קווי זרם ישר: גשרי החשמל החדשים

תהליך של חיבורי חשמל בין אזורים מרוחקים עובר מהפכה שקטה. לפי דו"ח חדש העוסק בתפקיד הקריטי של קווי זרם ישר במתח גבוה (HVDC). הקווים האלו אינם רק שדרוג טכני אלא תשתית אסטרטגית שמאפשרת לחבר משאבי אנרגיה שלא נוצלו אל מרכזי צריכה רחוקים, ליצור גמישות תפעולית לרשת ולהעמיק קישוריות בין מדינות באמצעות עשרות חיבורים בינלאומיים פעילים. התוצאה היא שילוב יעיל יותר של אנרגיות מתחדשות, שיפור בביטחון האנרגטי והוזלת עלויות לכלכלה כולה.

הקצב וההיקף של פרויקטים של קווי זרם ישר במתח גבוה מזנקים, משום שמקורות מתחדשים איכותיים נמצאים לעיתים רחוק ממרכזי ביקוש. תחנות פחם גז וגרעין הוקמו לאורך ההיסטוריה קרוב לערים, ואילו אתרי רוח ושמש מיטביים נטועים באזורים דלילי אוכלוסין. ללא קווי זרם ישר במתח גבוה, קשה עד בלתי אפשרי להביא את האנרגיה הזו למטרופולינים ולמרכזי תעשייה בבטחה וביעילות.

ייחודם של קווי זרם ישר במתח גבוה

קווי זרם ישר במתח גבוה מצטיינים בהפסדי אנרגיה נמוכים יחסית למרחקים ארוכים. הם מתאימים במיוחד להולכה עילית מעל כמה מאות קילומטרים ולכבלי תת־קרקע ותת־ים לאורך עשרות קילומטרים ואף יותר, ומסוגלים לחבר רשתות שאינן מסונכרנות. יתרון מרכזי נוסף הוא הצורך במסדרון קרקע צר יותר בהשוואה לקווי זרם ישר במתח גבוה. הדבר מפחית הפקעות ופגיעה בסביבה ומקצר לוחות זמנים של תיאומי תכנון. מבחינה חשמלית, שליטה בזרם הישר מאפשרת ויסות מדויק של הספק וכיוונו, שמירה על יציבות בתנאי עומס משתנים ואפשרויות איזון בין אזורי ייצור לאזורי ביקוש לאורך היממה והעונות.

מנקודת מבט של קבלנים ומנהלי פרויקטים, המשמעות היא תכנון הנדסי אחר. במקום פריסה של הרבה עמודים ומוליכים לאורך מסדרונות רחבים, עיקר המורכבות הוא תחנות ההמרה בקצות הקו. שם נדרשים ממירים מבוססי שסתומי כוח, מערכי קירור ובידוד מתקדמים, מדחסי אוויר, מסנני הרמוניות וקווי השנאה מסיביים. בעבור תוואי צפוף במרחב עירוני, זה יתרון של ממש, שכן אפשר לצמצם את רוחב המסדרון העילי ולהעדיף מקטעים תת־קרקעיים או תת־ימיים, לפי צורך.

תחנות המרה הן לב הפרויקט. הן כוללות מבני מעטפת גדולים, רצפות נשיאה כבדות, תעלות כבלים, חדרי שנאים, חדרי בקרה ואזורי שינוע של ציוד. בשלב התכנון יש לתת את הדעת לזרימות אוויר ולניקוז כדי לשמור על טמפרטורות עבודה ועל נגישות תחזוקה. כבלים של קווי זרם ישר במתח גבוה עשויים מנחושת או מאלומיניום עם שכבות בידוד, לעיתים בשילוב פוליאתילן מצולב או בידוד נוזלי. בעת בחירת תוואי, שוקלים את עמידות הקרקע, שטחים רגישים, מפגשי תשתיות, גשרים, קווי מים ורמות קרינה מותרות. הנחת כבלים תת־ימיים מצריכה כלי הצבה ייעודיים, קבורה רדודה בקרקעית והגנות מכניות באזורי עגינה ודיג.

קווי זרם ישר במתח גבוה מפחיתים פליטות מערכתיות שבן הם מאפשרים להזריק יותר חשמל מהרוח ומהשמש אל לב הרשת. עם זאת קיימים שיקולים של נוף, רעש בתחנות ההמרה ורגישות אקולוגית בהנחת כבלים תת־ימיים. פרויקט מוצלח משלב הערכות השפעה על הסביבה, שיתוף מוקדם של הציבור והתחייבות למדדי שיקום בשטח. בשל המסדרון הצר יחסית, אפשר לעיתים לתאם שותפות תשתיתית עם מסילות ברזל, כבישים או תעלות שירות, וכך לצמצם פגיעה נוספת בקרקע.

