מודל יום הכיפורים של רשת החשמל

בעוד כמה שעות, כשייכנס יום הכיפורים, הפעילות במשק הישראלי תרד בחדות. מפעלים, חנויות ועסקים יסגרו, התחבורה תיעצר, צריכת החשמל תצנח בחדות בתוך דקות. במוצאי יום כיפור יתרחש ההיפך המוחלט: האורות יידלקו, המנועים יותנעו, צריכת החשמל תזנק באותה חדות בה צנחה רק 26 שעות קודם לכן. עבור רשת החשמל של ישראל מדובר בטלטלה רצינית, שצריך להיערך לקראתה בתשומת לב רבה כדי להתאים את קצב ייצור החשמל לקצב צריכת החשמל.

עדי חכמון, מייסדת שותפה וסמנכ"לית כספים ותפעול של חברת אנגריד (nGrid) הישראלית, אומרת שיום כיפור הוא המחשה מובהקת לאתגר המרכזי של רשתות החשמל המודרניות: יכולת הגמישות והתאמת ההיצע והביקוש בכל רגע ורגע לכדי איזון מדויק.

"אנחנו אוהבים להגיד שאנגריד היא חברת אנרגיה מהדור השלישי" היא אומרת. לדבריה, הדור הראשון הן חברות האנרגיה שמייצרות חשמל ומוכרות אותו לחברת החשמל או ללקוחות גדולים. הדור השני הן חברות האנרגיה המתחדשת, שמאתרות חלקות קרקע ומקימות עליהן מתקני ייצור אנרגיה סולארית או אחרת. אבל עכשיו עולם האנרגיה התקדם צעד נוסף: "עם הטירוף שאנחנו רואים בעולם והתנודתיות של המחירים והחוזים שצריך לעשות ובכל רגע נתון האיזונים שצריך לעשות והטכנולוגיה של שליטה בנכסים מבוזרים בזמן אמת – אז כעת נבנות חברות אנרגיה טכנולוגיות, שהד.נ.א. שלהן הוא אחר ורוב האנשים שם אינם אנשי מכירות אלא אנשי פיתוח".

בינואר 2023 קרסה מערכת החשמל של פקיסטן, וגרמה לתקלות וניתוקים בקרב 220 מיליון בני אדם. חקירת האירוע הצביעה, בין היתר, על חוסר איזון בין הביקושים ליכולת האספקה ועל קשיים בהחזרת הרשת לפעילות. המקרה הפקיסטני אינו מלמד בהכרח שכל עודף ביקוש מוביל לקריסה אך הוא ממחיש את העובדה שמערכת חשמל רגישה לא רק למחסור בחשמל, אלא גם לחוסר התאמה בין הייצור לצריכה. "כשמדברים על שינוי של מאות או אלפי מגה-ואט בזמן קצר, לא מדובר רק בכמות החשמל, אלא בקצב שבו המערכת נדרשת להגיב", מסבירה חכמון.

ההיסטוריה של משק החשמל העולמי מכילה עוד אירועי קיצון רבים. בספטמבר 2022 גרם גל חום קיצוני בקליפורניה לביקושי שיא של 51,426 מגה-ואט. ראשי מערכת החשמל במדינה הכריזו על מצב חירום - השלב האחרון לפני הפסקות חשמל מתגלגלות – וכל התושבים קיבלו התרעה שעליהם להפחית מיד צריכת חשמל שאינה חיונית. בתוך חמש דקות ירד הביקוש ביותר מ-2,100 מגה-ואט, מה שסייע לעבור את שעות העומס בלי להגיע להפסקות חשמל יזומות.

במונדיאל האחרון, כאשר נבחרת ארגנטינה עלתה לשחק מול מצרים, מיליוני אנשים בארגנטינה עזבו הכל והתיישבו לצפות במשחק. התוצאה: צריכת החשמל הארצית ירדה ביותר מ-2,000 מגה-ואט. בסיום המשחק, אחרי שאנסו פרננדס הבקיע גול בדקה השלישית להארכה והביא את הניצחון לארגנטינה, כולם חזרו לעיסוקיהם הקודמים והצריכה טיפסה במהירות מחדש. במקרה הזה מנהלי הרשת היו ערוכים לתפניות מראש והמערכת התגברה על התנודות החריפות.

לדברי חכמון הסיפור הארגנטינאי מלמד שניהול משק החשמל אינו עוסק רק בכמות החשמל, אלא גם בקצב שבו הביקוש משתנה. "ביום הכיפורים התופעה רחבה בהרבה, כאשר משק שלם משנה את שגרת הפעילות שלו וכעבור כ-26 שעות מתחיל לנוע בכיוון ההפוך. דווקא משום שמדובר באירוע צפוי, הוא ממחיש היטב את הצורך במערכת שיודעת להיערך לשינויים חדים ולא רק לשיאי ביקוש" היא אומרת.

