סוללה במקום גנרטור: כך עשוי להשתנות תכנון החשמל בבניינים רבי־קומות

משרד האנרגיה בוחן אפשרות להשתמש במערכות אגירת אנרגיה כחלופה לגנרטורים בבנייני מגורים. אם המהלך יבשיל לשינוי רגולטורי, הוא עשוי להשפיע לא רק על אופן אספקת החשמל בשעת חירום, אלא גם על תכנון מערכות החשמל, שילוב אנרגיה סולארית וניהול האנרגיה בבניין כולו.

במשך עשרות שנים היה הגנרטור חלק כמעט מובן מאליו מתכנון החשמל בבניינים רבי־קומות. תפקידו ברור: במקרה של הפסקת חשמל הוא נכנס לפעולה ומספק אנרגיה למערכות החיוניות של המבנה.

אלא שהתפתחות מערכות אגירת החשמל משנה בהדרגה את התמונה. מערכת סוללות מודרנית יכולה לספק גיבוי בעת הפסקה, אך בניגוד לגנרטור היא יכולה לפעול גם מדי יום, לנהל עומסים, לאגור אנרגיה ולפעול בשילוב עם מערכת פוטו־וולטאית.

פרסום

כעת האפשרות הזאת מגיעה גם לשולחן הרגולטורי בישראל.

משרד האנרגיה בוחן חלופה לגנרטור

משרד האנרגיה והתשתיות פרסם בסוף אוקטובר טיוטת בדיקה הבוחנת את הכדאיות הכלכלית של שימוש במערכות אגירת חשמל כחלופה לגנרטורים בבנייני מגורים משותפים.

כיום קיימת חובה להתקין גנרטור בבניינים רבי־קומות מעל גובה מסוים. במסמכי משרד האנרגיה כבר הוגדרה האפשרות לבחון שימוש במערכות אנרגיה כתחליף לגנרטורים כחלק מהמהלכים לקידום ייצור ואגירת אנרגיה בבניינים משותפים.

אם המהלך יתקדם לשינוי בתקנות, המשמעות עשויה להיות רחבה בהרבה מהחלפה של ציוד אחד באחר.

השאלה המרכזית: כמה זמן צריך הבניין לפעול ללא רשת?

תכנון מערכת אגירה לגיבוי מתחיל מהגדרה שונה לחלוטין מזו של גנרטור.

בגנרטור ניתן להמשיך לייצר חשמל כל עוד קיימת אספקת דלק. בסוללה קיימת כמות אנרגיה מוגדרת מראש, ולכן על המתכנן לקבוע אילו עומסים ימשיכו לפעול ולכמה זמן.

בין העומסים שעשויים להידרש לגיבוי נמצאים מעליות, משאבות מים, מערכות בטיחות, תאורת שטחים משותפים, מערכות בקרה, מערכות תקשורת וציוד נוסף הנדרש לתפקוד הבניין בזמן הפסקת חשמל.

מכאן נגזרים שני נתונים מרכזיים: ההספק המיידי שהמערכת נדרשת לספק והקיבולת האנרגטית הדרושה לאורך זמן.

בבניין שבו עומסי החירום מגיעים לדוגמה לעשרות קילוואט, ההחלטה האם נדרש גיבוי של שעה, ארבע שעות או שמונה שעות משנה לחלוטין את גודל המערכת.

תגובה מיידית במקום התנעת מנוע

אחד היתרונות המשמעותיים של מערכת אגירה הוא זמן התגובה.

גנרטור דורש זיהוי של נפילת הרשת, התנעה, התייצבות וחיבור העומסים. מערכת אגירה המחוברת באמצעות ממיר מתאים יכולה לעבור למצב גיבוי כמעט באופן מיידי.

אולם היתרון הזה דורש תכנון נכון של מערכת ההמרה, מערכות המיתוג, הגנות החשמל והלוגיקה המפעילה את העומסים החיוניים.

במערכת גדולה לבניין לא מדובר בסוללה בלבד, אלא במערכת חשמל מלאה הכוללת בין היתר Battery Energy Storage System, ממירים דו־כיווניים, מערכות ניהול סוללה, מערכות ניהול אנרגיה, לוחות חשמל, הגנות ומערכות ניטור.

לא כל העומסים חייבים לעבוד יחד

מעבר לאגירה מאפשר גם לשנות את דרך החשיבה על גיבוי הבניין.

במקום לתכנן מערכת שתספק בו־זמנית את מלוא ההספק של כל העומסים החיוניים, ניתן להשתמש במערכת ניהול עומסים.

לדוגמה, ניתן לקבוע סדרי עדיפויות להפעלת מעליות, משאבות או מערכות אחרות ולמנוע הפעלה בו־זמנית של מספר צרכנים בעלי זרם התנעה גבוה.

