פינצטה

ד"ר דניאל מדר

גוגל רוצה לאגור את האנרגיה שלכם

ענקית הטכנולוגיה משקיעה בפיתוח טכנולוגיה שתהפוך את השימוש באנרגיות מתחדשות ליעיל וכלכלי הרבה יותר. האם היא שוב תשנה את העולם?

9 באוקטובר 2017

בשנים האחרונות מפעילה חברת האם של גוגל, Alphabet, מחלקה ניסויית שזכתה לשם המבטיח "חברת X". המחלקה עוסקת במחקר בתחומים טכנולוגיים "מחוץ לקופסה" – כלומר, כאלה שיש להם סיכויי היתכנות נוכחיים נמוכים אך עם יכולת להשפיע מאוד על החיים ועל העולם. מחקרים ידועים של האקס-מן של גוגל כוללים, בין השאר, את מיזם המכונית האוטונומית של גוגל ואת מיזם הקמת רשת אינטרנטית אלחוטית עולמית שמשדריה מוצבים על כדורים פורחים.

בנוסף לכך מחלקה X עוסקת גם בפיתוח טכנולוגיה לאגירת אנרגיה, שאמורה לפתור את הבעיה העיקרית של משק החשמל העולמי: היכולת המוגבלת מאוד לאגור אנרגיה. אמנם, גם היום קיימים מוצרים בקנה מידה קטן בתחום זה, כמו מצברים שממירים חשמל לאנרגיה כימית שזמינה להמרה חזרה לאנרגיה חשמלית לשימוש פשוט. אולם, עדיין אין אמצעים לאגירת חשמל בקנה מידה גדול (ברמה של עיר או מדינה). לכן, משק החשמל מסתמך על הפקת חשמל בהיקף גדול במעט מההיקף הצפוי לשימוש, כדי למנוע מצבים של שימוש שעולה על הצפי – במקרה כזה קיימת סכנה לאספקת חשמל היציבה והרציפה לכל הלקוחות. יציבות זו של רשת החשמל כמעט מובנת מאליה במדינות מפותחות, ונעשים מאמצים גדולים כדי לקיים אותה. חסרון ניכר של שיטה זו, הוא שבאופן קבוע מיוצר חשמל עודף שאינו מנוצל ובעצם מתבזבז.

דגם של המערכת. תצלום: חברת X

תלות במזג האוויר

אחת הבעיות הגדולות של יישום מוצלח של אנרגיות מתחדשות היא העובדה שרובן אינן מספקות אנרגיה בכמות יציבה וידועה מראש, משום שרובן תלויות במזג-האוויר (שמש, רוח וכו'). לכן, לא ניתן כיום לתכנן את משק האנרגיה בהסתמך על אנרגיות מתחדשות בלבד. טכנולוגיות חדשות לאגירת אנרגיה מבקשות לפתור את הבעיה הזאת ולמנוע את בזבוז החשמל העודף שמיוצר כל שעה באמצעות אגירתו ושימוש בו בעת הצורך.

המספרים מדברים בעד עצמם: ב-2013-2010 לא נעשה שימוש בכ-6.5-11.5 אחוז מהחשמל שיוצר בכל שנה בישראל. מדובר על חשמל מיותר שמיוצר בהיקף ששווה בקירוב לכל החשמל שמייצרת תחנת הכוח חגית שבכרמל (~1400 MW מותקן, נכון ל-2013) במשך שנה.

מחלקה X מתמקדת באגירת אנרגיה בצורה של אנרגיה תרמית (חום וקור). הפרויקט, שנקרא פרויקט מלטה, כולל משאבת חום שיוצרת הפרשי טמפרטורות (אנרגיה פוטנציאלית): החום נאצר במלח מותך, והקור נאצר בנוזל קירור. חומרים אלה מוחזקים במכלים מבודדים תרמית שמונעים איבוד חום/קור לסביבה וכך מונעים את אובדן האנרגיה שנאגרה. בהמשך, כאשר יש צורך בחשמל, הפרש הטמפרטורות שבין המלח המותך ונוזל הקירור משמש להנעת מנוע חום (heat engine) שמייצר חשמל מהאנרגיה הפוטנציאלית והחשמל מוזן לרשת החשמל.

עקרון הפעולה דומה לדינמו/אלטרנטור ברכב, שממיר אנרגיה קינטית מסיבוב המנוע (אנרגיית תנועה) לאנרגיה חשמלית, שנאגרת במצבר (בצורה של אנרגיה כימית). מצברים סטנדרטיים עושים שימוש נרחב במתכות יקרות, שחלקן לא נפוצות במיוחד (כמו ליתיום), וחלקן רעילות מאוד (כמו עופרת) ולכן גורמות לבעיות סביבתיות. כמו כן, המצברים מאבדים אחוז ניכר מיעילותם לאחר כמה שנות שימוש.

הדמייה של מבנה המערכת

חומרים זמינים וזולים

טכנולוגיית אגירת האנרגיה התרמית של גוגל מסוגלת לאחסן אנרגיה בצפיפות גבוהה, ועושה שימוש בחומרים זמינים וזולים (מלח רגיל וחומר קירור) שלא יוצרים מפגעים סביבתיים משמעותיים. כמו כן, ניתן להטעין את המערכת באנרגיה במספר רב של מחזורים במשך עשרות שנים ללא ירידה בתפקוד. המערכת החדשה היא גמישה וניתן בקלות להעלות את כושר האחסון של מערכת קיימת, על ידי הוספת מכלים נוספים.

האתגרים העיקריים בטכנולוגיה זו הם מניעה מקסימלית של אובדן חום/קור מהמערכת, עמידות המערכת לתנאים בה היא פועלת, תכנון מערכת יעילה עם מינימום אבדן אנרגטי, ושלמערכת השלמה יהיה מחיר אטרקטיבי.

מחלקת X בנתה אב-טיפוס קטן להוכחת ההיתכנות הטכנולוגית של המיזם, ואנשיה עובדים כיום על טיוב המערכת ועל החיבור שלה למערכות אחרות לצורך הקמת מתקן פיילוט בהיקף גדול יותר, כדי הוכחת היתכנות כלכלית.

בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-גלובס

חפשו מומחים נוספים בתחום