בין אם אתם מחפשים להתקין מערכת אנרגיה מתחדשת, או פשוט לנצל טוב יותר את אספקת החשמל הקיימת שלכם, ישנם מספר גורמים שיש לקחת בחשבון. אלה כוללים את סוג המערכת שיש לך, גודל הבית שלך וצרכי האנרגיה שלך.
גז טבעי
יותר ויותר, הגז הטבעי מחליף את הפחם כדלק העיקרי לייצור חשמל ביתי. בניגוד לפחם, גז טבעי פולט הרבה פחות מזהמים ליחידת אנרגיה. השימוש בו בתחבורה יכול גם להוריד את זיהום הערפיח.
גז טבעי יכול לשמש גם כגיבוי למשאבים מתחדשים לסירוגין. זה יכול לשמש גם כדי להגביר את יעילות האנרגיה. בהתאם לטכנולוגיה המשמשת, ניתן להשתמש בה גם כדי לספק כוח עומס בסיס או כוח שיא.
בנוסף לשימוש בייצור חשמל, הגז הטבעי משמש גם לתחבורה ולתעשייה. הוא משמש לייצור כימיקלים, פלסטיק, דשנים, תרופות ומוצרי קוסמטיקה.
בתחום התחבורה, גז טבעי נוזלי משמש לרוב כדלק. תאי דלק המונעים בגז טבעי משמשים גם ליצירת חשמל. בנוסף להפקת פליטות נמוכות, טכנולוגיות אלו מסוגלות לייצר חום שמיש.
המגזר המסחרי משתמש בגז טבעי לחימום מבנים ולהפעלת ציוד קירור וקירור. הוא משתמש גם בגז טבעי לתאורה חיצונית. הוא גם משתמש בגז טבעי להפקת קיטור תהליך. חלק מהצרכנים המסחריים משתמשים בגז טבעי כדלק במערכות חום וכוח משולבות.
ייצור חשמל מבוסס גז טבעי היווה כמעט 47 אחוז מהייצור במדינה בשנה שעברה. בנוסף, המדינה היא היצרנית השלישית בגודלה של גז טבעי בארה"ב. אחוז גדול מהכוח במדינה מיוצא למדינות שכנות.
חלקו של הגז הטבעי בתמהיל ייצור החשמל של המדינה גדל בעשור האחרון. באופן ספציפי, הוא עבר את הפחם כדלק המוביל במדינה לייצור חשמל.
פחם הוא מקור החשמל העיקרי של המדינה במשך כמעט שני עשורים. עם זאת, ההתקדמות הטכנולוגית גרמה לירידה בשיעור החשמל המופק מתחנות כוח פחמיות. נתח ייצור הגז הטבעי של המדינה צמח ביותר משליש בעשור האחרון.
כוח רוח
שימוש בכוח רוח לייצור חשמל ביתי יכול להיות דרך מצוינת להפחית את כמות הסולר באספקת הדלק שלך. כוח הרוח נחשב למקור אנרגיה נקי. הוא מייצר פחות פליטות ומהווה גם חלופה חסכונית לצורות חשמל אחרות.
אנרגיית הרוח היא המקור הזול ביותר לחשמל חדש באזורים רבים בארץ. התעשייה השקיעה 151 מיליארד דולר בעשור האחרון.
החלק היקר ביותר בטורבינת רוח הוא תיבת ההילוכים. רכיב זה הופך את הציר בתא המנוע להנעה מתכווננת המייצר זרם AC. הוא כולל גם אלקטרוניקת בקרה וגנרטור חשמלי.
טורבינה בהספק מדורג של שני קילוואט (kW) יכולה לעלות עד 20-30,000 דולר כולל התקנה. אותה טורבינת רוח יכולה להניע בית אמריקאי טיפוסי למשך חודש.
אנרגיית הרוח היא מקור אנרגיה נקי ומייצרת פחות פליטת פחמן. זה גם מגדיל את השונות של מערכת החשמל הכוללת. פרויקטי רוח גם אינם משפיעים על חיות הבר כמו מטוסים ומכוניות.
הבית ה"חכם" המופעל באמצעות רוח הוא מכשיר קטן יחסית המייצר חשמל נקי לשימוש ביתי. הוא מחובר למערכת חלוקת חשמל ומסוגל לעבוד בזמן הפסקות חשמל.