ניהול כזה יכול להקטין משמעותית את ההספק הנדרש ממערכת האגירה ובהתאם גם את עלותה.

הגג הסולארי משנה את התמונה

המשמעות הופכת מעניינת עוד יותר כאשר בבניין מותקנת מערכת פוטו־וולטאית.

במערכת רגילה, ייצור החשמל הסולארי עלול להיפסק בזמן נפילת רשת מסיבות בטיחותיות. תכנון מתאים של מערכת סולארית ואגירה יכול ליצור מערכת מקומית שממשיכה לספק אנרגיה גם כאשר רשת החשמל אינה זמינה.

בתרחיש כזה הגג מייצר חשמל בשעות היום, הסוללה אוגרת עודפים ויכולה להשתמש בהם בעת הצורך.

המשמעות היא שהבניין אינו תלוי רק בכמות האנרגיה שנאגרה לפני הפסקת החשמל, אלא יכול במקרים מסוימים לחדש חלק מהמלאי במהלך היום.

משרד האנרגיה עצמו מצביע על השילוב בין ייצור סולארי ואגירה כאמצעי לחיזוק החוסן האנרגטי של מבנים משותפים.

מערכת גיבוי שיכולה לעבוד גם בשגרה

כאן נמצא אחד ההבדלים העיקריים בין גנרטור לבין אגירה.

הגנרטור הוא בעיקר מערכת חירום.

מערכת אגירה יכולה להיות נכס פעיל בכל יום בשנה.

בהתאם להסדרים ולמבנה תעריפי החשמל ניתן להשתמש בה לטעינה בשעות שבהן החשמל זול יותר ולצריכה בשעות יקרות יותר, להפחתת שיאי ביקוש ולשימוש יעיל יותר בייצור סולארי מקומי.

בעתיד, מערכות כאלה עשויות להשתלב גם במערכי ניהול אנרגיה רחבים יותר ובתחנות כוח וירטואליות, שבהן אלפי מתקני אגירה קטנים פועלים יחד ומסייעים בניהול מערכת החשמל.

ומה לגבי בטיחות אש?

זהו אחד הנושאים המרכזיים שיצטרכו לקבל מענה במסגרת תכנון ורגולציה.

מערכות אגירה לבניינים מבוססות כיום במקרים רבים על סוללות ליתיום־ברזל־פוספט, הידועות ביציבות תרמית גבוהה יחסית לכימיות ליתיום אחרות.

פרסום

אך גם מערכות כאלה דורשות תכנון בטיחותי מלא.

יש לתת מענה למיקום המערכת, הפרדה מאזורים מאוכלסים, גילוי אש, ניטור טמפרטורה, אוורור, ניתוק חשמלי, גישה לכוחות הצלה ודרישות נוספות בהתאם להיקף המתקן ולמיקומו.

לכן החלפת גנרטור בסוללה אינה מסתכמת בהוצאת מכל סולר ובהכנסת ארון סוללות.

מדובר בשינוי הנדסי של מערכת החירום של הבניין.

האם הגנרטור עומד להיעלם?

כנראה שלא בכל בניין ובוודאי שלא מיד.

בפרויקטים שבהם נדרשת עצמאות אנרגטית למשך זמן רב, או שבהם קיימים עומסים גדולים במיוחד, לגנרטור עדיין יש יתרון משמעותי: ניתן להמשיך להזין אותו בדלק ולייצר אנרגיה לאורך זמן.

לכן בחלק מהמבנים עשוי להתפתח דווקא פתרון היברידי: סוללה המספקת תגובה מהירה וניהול אנרגיה בשגרה, לצד גנרטור קטן יותר המיועד להפסקות חשמל ממושכות.

עם זאת, עצם העובדה שהרגולטור בוחן כעת מערכת אגירה כחלופה אפשרית לגנרטור מסמנת שינוי משמעותי בתפיסת תשתיות החשמל בבנייני מגורים.

ממערכת חירום למערכת אנרגיה

אם השינוי הרגולטורי יאושר בעתיד, ההשפעה שלו תהיה רחבה.

מהנדסי חשמל יצטרכו לחשב מחדש עומסי חירום וקיבולת אגירה. יזמים יצטרכו לבחור בין גנרטור, סוללה או מערכת משולבת. קבלני חשמל יידרשו להתקין מערכות מורכבות יותר של המרה, הגנה ובקרה. ובניינים חדשים יוכלו לתכנן מראש מערך המשלב ייצור, אגירה וניהול אנרגיה.

השינוי המשמעותי ביותר הוא אולי תפיסתי.

במקום מערכת חירום שממתינה במשך שנים לרגע שבו רשת החשמל תיפול, מערכת הגיבוי של הבניין יכולה להפוך לחלק פעיל ממערך האנרגיה שלו – בכל יום מחדש.