סיכום והמלצות דיון פורום האנרגיה של מוסד שמואל נאמן, הטכניון.
נוכח החשיבות המרובה של הדיון המתחדש להפקת חשמל פוטו-וולטאי  אנו מביאים כאן עיקרי סיכום והמלצות דיון של פורום האנרגיה של מוסד שמואל נאמן, של הטכניון  בחיפה
נערך ע"י: פרופ' גרשון גרוסמן  ד"ר אופירה אילון


בדיון השתתפו:

יזנברג - ביה"ס הגבוה לטכנולוגיה
ד"ר אופירה אילון - מוסד שמואל נאמן למחקר מתקדם במדע וטכנולוגיה
עמי אלעזרי, הראל נחמני – מילניום אלקטריק בע"מ
דוד אסוס, ד"ר אילן סולימן – הרשות לשירותים ציבוריים חשמל
פרופ' יוסף אפלבוים – אוניברסיטת תל אביב
ד"ר אברהם ארביב – אגף מחקר ופיתוח, משרד התשתיות הלאומיות
אדי בית הזבדי – אגף שימור אנרגיה, משרד התשתיות הלאומיות
פרופ' גרשון גרוסמן – הטכניון, מכון טכנולוגי לישראל
דן וינשטוק – מינהל החשמל, משרד התשתיות הלאומיות
פרופ' דן זסלבסקי – המועצה הלאומית למו"פ
כרמל יואלי, מירב אגוזי – ראלקו טכנולוגיות (Sharp)
ד"ר מרים לב-און, פרי לב-און –The Levon Group LLC
גיורא מירון, דוד פישר – חברת החשמל לישראל
רון נזר, דניאל נזר – אינטרדן בע"מ
ד"ר ארז סברדלוב – חושבה לתכנון בע"מ
ד"ר יונה סידרר – מכון בלאושטיין לחקר המדבר, שדה בוקר
פרופ' דוד פיימן – מכון בלאושטיין לחקר המדבר, שדה בוקר
פרופ' אברהם קריבוס – אוניברסיטת תל אביב
דב רביב, רועי רוזנשטרייך – MST בע"מ
פרופ' אהרן רואי – אוניברסיטת בן גוריון בנגב
שעיה רוז'נסקי – התעשייה האווירית
אלי שלטון – ראנד בע"מ
אלון תמרי, אבינועם לוי – סולר פאוור בע"מ
תאים פוטוולטאיים מבוססים על מוליכים-למחצה הממירים אנרגיה של פוטונים מקרינת השמש ישירות לחשמל. האפקט הפוטוולטאי, הידוע כבר מאמצע המאה ה-19, מתורגם בימינו לתעשייה בת מיליארדי דולרים הגדלה במהירות, עקב הפוטנציאל הטמון בו לייצור חשמל "ירוק" ונקי מזיהום סביבתי מקרינת השמש.
שוק ה- PV מחובר הרשת בעולם עלה בשנת 2004 ביותר מ 40% (נתוני המעבדה הלאומית לאנרגיות מתחדשות NREL בארה"ב, 2005). לצורך השוואה, שוק דודי השמש למים חמים צמח ב- 20% ב- 2004 ושוק ה- PV המנותק מרשת החשמל צמח ב- 10%. בטבלה 1 להלן מוצגים נתוני הקיבולת והתקנות של מערכות אנרגיה מתחדשת בעולם בשנת 2004.

אמצעי מדיניות בנושא התקנת מערכות PV

אמצעי המדיניות בעולם כוללים, ברובם, שילוב של קביעת יעדים לשימוש באנרגיות מתחדשות. במחצית שנת 2005 הוצבו יעדים כאלה ב- 42 מדינות (פירוט בנספח 2). היעדים הלאומיים נעים בין 1% ל- 78% כאשר הערכים האופייניים נעים בין 5% ל- 30%. במרבית המדינות המועד להשגת היעדים הוא 2010-2012. חשוב לציין כי גם מדינות מתפתחות כמו ברזיל, סין, מצרים והודו הציבו לעצמן יעדים בתחום זה.
על מנת להגיע ליעדים, זוכות מערכות אנרגיה מתחדשת במגוון של תמריצים כלכליים. המדינות המובילות בתמיכות ממשלתיות הן גרמניה, ספרד ודנמרק. בזכות תמיכות אלה הוכפל יצור האנרגיה ממקורות מתחדשים בגרמניה בין השנים 2000 ו 2004 מ-14 ל-TWh 35. כאשר ניתנים תמריצים לטכנולוגיות הם בדרך כלל תלויים באופי הטכנולוגיה ובהתאם להשקעות הנדרשות להקמת המתקן. התמיכות מגוונות- סיוע במימון הקמת המתקן, הקלות מס וקרדיט לגבי הפחתת פחמן (במסגרת מחויבות לפרוטוקול קיוטו) . בחלק מהמדינות או המחוזות הוקמו קרנות ייעודיות אשר מממנות מו"פ בתחום, חינוך, מימון ישיר של רכישת הטכנולוגיה או מיכשור מתאים ע"י הצבור וכו'.
חוקים המאפשרים למכור חשמל לרשת (net metering) קיימים ב-8 ארצות וכן ב- 39 מדינות בארה"ב.