בעוד שתעשיית כוח הרוח עדיין צעירה, תעשיית הרוח כבר סיפקה חידושים בולטים רבים. היא מעסיקה כמעט 24,000 עובדים בכל 50 המדינות. המוצר המוצלח ביותר שלה, טורבינת הרוח של סמית–פוטנם, פעל למעלה מאלף שעות לפני כשל קריטי.
חוות רוח מודרנית דומה לכמה תחנות כוח פחם וגז טבעי. הם גם מציעים שירותי אמינות רשת טובים יותר מאשר תחנות כוח קונבנציונליות.
המכשול הגדול ביותר בהשגת בית מופעל באמצעות רוח הוא קבלת אישור תכנון. חלק מהשכונות מגבילות את גובהן של טורבינות רוח.
דלק ביומסה
הגדלת ייצור החשמל הביתי של דלק ביומסה היה אחד ממגזרי האנרגיה המתחדשת הצומחים ביותר בבריטניה. בשנת 2016, דלק ביו–מסה סיפק 6 אחוזים מכלל אספקת החשמל בבריטניה. בריטניה מייבאת כמויות ניכרות של ביומסה מחוץ למסגרת פרוטוקול קיוטו.
למגזר ייצור החשמל הביתי של דלק ביו–מסה יש פוטנציאל לספק יתרונות סביבתיים משמעותיים. זה גם יוצר הזדמנויות עסקיות חדשות. כתוצאה מכך, ייצור חשמל ביומסה תורם למניעת התחממות כדור הארץ, מספק הזדמנויות תעסוקה ותורם לכלכלת הקהילה המקומית.
מדינות מתפתחות משתמשות בדלק ביומסה לחימום ובישול. דלק ביומסה מופק ממוצרי פסולת כגון פסולת מוצקה חקלאית ועירונית. בנוסף, ביומסה משמשת גם בתעשיית התחבורה.
ארצות הברית צורכת כ-5 אחוז מהאנרגיה שלה מביומסה. חומר ההזנה העיקרי שלו הוא פסולת עץ משבבי עץ ושאריות יער אחרות. חומרי הזנה אחרים כוללים דלק ביולוגי כגון אתנול ופסולת עירונית.
עץ הוא דלק ניטרלי פחמן, כלומר אינו מוסיף לרמת הפחמן הדו חמצני באטמוספירה. עם זאת, זה יכול לייצר פליטות רעילות כגון מימן גופרתי ומתאן. לגזים אלה עלולות להיות השפעות בריאותיות שליליות אם מתרחשת דליפה.
ניתן להפיק דלקים ביומסה אחרים בצורה כימית, כמו מימן. ניתן להשתמש בדלקי מימן המופקים מביומסה לדלק כלי רכב ומחוללי חשמל. המימן משמש גם ליצירת מים חמים. כמה תאי דלק מימן נבדקים על צוללות.
כדורי עץ משמשים יותר לחימום בתים. בארצות הברית, מיליון בתים משתמשים בכדורי עץ. באירופה משתמשים בכדורי עץ לחימום ביתי.
בנוסף, ביומסה משמשת גם ליצירת צורות אחרות של אנרגיה, כולל חשמל. במערכת אנרגיה מחוזית ביומסה, אנרגיה מועברת למספר מבנים ממיקום מרכזי. בתחנת כוח לשריפה משותפת, דלק ביומסה משולב עם פחם ליצירת חשמל.
ניתוח סדרות זמן של ביקוש לחשמל וייצור באתר
קיימות שיטות אקונומטריות שונות לחיזוי הביקוש לחשמל. טכניקות מסוימות עשויות להיות שימושיות עבור תחזיות לטווח ארוך בעוד שאחרות עשויות להתאים יותר לחיזוי לטווח קצר. מגוון גורמים יכולים להשפיע על דיוק התחזיות הללו. אלה כוללים את אופי משאבי האנרגיה המבוזרים, השימוש בתוכניות תגובה לביקוש, ונוכחות של כלי רכב חשמליים נטענים.
במחקר זה, השימוש ב–ARIMA (חד–שלבי, רב–שלבי ומודל מעורב) נבדק על יכולתו לחזות את הביקוש לחשמל עתידי. מודל ARIMA שנבחר שימש להפקת ערכי תחזית לביקוש לחשמל משנת 2014 עד 2020. לאחר מכן הושווה המודל לשיטות אחרות של חיזוי ביקוש לחשמל.
