 100% אנרגיות מתחדשות בשילוב אגירת חשמל בסוללות

הוואי הכוללת קבוצת איים המהווים כל אחד 'אי אנרגטי' היא דוגמה למדינה שכבר ב- 2018 ייצרה כ-22% מהחשמל שהיא צרכה מאנרגיות מתחדשות. הוואי מתכננת לייצר 100% מאנרגיות מתחדשות בעיקר סולאריות, עד סוף 2045 .

קצת נתונים

הנתונים מדו"ח Hawaii Energy Facts & Figures מיולי 2019

בהוואי יש כ- 1.36 מיליון תושבים.
בשנת 2018 צריכת החשמל השנתית הינה כ- 9 TWh ( שהם 9 מיליארד קוט"ש)
צריכת החשמל הממוצעת למגורים למשפחה עומדת על כ- 500 קוט"ש לחודש
ב- 2018 הוואי ייצרה:
- 61.3% מהחשמל שלה מנפט
- 11.9% מפחם
- 1.9% מתחנות כוח סולאריות
- 9.3% ממערכות סולאריות קטנות
- 4.9% מרוח
- ייצור החשמל ממקורות מתחדשים היה 2,520 GWh
כל חברה המוכרת חשמל לצריכה בהוואי חייבת לייצר חשמל ממקורות מתחדשים באחוזים הבאים מכלל מכירות החשמל – Rnewable Portfolio Standards – RPS
- 30% עד 31 לדצמבר 2020,
- 40% עד 31 לדצמבר 2030,
- 70% עד 31 לדצמבר 2040,
- 100% ממכירות החשמל עד 31 לדצמבר 2045.

[1] https://energy.hawaii.gov/wp-content/uploads/2019/07/2019-FF_Final.pdf

בארה"ב יש כ -30 מדינות שקובעות יעדים גבוהים לייצור חשמל מאנרגיה מתחדשת. המדינות המובילות הן הוואי, ניו יורק וקליפורניה, המתכננות להשיג 50% מהחשמל שנצרך ממקורות אנרגיה מתחדשים עד שנת 2030.

בשנים האחרונות, אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית (PV) הפכה להיות מקור האנרגיה המתחדשת העיקרי בהוואי. רוב ייצור החשמל הסולארי הוא בדרך של מערכות אנרגיה מבוזרות Distributed Customer (להלן).
בהוואי יש כמות גדולה של מתקנים סולאריים מסחריים גדולים, ותחנות כוח סולאריות (Utility Scale) על גגות, חניות, ועל הקרקע, המוכרות את החשמל שהן מייצרות לחברת החשמל המקומית.

מערכות אנרגיה מבוזרות DER בהוואי כוללות את כל המתקנים הסולאריים בבעלות המשתמשים או השדות הסולאריים המחוברים לרשת החשמל. מערכות אלו הן המקור המשותף הגדול ביותר של חשמל מאנרגיה מתחדשת בהוואי.

ב -2018, מערכות אנרגיה מבוזרות היו כ- 39.6% מסך האנרגיות המתחדשות בהוואי ו-10.9% ממכירות החשמל בהוואי.
בינואר 2019, חברות החשמל של האי הוואי, HEC הודיעו על כ- 74,330 מערכות סולאריות על גגות בתי מגורים באיים באוהאו Oahu, מאוי ,Maui והוואי .Hawaii . קואופרטיב החשמל של האי קוואי Kauai העריך שכושר ייצור החשמל ממערכות סולאריות מבוזרות בקוואי עומד על 22 מגוואט.

שיתוף הפעולה שהוביל להתגברות על שילוב חשמל מאנרגיות מתחדשות ברשת – עם המעבדה הלאומית האמריקאית מתחדשת NREL

National Renewable Energy Laboratory – NREL, בארה"ב [1].