הקשר המאקרו כלכלי

במדינות רבות תחזיות הביקוש עודכנו כלפי מעלה. מרכזי נתונים, ייצור מתקדם, תחבורה חשמלית וחימום חשמלי, דוחפים את העקומה למעלה. לצד זה, מדיניות אקלים מזרזת הקמה של מיתקני רוח ומיתקני שמש בקצב מהיר. השילוב של השניים יוצר צו רשת חדש.

קווי זרם ישר במתח גבוה מגשרים בין אזורי ייצור לבין אזורי ביקוש, מפזרים סיכון ומאפשרים תפעול רשת עם פחות גיבוי פוסילי. הם תומכים גם ביכולות ייחודיות כגון אספקה לאחור בזמן אירועי קיצון, יציבות תדר ואף יכולת התנעה קרה של אזורים מסוימים אחרי השבתה רחבת היקף.

התמונה הגלובלית מלמדת, כי במרחבים יבשתיים גדולים נעשה שימוש בקווי אולטרה ארוכים המוליכים חשמל ממרחבי רוח ושמש אל ערים מרוחקות. במדינות איים או בחבלי ארץ עם פוטנציאל רוח ימי, כבלי קווי זרם ישר במתח גבוה תת־ימיים מחברים פארקי רוח לחופים, ומשם לרשת הארצית.

מה מעכב את המהפכה

האתגרים לקידום קווי זרם ישר במתח גבוה מתחלקים לארבעה צירים עיקריים.

פוליטיקה פנימית: פרויקטים חוצי מחוזות בתחום ההולכה מעוררים מטבעם דיון על חלוקת עלויות ותועלות. בעלי קרקעות, רשויות מקומיות וגופי טבע מציבים דרישות נוף, תיאומים ארוכים ותנאים תכנוניים שמאריכים את לוחות הזמנים. ההשלכה הישירה היא עלויות קפיטל גבוהות יותר ושחיקה בכדאיות.

גאופוליטיקה בין מדינות: כאשר פרויקט עובר גבול, מתווספים מוקדי וטו, סוגיות ריבונות וחשש לתלות הדדית. גם בין שותפות ותיקות עלולות להתגלע מחלוקות על תמחור, רגולציה ותעדוף. באירופה למשל עולה תדיר הוויכוח על חלוקת עלויות בין מדינות יבוא למדינות יצוא ומי נושא בעלויות של חיזוק הרשת המקומית סביב נקודת הנחיתה.

שרשראות אספקה: פלדה, נחושת ואלומיניום הם רכיבי העלות העיקריים. העמודים, המוליכים, המעטפות המכניות והמסגרות בתחנות המרה צורכים טונות של פלדה. לכבלי הולכה יש תלות גבוהה בנחושת איכותית. לצד זה קיים צוואר בקבוק עולמי בשנאים רבי עוצמה, וזמני האספקה ארוכים מאוד בגלל תהליך ייצור מורכב ותחרות בינלאומית על קיבולת הייצור. יצרנים של ממירי כוח מדווחים על צבר הזמנות עמוק, ולעיתים נדרשת קדימות אסטרטגית ברכש כדי לא להישאר מאחור.

מימון וסיכון זמן: הגורם המסוכן ביותר הוא הזמן. כל חודש עיכוב מייצר שחיקה של תנאי המימון, עליות מחירים של עבודה וחומרים וריביות נוספות. פרויקטים ענקיים המתוכננים לשנים רבות רגישים לשינויים במדיניות הציבורית, בשערי המטבע, בעלויות חומרי הגלם ובסביבת הריבית. לכן הכרחי לעצב מבנה מימוני שמגן מפני תנודתיות, לקבע מחירים היכן שאפשר ולחלק סיכונים בין המזמין לקבלן למממן באופן שקוף.

צעדים מעשיים ממסקנות הדו"ח

המסר המרכזי פשוט אך מחייב: לקצר את זמני ההיתרים וההחלטות. החלטה מהירה של כן או לא היא תנאי יסוד לכל שיתוף פעולה בין גופים ובין מדינות. לצד זה יש להרחיב את המשאבים של רשויות מאשרות, להשקיע בגיוס והכשרה של כוח אדם, לאמץ כלי תכנון דיגיטליים ובינה מלאכותית כדי להאיץ סקרים סביבתיים ובדיקות היתכנות, ולהסיר חסמים משפטיים שמעכבים פרויקטים ומייקרים הון.

בממד התעשייתי, מומלץ לפעול בנחישות להבטחת שרשרת האספקה. זה מתחיל במדיניות רכש מוקדם לשנאים ולציוד מתח, ממשיך בגידור פיננסי של נחושת ואף כולל יצירת מדדי מחירים ייעודיים לענף שיאפשרו ניהול סיכונים שקוף. מלאי אסטרטגי של ציוד אספקה הוא צעד שמרני אך חכם בתיקי פרויקטים לאומיים. הרחבת קיבולת הייצור המקומית או האזורית לשנאים ולכבלי מתח, לצד הקלות רגולטוריות מאוזנות, תתרום לצמצום זמני האספקה.