תוצאות המחקר הראו שהמודל המתאים ביותר היה מודל ARIMA (1, 2, 1). הדגם נתן את ההתאמה הטובה ביותר לביקוש המסחרי והביתי כאחד. בנוסף, המודל השתמש בגישת למידה לא ליניארית כדי ללמוד על מאפייני הביקוש לחשמל.
המחקר גם חקר את גמישות המחירים העיקרית. גמישות ההכנסה המשוערת לטווח ארוך הייתה -0.003 והגמישות בטווח הקצר הייתה -0.03. יתרה מכך, המחקר בדק גם את הקשר בין אספקת החשמל לתוצר הריאלי. המחברים מצאו שכל עלייה ב–MWh באספקת החשמל תרמה לתפוקה נוספת של כ-1120-1740 דולר ארה"ב.
השימוש במודל של סדרת זמן כדי לחזות ביקוש עתידי לחשמל הוא טכניקה ידועה. השימוש במודל רב–שלבי לתחזית קצרת טווח עשוי להיות שימושי במזעור עלויות. עם זאת, הדיוק של תחזיות כאלה עשוי להיות תלוי בכמות ובאיכות הנתונים הזמינים.
ניתוח סדרות זמן של ייצור החשמל הביתי והביקוש לחשמל הוא שלב קריטי בניטור, תחזוקה והרחבה של מערכת החשמל. יתרה מכך, תחזיות מדויקות יכולות להגביר את האמינות ולמזער את עלויות התפעול.
IEA, Renewables Information, 2021; IEA, Renewables Market Update, 2021
למרות הזינוק האחרון במחירי הדלקים המאובנים והחששות לגבי אבטחת האנרגיה, האנרגיה המתחדשת המשיכה לצמוח בקצב חזק בשנת 2021. על פי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA), ייצור חשמל מתחדש עולמי צפוי לגדול יותר פי שניים בחמש השנים הקרובות. זה יעמיד את האנרגיה המתחדשת על סף הפחם כמקור המוביל לייצור חשמל עד תחילת 2025.
הגידול באנרגיה מתחדשת בשנת 2021 הגיע בעיקר משמש ורוח. שני מקורות מתחדשים אלו הוסיפו יותר מ-226 גיגה–ואט של כושר ייצור בשנת 2021. ההספק הכולל צפוי להגיע ליותר מ-300 גיגה–ואט עד שנת 2022. עלייה זו אמורה להוביל לעלייה בייצור החשמל מאנרגיה סולארית ורוח ב-2022 ו-2023
. דלקים מאובנים הניבו ביצועים טובים יותר מהאנרגיה המתחדשת בשנת 2021, העלייה הייתה קטנה. צריכת האנרגיה המתחדשת גדלה ב-13. מיליון טון שווה ערך לנפט.
עם זאת, זה היה ממתן על ידי ההתאוששות המהירה של מוצרים שאינם מתחדשים. ה–IEA הזהיר שתוספות הקיבולת הסולארית השנתית הממוצעת יצטרכו להכפיל את עצמו אם נעמוד ביעדים הנוכחיים שלנו.
בעוד שהצמיחה המהירה של מקורות מתחדשים היא סימן חיובי, הסיכויים ארוכי הטווח עשויים להיות פחות ממה שצפוי כעת. מדינות צריכות להגביר את שאיפתן לכל שימושי האנרגיה המתחדשת. זה ידרוש ממשלות להתמודד עם אתגרי המדיניות הנוכחיים.
דוח ה–Renewables 2021 מדגיש את האתגרים המרכזיים העומדים בפני התעשייה. זה גם מספק תחזיות שוק מפורטות. הוא בוחן את המגמות העיקריות לצפייה וחוקר ייצור מימן, דלק ביולוגי תעופתי ואחסון.
מקורות אנרגיה מתחדשים הם מקורות האנרגיה הצומחים ביותר בעולם. ה–IEA צופה שאנרגיה מתחדשת תהווה כמעט 40% מתפוקת החשמל העולמית עד 2027. זוהי צמיחה משמעותית מהיעד של 32% שנקבע לשנת 2030.