כדי להבטיח ש-6 רשתות החשמל המבודדות של האיים בהוואי יוכלו להמשיך לספק שירות אמין ללקוחות, פנו חברות החשמל באיי הוואי לשיתוף פעולה עם NREL [2] [3] [4]. כתוצאה משת"פ זה, הוואי מיישמת כיום טכנולוגיות מתפתחות ומתגברת על האתגר של שילוב חשמל מאנרגיות מתחדשות בהיקף גדול ברשת.

בעקבות העבודה עם חברות החשמל של הוואי, פרסמה NREL באפריל 2018 שני דוחות המצביעים על פתרונות להזנת כמויות גדולות של אנרגיה מתחדשת בלתי יציבה לרשת הולכת החשמל באיי הוואי.

פתרון הממירים החכמים

בכל מערכת סולארית פוטו-וולטאית (PV) יש ממירים Inverters, הממירים את החשמל הנוצר בזרם ישר לחשמל בזרם חילופין העובר ברשת החשמל. ממיר עלול לייצר רעש למערכת, ולהביא להפרעות בתדר ובמתח של המערכת. מזה מספר שנים היה ברור שהממירים צריכים לעבור עדכון, והיו דרישות עדכניות לממירים חכמים יותר שיאפשרו בקרת מתח ותדר.

דו"ח הסימולציות [5] שעשתה NREL המליץ על הגדרות של הממירים עבור כל המערכות הסולאריות החדשות בהוואי. הניסוי מראה שהממירים החכמים הפחיתו מתחי יתר, סייעו בניתוקי סרק שגרמו לירידות בביצועים, ואפשרו חיבור של יותר מערכות סולאריות, ובכך הגדילו את הכמות הפוטנציאלית הכללית.

הדוחות של NREL הראו שהוספת אגירה מאחורי המונה, במתקנים ביתיים, יש בה תרומה למנהל המערכת ולא פגיעה. כי השימוש בממירים חכמים שיכולים להגיב אוטומטית לעומסי יתר פוטנציאליים, עוזר לרשתות להתמודד עם העליות והירידות באספקת חשמל מאנרגיה סולארית.

הגידול בכמות מערכות סולאריות על גגות, שהיווה בעיה לרשתות החשמל, יכול עם הממירים החכמים, להוות נכס ליציבות הרשת, נכתב במחקר.

הסימולציות שעשו ב- NREL גם כימתו, בפירוט, את ההשפעה של בקרות ופונקציות תמיכה אחרות ברשת על הייצור השנתי של חשמל סולארי של הלקוחות. הסימולציות מצאו שעבור מרבית הלקוחות, ההשפעות הן מינימליות, גם בתרחישי חדירה גבוהה מאוד של חשמל סולארי, כאשר כל הלקוחות מייצאים חשמל.

העבודה אישרה כי ממירים חכמים יכולים לסייע ליציבות ברשת, וכך להגדיל את האמינות של מערכת ההולכה, ואפיינה את ההשפעה שיכולה להיות לממירים חכמים על ייצור האנרגיה של הלקוחות.

מסתבר שמערכת סולארית מבוזרת אינה חסרון לגבי אמינות הרשת, והיא יכולה לתרום ליציבות הרשת, תוך הפסד מינימלי של ייצור אנרגיה סולארית ללקוח.

"The simulations also quantified, in detail, the impact of volt-var and other grid support functions on annual customer PV production, finding the impacts to be minimal for most customers, even in very high PV penetration scenarios with all customers exporting power."
The work confirmed that smart inverters can help prevent grid instability, increasing the reliability of the distribution system, and the impact that advanced inverters can have on the customers' energy production. Distributed solar wasn't a liability for reliability after all, and it could actually be an asset for grid stability at a minimal loss of solar energy production for the customer."

NREL עזרה גם בבניית מודל המתאר את ההשפעה הפוטנציאלית על הרשת של הוספת אגירת חשמל, שתאגור את החשמל שנוצר במערכות הסולאריות במשך היום לשימוש בשעות ללא שמש.

