רוח, שמש יכולה להחליף את כוח הפחם בטקסס

טקסס יכולה להיות מודל עבור האומה כיצד להחליף ביעילות את הפחם ברוח ובשמש לצרכי האנרגיה של המדינה תוך עמידה ביעדים סביבתיים, כך עולה ממחקר חדש של מהנדסים מאוניברסיטת רייס.

העבודה החדשה שמובילים מהנדס הסביבה דניאל כהן ומומחה בכיר למדעי המחשב ריצ'רד מורס מבית הספר להנדסה ע"ש ג'ורג' ר. בראון ברייס משתמשת במודלים של אופטימיזציה כדי לזהות את השילובים הזולים ביותר של פרויקטים מוצעים של רוח ושמש עם פוטנציאל להחליף את ייצור החשמל הפחמי בטקסס.

כפי שמציינים המחברים במאמר, המופיע בכתב העתמתחדשות: רוח, מים ושמש, "במילים פשוטות, זה לא תמיד סוער ולא תמיד שטוף שמש, אבל זה כמעט תמיד סוער או שטוף שמש איפשהו בטקסס."

כהן אמר כי הדבר עשוי לאפשר לרוח ולשמש להחליף כמעט את כל תפוקת הפחם, במיוחד אם פרויקטים של רוח ושמש ממוקמים במקומות המספקים תפוקה משלימה. המאמר החדש מתבסס על מחקר משנת 2018 ממעבדתו.

"המאמר הזה הוא באמת על איך אנחנו יכולים לעבור מפחם מהר ככל האפשר", אמר כהן, פרופסור להנדסה אזרחית וסביבתית. "טקסס עדיין שורפת יותר פחם ופולטת יותר גופרית דו-חמצנית וזיהום אחר מכל מדינה אחרת. למרות שמעבר הוא בלתי נמנע, דחוף שנעזוב את הפחם מהר ככל האפשר כדי לשפר את איכות האוויר והבריאות".

"ניקוי האנרגיה שאנו משתמשים בה כדי להניע את החברה הוא אחד הדברים החשובים ביותר שעלינו לעשות", אמר מורס, שזכה בתחרות הכרזה לזכרו של מלקולם פסק הדין בוועידת הפסגה לאנרגיה בטקסס בשנת 2020 על עבודתו בפרויקט. "פרופסור כהן פרסם את זה כפרויקט שנוטה למתמטיקה, וזה הרקע שלי, כך שהיכולת לעזור בפרויקט שילוב אנרגיה נקייה הייתה מאוד מעניינת עבורי."

כמה תחנות כוח פחמיות גדולות בטקסס נסגרו ב-2018, ורוב המפעלים הנותרים פעלו הרבה מתחת לקיבולת, כולל על רקע הפסקות חשמל במהלך ההקפאה בפברואר 2021. המחקר של הצוות מצא כי רק שליש מפרויקטי הרוח והשמש שכבר הוצעו למועצת האמינות החשמלית של טקסס עד יוני 2020 יכולים להחליף כמעט את כל ייצור הפחם של המדינה. מאז יוני 2020 נבנו עשרות פרויקטים כאלה, ותור הפרויקטים הסולאריים המוצעים הוכפל.

המפתח להצלחה עבור רוח ושמש יהיה הרחבה של קווי הולכה המחברים את החלקים הסוערים והשמשיים ביותר של המדינה לערים.

"בטקסס, זהו צוואר הבקבוק הגדול ביותר שמאט את צמיחת הרוח והשמש", אמר כהן. "הצעת חוק התשתיות הדו-מפלגתית שעברה בשנה שעברה היא התחלה טובה, אבל אין לה כמעט מספיק מימון להדבקה. כמו כן, בכך שלא התחברה לרשתות אחרות, טקסס החמיצה הזדמנויות למכור עודפי רוח ואנרגיה סולארית למדינות אחרות".

כהן ציין כי הגז הטבעי ימשיך להיות קריטי לאמינות החשמל של טקסס בטווח הקרוב, במיוחד כאשר ERCOT פועלת להתאושש מההקפאה של 2021. עם זאת, ישיבה משלימה של חוות רוח ושמש יכולה להפחית את הצורך בגז טבעי ובאחסון ולבטל את הצורך בפחם, אמר. המחקר מראה כי אנרגיית הרוח ממערב טקסס נוטה להגיע לשיאה במהלך הלילה, בעוד שרוחות דרום טקסס מגיעות לשיאן עם רוחות ים בשעות אחר הצהריים והערב בקיץ. יחד עם השמש בשעות היום, מקורות משלימים אלה יכולים לכסות את רוב שעות השנה, אך לא את כל שעות השנה.

"גם עם ישיבה משלימה, עדיין יהיו שעות שבהן השמש לא תזרח והרוח לא תנשב", אמר כהן. "מבחינה היסטורית, האתגר העיקרי היה בשעות אחר הצהריים של הקיץ, כאשר המזגנים פועלים במלוא המרץ, ומדי פעם גם הקפאה עמוקה. רוחות סולאריות ורוחות חוף מתפקדות היטב בשיאי הקיץ, אבל יכולות להיות רגיעה בערבים מסוימים כשנצטרך משהו אחר כדי להיכנס לפעולה".

לדבריו, סילוק הפחם מרשת החשמל בטקסס הוא רק עניין של זמן. "אני חושב שאף אחת מחברות החשמל לא רוצה להפעיל תחנות כוח פחמיות לטווח ארוך", אמר כהן. "הם מלוכלכים ויקרים יותר לתפעול מאשר בניית פרויקטים של רוח וסולארית מאפס, ולרוב חברות התשתיות יש כעת תוכניות להגיע לאפס פליטות פחמן נטו עד 2050, אם לא לפני כן.

"אולי בגלל זה, הם לא השקיעו בשדרוגים לתחנות הפחם שלהם, שרבות מהן בנות יותר מ-40 שנה ואינן יעילות במיוחד", אמר.

מחברי המאמר הם שרה סלבטורה, בוגרת תואר ראשון בהנדסה אזרחית, והבוגרת ג'ואנה סלוסרביץ', כיום סטודנטית לתואר שני באוניברסיטת קרנגי מלון.

קרן האנרגיה תמכה במחקר.

עפרת.

"אולי בגלל זה, הם לא השקיעו בשדרוגים לתחנות הפחם שלהם, שרבות מהן בנות יותר מ-40 שנה ואינן יעילות במיוחד", אמר.

מחברי המאמר הם שרה סלבטורה, בוגרת תואר ראשון בהנדסה אזרחית, והבוגרת ג'ואנה סלוסרביץ', כיום סטודנטית לתואר שני באוניברסיטת קרנגי מלון.

קרן האנרגיה תמכה במחקר.