אגירת אנרגיה
אחד הטיעונים השחוקים ביותר כנגד אנרגיה מתחדשת ובעד המשך השימוש בגז מחצבי, הוא המשפט המאוס "אבל מה עושים בלילה כשאין שמש או כשאין רוח?!". אכן, אנרגיה סולארית, גם במדינה שטופת שמש כמו ישראל, אינה זמינה 24/7 ולא תמיד יש רוח חזקה מספיק להניע את הטורבינות. עולם שמסתמך על אנרגיות מתחדשות זקוק אם כן למקורות אנרגיה נוספים בשעות הלילה, בימים מעוננים או בשיאי ביקוש והפתרון לכך כבר קיים ונמצא בהתפתחות טכנולוגית מהירה ומתמשכת – אגירה.
בשל אופיין הבלתי רציף של אנרגיות מתחדשות, נחשבת האגירה לחלק בסיסי ובלתי נפרד ממהפכת האנרגיה הנקייה לה העולם כל כך זקוק כדי להיפרד אחת ולתמיד מהדלקים הפוסיליים המזהמים. השימוש בגז טבעי כדלק מעבר הוכח כבר לפני שנים כסכנה אקלימית, מה שמותיר אותנו עם הצורך הדחוף בפיתוח רשת חשמל יציבה ומגוונת המתבססת על אנרגיית שמש ורוח ופתרונות אגירה שונים לטווח קצר וארוך. אלה לשמחתנו קיימים כבר עכשיו במידות בשלות שונות, ומאפשרים אספקת אנרגיה נקייה במחירים נמוכים משמעותית לעומת מקורות אנרגיה אחרים. בעשור האחרון צנחו מחירי אנרגיית שמש, רוח ואגירה בשיעור של 60-90%. אפילו בישראל, בה סקטור האנרגיות המתחדשות אינו זוכה לסוביסידיות כלל, נסגר רק בחודש דצמבר 21' מכרז להקמת התחנה הסולארית הגדולה בארץ בשילוב אגירה, במחיר חסר תקדים של 8.58 אגורות לקוט"ש. מדובר במחיר נמוך בהרבה ממחירו של חשמל המיוצר מגז טבעי.
אנרגיה סולארית בשילוב אגירה, במחיר נמוך בהרבה ממחירו של חשמל המיוצר מגז טבעי, תבטיח אספקה יציבה של חשמל נקי.
טכנולוגיות האגירה הזולות ביותר הבשלות כיום, מספקות אגירה לפחות ל-4 שעות ומתבססות על בטריות ליתיום-יון. אלה מאפשרות הסטת אנרגיה עודפת בשעות שיא הייצור, כך שישמשו לשיא הצריכה בערב. סוללות נטענות אלה נמצאות במכשירי חשמל קטנים, טלפונים חכמים, מחשבים ניידים ובעיקר – בסוללות המניעות מכוניות חשמליות. שוק סוללות הליתיום-יון צפוי לגדול מ-30 מיליארד דולר ב-2017 ל-100 מיליארד עד 2025 ולצד העובדה שהן עתידות למלא תפקיד משמעותי במהפכת האנרגיה הירוקה העולמית, הן אינן חפות מחסרונות.
המרכיב העיקרי בסוללות אלה הוא הליתיום, אשר שליש ממנו נכרה במישורי המלח בארגנטינה, בוליביה וצ'ילה, בהליך המשתמש בכמויות גדולות של מים. בסין ואוסטרליה, נכרה הליתיום בטכניקה אחרת החושפת את החומר לטמפרטורות גבוהות במיוחד – הליך אינטנסיבי מבחינה אנרגטית. ניתן לכרות אותו בדרכים סביבתיות יותר על ידי סינון ליתיום ממים גיאותרמיים המצויים תחת סלעי גרניט תוך שימוש באנרגיה גיאותרמית כדי לקבל ליתיום ללא טביעת רגל פחמנית. פרויקטים ראשונים בתחום נעשים בגרמניה ובריטניה.