מערכות לאגירת חשמל הן פוטנציאל לשנוי 'חוקי המשחק', במיוחד עבור אנרגיה סולארית. אפשר יהיה לקבל חדירות גבוהות יותר של חשמל מאנרגיה סולארית, אם ניתן יהיה להשתמש בו גם בשעות הערב המוקדמות כאשר השמש שוקעת אך דרישות החשמל נשארות גבוהות.

הוספת אחסון חשמל למערכות סולאריות על הגג בצד הלקוח ,Behind the Meter הוא תרחיש שעשוי להפוך בקרוב לנורמה, כאשר עלויות מערכת האחסון ימשיכו לרדת, והיכולת של רשתות לספוג באמצע היום חשמל נוסף ממערכות סולאריות תעלה.

ההשלכות של עבודה זו הן מעבר להוואי, NREL מתמקדת בפרויקטים שניתן להגדילם לרמת ארה"ב כולה. הארגון סייע להוואי לשלב ברשת החשמל לא רק אנרגיה סולארית, אלא גם אחסון, תשתיות רכב חשמלי ועוד. לפי NREL אם ניתן לעשות זאת בהוואי, ניתן לשכפל זאת בכל מקום אחר.

השאלה איננה 'אם' נוכל לעשות זאת, אלא 'איך' אנו יכולים לעשות זאת. כיצד מיישמים את הפתרונות שיושמו בהוואי, לפתרונות שיכולים לעבוד במדינות אחרות בארה"ב, ואוסיף – בישראל.

16 פרויקטים לאגירת חשמל ומערכות סולאריות המשולבות באגירת חשמל

ב- 11 למאי 2020, הודיעה חברת הוואיאן אלקטריק Hawaiian Electric – HECO [6] כי היא בחרה 16 פרויקטים לאגירת חשמל ומערכות סולאריות המשולבות באגירת חשמל בשלושה איים, אואהו, מאווי והוואי, Oahu, Maui and Hawaii Island במסגרת השלב האחרון של מעבר החברה לשימוש ב- 100% אנרגיה מתחדשת לייצור חשמל עד שנת 2045.

הפרויקטים נבחרו לאחר הערכה תחרותית, כאשר בין הקריטריונים לבחירה היו מחיר, מיקום, טכנולוגיה ותכנית למעורבות קהילתית משמעותית של היזם.

שמות הזוכים לא נמסרו כדי לתת לכל אחד את ההזדמנות לתקשר עם קהילות הסמוכות לאתרי הפרויקטים שלהם, כדי לנהל משא ומתן על סוגיות שימוש בקרקע המקומיות לפני הודעה ציבורית רחבה.

לוח הזמנים מניח שהפרויקט הראשון יכנס לפעולה ב- 2022, בתלות בשיבושים שיגרמו מהקורונה.

מדובר על חלק מהרכש הגדול ביותר של אנרגיה מתחדשת שבוצע אי פעם בהוואי. הפרויקטים יוכלו לייצר 460 מגוואט של אנרגיה סולארית וכמעט 3,000 מגוואט-שעה של אגירת חשמל באיים אואהו, מאווי והוואי, ויגדילו את סך ההספק הסולארי במערכת החשמל בהוואי ביותר מ- 50%.

המהלך מונע, בין השאר, מהסגירה המתוכננת של תחנת הכוח הפחמית הפעילה האחרונה באי אואהו בהספק של 180 מגוואט, ב- 2022, ושל תחנת הכוח המונעת בסולר במאווי בהספק של 27.6 מגוואט, שאמורה להיסגר עד 2024. המהלך תומך גם ביעד המדיניות של המדינה "100% אנרגיה נקייה של המדינה עד 2045".

הוואיאן אלקטריק נכנסה למשא ומתן על החוזים עם היזמים, על הגדלים והמיקומים של הפרויקטים שנחשפו לציבור בתוך 30 יום. היזמים מצידם יתחילו לדון עם היישובים בהם הם מתכננים לבנות את הפרוייקטים.

