הצד האפל של השמש: ליקוי החמה בארה”ב איתגר את רשת החשמל

לליקוי החמה המלא שיתרחש מחר, 21 באוגוסט, בארצות הברית, תהיה תופעת לוואי מעניינת – הוא ישבית חלקים גדולים מאוד מתפוקת החשמל באמריקה, מפני שהוא יכסה שטח עצום מרשת החשמל הסולארית ההולכת ומתרחבת של המדינה.

רוחבו של צל הירח יתפרס מחר על פני 70 מייל וירוץ על פני הקרקע של ארצות הברית במהירות של 1,000 מייל בשעה, מפורטלנד, אורגון ועד צ'רלסטון, דרום קרוליינה. בדרכו, הצל יקצץ את תפוקת החשמל הסולארית בכ-9,000 מגה וואט, כמות חשמל שזהה לתפוקתן של 15 תחנות כוח המופעלות בפחם.

רק לאחר מכן תשוב שאגת החשמל הסולארי להישמע.

האם גם השמש וגם החשמל יושבתו מחר בארה"ב? | צילום: Fotolia

אז איך משאירים את האור דולק כשהשמש נכבית לפתע? אובדנו וחזרתו של ייצור החשמל זה הרבה יותר ממה שרשת החשמל האמריקאית בדרך כלל מתמודדת אתו, אבל בכל זאת, בעזרת הכנה מוקדמת הרשת תוכל לשרוד את האירוע בשלום, בעיקר הודות למגוון מקורות האנרגיה שעדיין מזינים אותה.

מפעילים גרעיניים ימשיכו לספק למערכת את עמוד השדרה האנרגתי שלה, וגנרטורים שפועלים באנרגיית גז טבעי יחלו לפעול ממש בזמן שאור השמש ייחסם, וייכבו אפילו מהר יותר ברגע שהשמש תופיע מחדש – פתרון יקר אך פשוט לביצוע.

הגיוון הזה במקורות האנרגיה הוא קריטי, מפני שמערכת החשמל צריכה לשמור על תפקוד גם במהלך האתגרים שפוקדים אותה והולכים והופכים לתכופים יותר ויותר, כמו קור קיצוני או מערבולות פולאריות, בצורות והצטברות נמוכה של שלגים בפסגות ההרים, גלי חום ודלדול כמות הרוחות ובעיות נוספות. מי שחושב שכדאי שמדינות יחזיקו רק בסוג אחד של מקור אנרגיה, או לחלופין רק בדלק שמקורו במאובנים או רק בדלקים מתחדשים, כמעט ולא לוקח בחשבון את הבעיות שהיעדר גיוון יכול לגרום.

השפעתו של ליקוי החמה השבוע תשתנה ממקום למקום, ותהיה תלויה מאוד בתנאי מזג האוויר המקומי. אם יהיה יום שמשי, אובדן החשמל יהיה גדול יותר. אם היום יהיה מעונן או גשום, שיעור החשמל שיאבד יפחת בהתאם.

חלקים מ-12 מדינות אמריקאיות בסך הכל יוחשכו לחלוטין; אזורים רבים אחרים יראו את השמש רק באופן חלקי, או מכוסה כמעט כולה. הליקוי יתרחש במשך פרק זמן של כמעט 3 שעות בכל נקודה שבה הוא ייראה, אבל כיסוי מלא של אור השמש יארך בנקודות הרלוונטיות לא יותר מ-3 דקות.

קליפורניה לא תחזה בליקוי מלא, אבל השמש בה תהיה מכוסה באופן מאוד משמעותי. בשעות השיא של השמש, קליפורניה מקבלת 40% מהאנרגיה שלה מלוחות סולאריים, והיא תפסיד כמעט שלושה רבעים מהם במהלך הליקוי הקרוב. על פי נתוני CSIO – מפעילת ומפקחת רשת החשמל במדינה – תפוקת החשמל תצנח בכ-70 מגה וואט בדקה, ולאחר מכן תשוב לרעום מחדש עם 90 מגה וואט בדקה.

מפת הליקוי הצפוי, ממערב למזרח | צילום מסך: יוטיוב

CSIO דוחקת ביחידות העזר המפיקות חשמל בשטחה להיות מוכנות, ממש כשם שעושה מקבילתה, המפקחת על המדינות האטלנטיות התיכונות, PJM Interconnection.

רשתות חשמל אינן מתוכננות למקרים של ליקוי חמה, שמתרחשים מהר בהרבה משקיעה או זריחה, ועל פני שטח רחב יותר מאשר עננות שגרתית. "התאגיד לעניין אמינות רשת החשמל בצפון אמריקה" (North American Electric Reliability Corporation), הישות שקובעת ואוכפת את הכללים על הרשת שם, דחקה באזורים המאופיינים בחדירה גבוהה יותר של טכנולוגיות סולאריות, שיכינו תכניות מפורטות להתמודדות עם המצב, במיוחד בנבדה ובצפון קרוליינה.

בצפון קרוליינה תתרחש פגיעה קשה, היות שמותקנים בה מתקני אנרגיה סולארית בנפח של יותר מ-3,000 מגה וואט. הירח יחסום יותר מ-90% מאור השמש של המדינה, בדיוק בזמן שבו החוות הסולאריות האלו נוהגות לפעול בקיבולת מקסימלית.

בעוד שקולומביה, צפון קרולינה, תחווה חסימה של 100% של אור השמש, שרלוט, גם היא בצפון קרולינה, תחווה 95% אפילה. יחידות הייצור באזור הזה מתכננות לנתק את המערכים הסולאריים מבעוד מועד, ולהגביר ולהחליש את התפוקה באמצעות גז טבעי בהתאם, על מנת להתמודד עם האובדן המהיר הזה באור שמש.

חברת החשמל Duke Energy, הממוקמת בשרלוט, מתכוננת לליקוי על ידי יידוע של בעלי החוות הסולאריות על כך שעליהם להתכונן לעובדה שהם יהיו מנותקים באופן זמני לקראת האירוע. היא תשלים את האובדן הסולארי עם גיבוי של חשמל ממפעלי הגז הטבעי.

קליפורניה נמצאת במצב טוב יותר במובן מסוים, משום שהבצורת בה מסתיימת ויש השנה יותר מים זמינים, כך שמפעלים הידרו-אלקטריים יכולים להגביר ולהנמיך את תפוקת החשמל שלהם במהירות רבה.

נציבות השירותים הציבוריים של מדינת קליפורניה (CPUC) מאיצה באזרחים לחסוך באנרגיה במשך שעתיים לאורך הליקוי, על ידי כך שיכבו תאורה ומכשירים לא הכרחיים. המאמץ הוא לחסוך חלק מ-3,500 מגה וואט שיילכו שם לאיבוד.

חוות סולאריות | צילום: Fotolia

הפתרון ארוך הטווח והברור מאיליו של בעיות טבעיות מהסוג הזה, כמו גם כאלו שמתרחשות כתוצאה ממעשי ידי אדם, הוא שימור וטיפוח שילוב מגוון של מקורות אנרגיה, שיוכל להגביל את מידת האיום על המערכת כולה מפני הפרעות ושיבושים שמתרחשים בכל מקור יחיד. שילוב בין מקורות אנרגיה מתחדשים, גרעיניים וכאלו שמופעלים בגז, הוא כנראה השילוב הטוב ביותר להתמודדות עם כל סיטואציה כזו.

ד"ר ג'יימס קונקה הוא מומחה לאנרגיה, גרעין ופצצות מלוכלכות, גאולוג פלנטרי ומרצה מקצועי.