בפרויקטים חוצי גבול דרושים ערוצי דיאלוג רציפים בין משרדי אנרגיה לרגולטורים, למפעילי מערכת, לחברות הולכה ולמגזר הפרטי. רצוי להפריד סוגיות סחר ומדיניות כללית מההיבטים התפעוליים של הרשת כדי לאפשר רציפות אנרגטית גם בתקופות מתוחות. חיזוק שלטון החוק והגנה מקומית ובינלאומית על משקיעים, מעניקים את היציבות הנחוצה להשקעות ארוכות טווח בהולכה.

חשיבות לישראל

ההשלכות על השוק הישראלי ברורות. הביקוש לחשמל גדל עם ההתרחבות של מרכזי נתונים, התפלת מים, תחבורה חשמלית ומיזוג אוויר. היצע האנרגיה המתחדשת הטוב ביותר אינו תמיד ליד גוש דן. קווי זרם ישר במתח גבוה יכולים לשמש תשתית על שמחברת מדבריות שמש ורוח ללב המדינה, וגם לפתוח אפשרות לקישור אזורי עתידי אם ייתכנו שיתופי פעולה אזוריים. כדי להגיע לשם, יש להיערך כבר היום.

בעבור יזמים וקבלנים, המשמעות פרקטית ומיידית. יש לזהות מסדרונות קרקע צרים יחסית להולכה ארוכת טווח, לבחור מראש מיקומים לתחנות המרה סמוך למוקדי ביקוש תעשייתיים ועירוניים, ולתכנן הנחת כבלים תת־קרקעיים או תת־ימיים היכן שנדרש.

כדאי לאמץ דפוסי רכש מוקדמים לשנאים, לממסרים, לממסכי הרמוניות ולציוד בקרה כדי להימנע מזמני אספקה של שנים. מצד מזמינים ציבוריים, רצוי לעדכן מסגרות תיאום והחלטה, להגדיל תקציבים לרשויות מאשרות, לאמץ כלי תכנון דיגיטליים ולהציב מודל מימון ברור ושקוף שיקל את גיוס ההון בתקופה של ריבית גבוהה.

במערכת היחסים בין תכנון לביצוע חשוב לזכור כי קווי זרם ישר במתח גבוה מחייבים הנדסה אזרחית מדויקת בתחנות המרה, מבני קירור ובידוד ולוגיסטיקה מורכבת של שילוח ציוד כבד. שילוב מוקדם של קבלני משנה, מהנדסי חשמל, אנשי בטיחות ומפעיל הרשת, חוסך טעויות יקרות מאוחר יותר. גם ניהול ממשקי סייבר והגנת מידע תפעולי נהפכים לחלק אינטגרלי מהתכנון, עם שכבות הגנה, ניטור רציף ובדיקות חדירה מתוכננות.

תהליך העבודה המומלץ:

1. הגדרת צורך מערכתית, ניתוח תרחישים ועומסים ואימות תרומת הקו ליציבות הרשת.

2. סקר תוואי ורישוי מוקדם, כולל סביבה, נוף, היסטוריה תכנונית ותשתיות קיימות.

3. הנדסת קונספט לתחנות המרה ולכבלים, בחירת מתחים ופתרונות קצה לרשת הארצית.

4. מודל מימון וחלוקת סיכונים, הסכמי רכש מוקדם לרכיבים ארוכי אספקה.

5. ביצוע בשלבים, בקרה איכותית, בדיקות קבלה והפעלה הדרגתית עם ניטור.

6. תוכנית תחזוקה וחלקי חילוף, הכשרת כוח אדם ותיעוד מלא להמשך הפעלה.

לבנות את גשרי החשמל של מחר

קווי זרם ישר במתח גבוה הם גשרי החשמל של המאה הנוכחית. הם מביאים אנרגיה נקייה ממרחקים, מפחיתים פגיעות לאירועי קיצון ומאפשרים כלכלה דיגיטלית ואקולוגית גם יחד. כדי להאיץ את המהפכה יש לקצר הליכי היתר, לבנות אמון בין גופים ובין מדינות, לאבטח שרשראות אספקה של מתכות ושנאים ולהעניק ודאות למשקיעים. בעולם שבו הזמן הוא הכסף היקר ביותר בפרויקט תשתית, האסטרטגיה הנכונה היא לעבור מהבטחות לביצוע.

בסופו של דבר, גם אם יש מכשולים נוספים בדרך, הידע המצטבר מן העולם מראה כי קווי זרם ישר במתח גבוה הוא כלי חובה בארגז הכלים של כל משק חשמל מודרני. זו זירה שבה קהילת הבנייה והתשתיות בישראל עשויה להוביל באמצעות תכנון קפדני, רכש מושכל ושיתופי פעולה בין מגזרים שמניחים את התשתית לצמיחה נקייה ועמידה בעשורים הבאים.

לפרטים נוספים