תחנת כוח וירטואלית

חברת אנגריד הוקמה בשנת2023  על ידי עומר קריגר (מנכ"ל) ועדי חכמון (סמנכ"לית כספים ותפעול), בעברה סגנית הממונה על התקציבים במשרד האוצר ואחראית לתחומי התשתיות. בסיוע צוות מפתחים בוגרי תוכנית תלפיות היוקרתית, החברה פיתחה מערכת "תחנת כוח וירטואלית" (VPP) ורשת מבוזרת של אגירת אנרגיה עבור לקוחות עסקיים ותעשייתיים. המערכת מבוססת על יחידות אגירת חשמל, סוללות ענק שהמערכת טוענת בשעות שפל כשהמחיר זול ופורקת בשעות שיא כשהמחיר יקר. הבינה המלאכותית שהחברה פיתחה מנהלת באופן אוטומטי את התהליך, בהתחשב בעומסים, מחירי החשמל, נתוני מזג האוויר ומידע נוסף. המודל העסקי הוא חלוקת רווחים מהארביטראז' באנרגיה עם הלקוחות, שנהנים ממחירי חשמל נמוכים בכ-8% מהתעריף הרגיל. במקרים בהם הלקוח רוכש את הסוללה, המחירים יכולים לרדת עד כדי 25% פחות.

הרעיון של תחנת כוח וירטואלית לא היה אפשרי בעידן הקודם, כשיצרני החשמל היו מעטים והמחירים קבועים. בשוק הדינמי הנוכחי, כשיש ספקי חשמל רבים והצריכה משתנה ללא הרף, היכולת לאגור אנרגיה ולספק אותה לפי הצורך הופכת את חברות האגירה לספקיות חשמל, ממש כמו תחנות כוח. אנגריד נחשבת לראשונה בישראל שהפעילה מודל ניהול מבוסס AI של רשת מבוזרת של סוללות והיא אף קיבלה רישיון ספק חשמל שמעניק לה גישה לתעריפי השוק הסיטונאי. בעולם פעילות בתחום חברות כמוBase Power  בטקסס ו-Octopus Energy הבריטית וחברות  נוספות.

מחירי חשמל שליליים

חכמון מתארת שתי מגמות מרכזיות שמניעות את רשתות החשמל המודרניות: האחת היא הכניסה המסיבית של מקורות אנרגיה מתחדשת והשנייה היא "אלקטריפיקציה" של תחומים רבים – מעבר להנעה בחשמל במקום באנרגיה פוסילית. מדובר בשתי מגמות ברוכות, אבל הן יוצרות בעיות רבות.

"האנרגיה מתחדשת היא כבר מאוד כלכלית, כלומר הקילווואט הזול ביותר כיום הוא באמצעות אנרגיה סולארית", היא אומרת, "אבל זה הופך את בעיית ניהול החשמל למאוד מורכבת כי זה חשמל שמגיע בלי התרעה מוקדמת, מתי שהוא רוצה, ומבלי שאפשר לשלוט בו. ובישראל שבה 95% מהאנרגיות המתחדשות הן סולאריות זה הופך את הניהול לעוד יותר מורכב".

המעבר להנעה בחשמל, לא רק של מכוניות אלא גם לחימום בחשמל במקום לדלק או גז, למשל באירופה בעקבות משבר הגז הרוסי, מגביר את הדרישות לאספקת חשמל. "הביקוש לחשמל דוהר קדימה ורשת חשמל לא ערוכה לכל הדבר הזה. ואם החלטתי היום לשדרג את הרשת, אולי בעוד חמש עשרה שנה אני אצליח להקים קו חשמל חדש", היא אומרת, "הבעיות הולכות וגדלות, יש צפי לפקקים ברשת, המחירים הולכים ונעשים תנודתיים. ואיפה אנחנו רואים את זה? קודם כל באירופה שאנחנו רואים מאות שעות בשנה של מחירי חשמל שליליים, ממש שליליים. וזה מעיד שיש בלגן ברשת, הרבה שעות שחסר חשמל, והרבה שעות של חשמל שלא יודעים מה לעשות איתו".

זה אומר שאין מחסור בחשמל בעצם?

"משק החשמל צריך להיות מאוזן כל הזמן, אני כל הזמן חייבת להפגיש בין הביקוש להיצע. אין באמת מחסור בחשמל. אם אקח את כל יכולות בייצור והולכת החשמל, גם ביום הכי חם בשנה - אם הייתי מצליחה לסדר בצורה טובה את הביקוש במהלך היום - היה לי מספיק חשמל. אבל כל המערכת ערוכה ומוכנה לאותה שעה בחודש אוגוסט בצהריים, שבה הביקוש מתפוצץ, ובעצם במשך 50% מהזמן אני אפילו לא משתמשת ב-50% מהיכולות האלה".