כל החוזים צריכים אישור על ידי נציבות השירותים הציבוריים של הוואי HPUC.

הבקשה הראשונית להצעותinitial request for proposals של החברה, מאוגוסט 2019, היתה ל-900 מגוואט של חשמל ממקורות מתחדשים בשילוב עם אחסון חשמל, כל הטכנולוגיות יכלו להתחרות.

באותו זמן, זה היה המאמץ הגדול ביותר לרכישת אנרגיה מתחדשת בהוואי, ובין הגדולים ביותר על ידי כל חברת חשמל אמריקאית.

בשלב הרכש הקודם, שהושלם בשנת 2018, אישרו הרגולטורים שבעה פרויקטים באוהו, מאווי והאי הוואי שיוסיפו כ -260 מגה וואט אנרגיה סולארית עם אחסון של למעלה מ -1,000 מגהווט-שעה.

לדברי ג'ים אלברטס, סגן נשיא בכיר לפיתוח עסקי ותכנון אסטרטגי בהוואי אלקטריק, 'התחלנו עם בקשות להצעות request for proposals בהיקף גדול כדי לבדוק את היקף האנרגיה המתחדשת שהשוק יכול לתמוך, ולהבטיח תחרות רבה. הפרויקטים שנבחרו מספקים את ההזדמנות הטובה ביותר לחיסכון של הצרכנים עם לוחות זמן ריאליסטיים להשלמתם כדי שנוכל לשמור תהליך המעבר שלנו לאנרגיה נקיה'.

אציין את המודעות של החברה לשיתוף פעולה עם הקהילה.
לדברי אלברטס, 'למרות שכל הפרויקטים בהם מדובר הם סולאריים או לאחסון חשמל, אנו יודעים שיש חשש גובר למיקומם של פרויקטים של אנרגיה מתחדשת. זו הסיבה שאנחנו אומרים שאנחנו צריכים שכולם עובדים יחד – מפתחים, ממשלה, קהילות והוואי אלקטריק – אם אנחנו הולך לעמוד ביעדי האנרגיה הנקייה שלנו.'

הפרויקטים שנבחרו:

באואהו שמונה פרויקטים לאחסון סולרי פלוס-אחסון ופרויקט אחסון עצמאי אחד הכולל כ- 287 מגה וואט ואחסון 1.8 ג'יגה-וואט.
במאווי, שלושה פרויקטים לאחסון סולרי פלוס אחסון ופרויקט אחסון עצמאי אחד הכולל כ- 100 מגה וואט ואחסון 560 מגה וואט.
בהוואי, שני פרויקטים לאחסון סולרי פלוס אחסון ופרויקט אחסון עצמאי אחד הכולל כ- 72 מגוואט ואחסון 492 מגה וואט.

על החברות שזכו במכרזים להקמתם 16 פרויקטים

שלשה שבועות אח"כ, ב-2 ליוני, פרסמה חברת החשמל הוואיאן אלקטריק HECO את רשימת החברות שזכו במכרזים להקמתם 16 פרויקטים לייצור חשמל ממערכות סולריות משולבות באגירת חשמל, ופרויקטים של אגירת חשמל בסוללות עצמאיים standalone במדינה, שנבחרו בשלב האחרון של מעבר לאנרגיה נקייה באיים אואהו, מאווי והוואי [7].

מדובר על אותם הפרויקטים המופיעים בהודעת החברה מה-11 למאי. פרויקטים בהיקף של 460 מגוואט סולארי וכ- 3,000 מגוואט-שעה של אגירת חשמל בסוללות. הזכיות כפופות לאישור הרגולטור של ארה"ב המדינה האמריקנית, ונציבות השירותים הציבוריים בהוואי (HPUC).

(פרטי הפרויקטים שנבחרו, כולל שם הפרויקט, המיקום, היזם המפתח, הטכנולוגיה, הגודל, ותאריכי ההשלמה המשוערים מופיעים בלוח מצב הפרויקטים המתחדשים של הוואי אלקטריק [8] יחד עם קישורים לאתרים של כל פרויקט.)