מלבד הליתיום ישנו כמובן הקובלט. הקובלט מהווה מרכיב חיוני באלקטרודה של הסוללה, כאשר 70% מעתודות הקובלט הגלובליות מצויות במדינה אחת – הרפובליקה הדמוקרטית של קונגו. בשל הביקוש העולמי הגבוה לקובלט, לצד מכרות תעשייתיים עצומים פורחים גם מכרות עצמאיים קטנים, עם תנאי עבודה מסוכנים ועבדות ילדים. כימאים מנסים למצוא תחליפים לקובלט עם מתכות זמינות יותר כמו ברזל או מנגן. לצד הבעייתיות שבמחצבים הדרושים לסוללות, דו"ח של סוכנות האנרגיה השוודית מ-2019, מצא כי כבר היום ממחוזרות בטריות ליתיום-יון בשיעור של יותר מ-70%, כאשר ניתן להגיע למחזור מסחרי של 100%. כ-50 חברות ברחבי העולם עוסקות כיום במחזור בטריות, יותר ממחיצתן בסין. מחקר אחר הראה כי סוללות ליתיום-יון ממוחזרות טובות באותה מידה כמו בטריות חדשות.
שילוב טכנולוגיות אגירה לטווח ארוך במערכות חשמל המתבססות על אנרגיה סולארית ואנרגיית רוח, מפחית את עלותן ומעלה את יציבותן
בנוסף לסוללות, המהוות פתרון זול ואיכותי לאגירה לטווח קצר, מגוון טכנולוגיות אגירה לטווח ארוך (10 שעות ומעלה) מצויות בשלבי בשלות מסחרית שונים. מחקר משנת 2020 מצא כי שילוב טכנולוגיות אגירה לטווח ארוך במערכות חשמל המתבססות על אנרגיה סולארית ואנרגיית רוח, מפחית את עלותן ומעלה את יציבותן. פתרונות אגירה אלה נותנים מענה עונתי ואף רב שנתי לאחסון אנרגיה ובכך מפחיתים את היקף ייצור האנרגיה הנדרש כדי להבטיח אספקת אנרגיה יציבה. כיום, מרבית תשומת הלב המסחרית הולכת לסוללות אחסון לטווח קצר אולם לפי החוקרים, עלותם של פתרונות אגירה לטווח ארוך צפויה להמשיך ולרדת ובכך להוזיל אף יותר את מחירו של חשמל המופק מאנרגיית רוח ושמש. מוערך כי טכנולוגיות אגירה לטווח ארוך ימנעו עד שנת 2040 את פליטתם של 1.5-2.3 ג'יגה טון פחמן דו חמצני בכל שנה – בין 10-15% מפליטות סקטור החשמל הגלובלי. כמו כן, אגירת אנרגיה לטווח ארוך עתידה לחסוך בארה"ב לבדה, כ-35 מיליארד דולר בשנה מעלות ביסוסה של רשת החשמל על מקורות מתחדשים.
אז אילו טכנולוגיות אגירה לטווח ארוך קיימות כבר היום? חברת אוגווינד הישראלית פיתחה בשנים האחרונות מערכת אגירה המתבססת על אגירת חשמל כאוויר דחוס המומר בעת הצורך בחזרה לחשמל. המערכת הנקראת "AirBattery", נמצאת מתחת לפני הקרקע, פועלת במעגל סגור ללא פליטות פחמן, מודולרית באופייה וזמינה מסחרית. חברת High View Power מבססת את מערכת אגירת האנרגיה שלה על אגירת אוויר נוזלי: ראשית, האוויר מנוקה ומיובש, ואז מועבר לקירור דרך מדחסים ותהליכים שונים ההופכים אותו לנוזל. האוויר הנוזלי מאחוסן במיכלים בלחץ נמוך, כאשר ניתן להשתמש בתשתית הקיימת להנזלת גז. כאשר נדרש החשמל, האוויר הנוזלי נמשך מהמיכלים, מחומם מחדש ומתרחב למצב צבירה של גז בלחץ גבוה המניע טורבינות המייצרות חשמל. התהליך אינו משתמש בדלקים פוסיליים ותוצר הלוואי הוא אוויר נקי ויבש. חברת Energy Vault מתבססת על כוח הגרביטציה ואנרגיה קינטית (תנועה) כדי ליצור מבנים מודולריים של אגירת אנרגיה, ללא חומרים כימיים, דלקים פוסיליים ומחומרים ממוחזרים. קיימות טכנולוגיות אגירה נוספות המתבססות על אגירה שאובה של מים בהפרשי גובה, אגירת אנרגיית מימן במערות מלח ועוד.