אז איזה פתרון אתם מציעים לבעיה הזאת?

"כל השנים אמרנו – 'בואו נזיז את צד ההיצע ונתאים אותו לביקוש'. אבל היום ברור שלא נצליח לספק את כל החשמל שצריך בגלל שני הטרנדים שדיברנו עליהם. אבל היום בזכות הרכב החשמלי  יש לי סוללה ואני באה אליך לעסק ואומרת 'בוא נשים סוללה מאחורי המונה שלך'. לי יש פלטפורמה שיודעת לנהל בצורה אופטימלית את הסוללה הזאת. אני יכולה להחליט בכל רגע אם הסוללה מספקת חשמל ובדרך הזאת מקטינה את צריכת החשמל שלך. וזה יקרה ברגעים שבהם המחירים מאוד גבוהים. וברגעים שהכבישים פנויים ושאין פקקים ושהמחירים מאוד זולים, אני אטען את מערכת האגירה. זה לא כל כך מעניין את הרשת איך אני עושה את זה. כל מה שהיא רוצה זה שאני אצליח לנהל את הביקוש שלך ביחס לבלגן שמתרחש ברשת בכל רגע נתון".

בניגוד לחברות אגירה אחרות שבונות אתרי סוללות בעלי יכולת צבירה עצומה, אנגריד מבזרת את האגירה בין אתרים שונים של אותו לקוח. במצטבר היא אוגרת ומספקת עשרות ג'יגה-וואט שעה. "שם המשחק היום בחשמל הוא גמישות" אומרת חכמון, "אני מספקת לך חשמל ואני מאוד גמישה ומאוד טכנולוגית ובזכות זה אני מצליחה לתת לך ערך יותר גדול. אנחנו סוחרים ממש. בתור ספקי חשמל וירטואליים אנחנו רואים מחיר שמשתנה כל חצי שעה. זה לא מחיר סטטי, ועל זה אנחנו עושים אופטימיזציה, נותנים הוראות לסוללה בסייקלים של שניות".

לתזמר אלפי מערכות ביחד

אירועי הקיצון ברשתות חשמל בעולם ממחישים שצריכת החשמל יכולה להפוך למשאב שניתן לנהל. במקום לבקש ממיליוני אזרחים ברגע האחרון לכבות מזגן או לדחות הפעלה של מכשיר חשמלי, אפשר להקים מערכת שנבנתה מראש כדי לייצר את אותה גמישות באופן אוטומטי ומתואם. במערכת כזו אין צורך להמתין לשעת חירום. אפשר להפעיל באופן יזום סוללות, לדחות טעינה של כלי רכב חשמליים, להזיז צריכה שאינה חייבת להתרחש דווקא באותו רגע ולתזמר אלפי מערכות כך שיגיבו יחד. "השינוי הגדול הוא לעבור מתפיסה שבה הביקוש הוא נתון והמערכת רק צריכה להתמודד איתו, לתפיסה שבה חלק ממנו יכול להפוך לכלי ניהולי" מציינת חכמון. "במקום לחכות לרגע של עומס ולבקש מהציבור לצמצם צריכה, אפשר לנהל מראש ובאופן אוטומטי סוללות, טעינת רכבים, מערכות מיזוג ונכסים נוספים - ולשנות את דפוס הצריכה בלי לפגוע בפעילות עצמה."

משק החשמל החדש דורש סוג חדש של שחקנים. לצד יצרני החשמל, ספקי החשמל ורשתות ההולכה והחלוקה, נדרשות חברות שיודעות לנהל באופן מתואם את צריכת החשמל ואת נכסי האנרגיה שנמצאים אצל אלפי צרכנים. האגירה היא אמצעי, לא המוקד. חברות כמו אנגריד מנהלות  נכסים רבים יחד ומקבלות עבורם החלטות בזמן אמת. במקום שכל סוללה או מערכת צריכה תפעל בנפרד, התיאום בין אלפי מערכות  מאפשרים להגיב בסימולטניות לשינויים בביקוש ובמצב השוק. מוסיפה חכמון: "כשאלפי נכסים פועלים בצורה מתואמת, הם כבר לא אוסף של מערכות נפרדות, אלא משאב שמייצר גמישות אמיתית למערכת. גמישות כזו אינה חשובה רק ברגעי קצה. היא הופכת לחלק מהתשתית של משק החשמל החדש. ככל שניתן לנהל טוב יותר מתי החשמל נצרך, נאגר ומשוחרר, אפשר להשתמש בצורה יעילה יותר בתחנות הכוח, ברשת ובאנרגיה שכבר מיוצרת".