החברה מדגישה שכל מפתח אחראי להגיע ולדון באופן מתמשך עם הקהילות הרלבנטיות שלו, להתריע בפניהן על התוכניות ולתת מענה לדאגות הקהילה.

Each developer is responsible for ongoing outreach to their prospective neighboring communities, alerting them to plans and responding to concerns.

השמות של כמה מהזוכים, חברות בפרופיל גבוה, הופיעו מספר ימים אחרי ההודעה של הוואי-אלקטריק [9] מה-11 למאי.

שתי חברות, ENGIE EPS ו- Plus Power כבר הודיעו כי הן היו בין המתחרים שזכו, עם הצעה לחווה סולארית של 60 מגוואט משולבת במערכת לאגירת חשמל בסוללות של 240 מגוואט-שעה, 60MW / 240 MWh, ומערכת עצמאית standalone לאגירת חשמל בסוללות של 185MW / 565MWh.

שלש חברות נוספות AES DE, , Longroad Energy ו-SB Energy הודיעו בימים האחרונים, כי זכו במכרז לפרויקטים לאגירת חשמל בסוללות בהיקף של 1,075 מגוואט-שעה MWh, יחד עם יכולת ייצור מאנרגיה סולארית משמעותית.

AESD – זרוע האנרגיה הסולארית ואנרגיה סולארית משולבת באגירת חשמל של חברת AES, מסרה כי היא נבחרה לשני פרויקטים, שניהם למערכות סולאריות משולבות באגירת חשמל, ושניהם באי אואהו Oahu. הפרויקט הגדול יותר הוא למערכת סולארית משולבת באגירת חשמל של ,60MW / 240MWh והפרויקט הקטן יותר הוא למערכת סולארית משולבת באגירת חשמל של 19.5MW / 35MWh.

חברת Longroad Energy מסרה כי היא הצליחה בהצעתה במכרז של HECO וניהלה משא ומתן על הסכמי רכישת חשמל (PPAs) עם HECO לשני מפעלים סולאריים משולבים באגירת חשמל גדולים. אחד מאלה, מאהי סולאר Mahi Solar, נמצא באי אואהו עם 120MW / 480MWh, והשני, פוליהו סולאר Pulehu Solar, הוא פרויקט של 40MW / 160MWh במאווי.

לונגרוד, שכבר הקימה ומפעילה חוות רוח בהספק של 150 מגוואט ומערכות סולאריות בהספק של 110 מגוואט בהוואי, מסרה כי פרויקט מאהי סולאר יהיה המפעל הסולארי הגדול ביותר במדינה עד כה.

חברת SB Energy, זרוע האנרגיה המתחדשת של סופטבנק Softbank, חברת ההשקעות היפנית, מסרה כי חברת פיתוח בבעלותה, הציעה לפתח את Kamaole Solar, פרויקט נוסף של 40MW / 160MWh במאווי.

בנוסף HECO בחרה לבצע בעצמה פרויקט לאגירת חשמל בסוללות המיועד להסטת עומסים בהיקף של 40MW / 160MWh באי מאווי ופרויקט מערכת אגירת חשמל בסוללות של 12MW / 12MWh באי הוואי. שני הפרוייקטים האלו היו חלק מחמישה פרויקטים לבנייה עצמית שהחברה הציעה.

אם כל הפרויקטים יסתיימו כמתוכנן, יתווספו כ-7 נקודות אחוז לחלק האנרגיות המתחדשות של הוואי אלקטריק עד שנת 2025. החברה צופה להגיע למטרת הנדרשת של 30% מייצור החשמל מאנרגיה מתחדשת עד סוף 2020, עם תוכניות ליותר מ -40% ב- 2030, 70% עד 2040, ו- 100% אנרגיה נקייה לחשמל עד 2045.