מערכות PV- יתרונות ומגבלות

הבעיה הנוכחית בתאי PV היא נצילותם הנמוכה (פחות מ- 20%) ומחירם הגבוה יחסית למערכות ההמרה התרמית השורפות דלק בתחנות הכוח. לעומת זאת, מצטיינים תאי PV באמינות גבוהה ללא צורך באחזקה ואורך חיים של כ- 30 שנה ויותר; ניתן לשלב במערכת פוטוולטאית אגירת חשמל באמצעות סוללות והמרת הזרם הישר המתקבל לזרם חילופין. הטכנולוגיה של תאים פוטוולטאיים שהייתה בעבר יקרה מאד התפתחה בקצב מהיר והמחיר בעולם ירד לכדי 5,000- 6,000$ לקילווואט-שיא (במערכות בסדרי גודל של מגוואטים) - כדי מחצית ממה שהיה לפני חמש שנים (למרות זאת יש להדגיש כי רוב החשמל בעולם מיוצר עדיין ע"י דלקים פוסיליים ומחירו נמוך במידה ניכרת ממחירי החשמל הפוטוולטאי).
אחד המכשולים היום בפני גידול מהיר של תעשייה זו והגורם העיקרי לעובדה שהמחיר לא יורד הוא המחסור בעולם בסיליקון גבישי (שניתן ליצרו מחומר זול המצוי בשפע - חול!) אך עם הגידול במאמץ ובהשקעות יש לצפות שיתגברו על בעיה זו.
על מנת להשיג נצילות משופרת, במחיר זול יותר ועם אפשרויות שונות לניצול החום השיורי – אותו חלק מאנרגיית השמש הפוגע בתא שאינו מומר לחשמל, התפתחה טכנולוגיה של תאי שמש עם ריכוז קרינה. 

מחיר ועלות

בבואנו לדון במחירה של מערכת PV, עלינו להתחשב לא רק בעלויות הישירות אלא גם בחיצוניות וכך נוכל לחשב את הערך האמיתי (להבדיל ממחיר) של מערכות אלה. העלות החיצונית היא, למעשה, הפגיעה בסביבה הנופלת כנטל על הצבור (עלייה בתחלואה ואף במוות), נטל על החקלאות (ירידה ביבולים), נטל על התשתיות (הרס מבנים עקב גשם חומצי, לדוגמא) ואף על התיירות (ממשלת איטליה נזעקת לפעולות הצלה של הפסלים ברומא הנפגעים עקב הגשם החומצי היורד וממיס את הפסלים). כאשר עלויות אלו אינן נלקחות בחשבון כמרכיב במחיר מוצרי התעשייה והתחבורה היוצרים את הזיהום, הן הופכות לעלויות חיצוניות. העלות החיצונית היא העלות החברתית, המשולמת, כמשל הדוגמה הנ"ל, ע"י כלל הציבור, אשר נושא בנטל התחלואה והתמותה בגין זיהום אויר וההשפעה של הפגיעה בסביבה על רווחתו. במקרה של התקנת מערכת PV נהנה הצבור מתועלת שכן יש להתחשב בשיפור איכות האוויר, משום שהפקת אנרגיה ממערכות כאלה מפחיתה זיהום אוויר קונבנציונאלי (תחמוצות חנקן וגפרית, חלקיקים) וגלובאלי (פחמן דו חמצני- גז חממה). היקף העלויות החברתיות החיצוניות נסקר על ידי פרופ' דן זסלבסקי בכרך ב' של מסמך סדרי עדיפות לאומית בתחום איכות הסביבה (2004) שהוציא מוסד שמואל נאמן (המסמך ניתן לצפייה והורדה באתר מוסד נאמן www.neaman.org.il תחת אשכול תכנון לאומי, תשתיות וסביבה). היקף העלויות הללו היה לא פחות מ - 6-7 סנט לקווט"ש לחשמל מפחם או נפט, וכ - 2 סנט ופחות עבור קווט"ש מגז טבעי. גם עלויות אלה עדיין רחוקות מאוד מלהצדיק את העלות הנוכחית של חשמל מתאים פוטו-וולטאיים, להוציא מקרים מיוחדים בהיקף קטן. כמובן, אין זה מונע ניצול של החלטות פוליטיות ואידיאולוגיות על ידי ממשלות שונות לטובת מדינת ישראל. בהקשר לכך ראוי להזכיר שאנרגיה מתחדשת ממקורות שהם פירות השמש יכולה לספק חשמל בעלויות בנות תחרות היום בחשמל מיוצר על ידי דלק.
יש להתחשב בעלויות המערכת (הכוללות את עלות הייצור של לוחות תאי השמש, עלות ההתקנה והתפעול השוטף, עלות השימוש בתא השמש- האם ממירים את האנרגיה שלו למתח החילופין של רשת החשמל? האם יש צורך באגירת האנרגיה החשמלית לשימוש במועד אחר?, יעילות תא השמש - משך הזמן בו ניתן להשתמש בתא התלוי בעוצמת הקרינה ובמשך הקרינה, אורך חיי המערכת וכו').
עם השנים וההתקדמות הטכנולוגית, קיימת ירידה בעלויות הייצור של התאים הפוטוולטאים, כמו גם בטכנולוגיות חלופיות אחרות (הנתונים מוצגים בגרף להלן), אולם הן עדיין עומדות על כ 4500 אירו/ 5000$ לקילוואט מותקן. 

סיכום ומסקנות

מערכות פוטוולטאיות הולכות ותופסות מקום חשוב בקרב מקורות ייצור החשמל מאנרגיה מתחדשת, וקצב הגידול בשימוש בהן גדול מזה של מקורות אחרים, למרות מחירן הגבוה יחסית. כיום מותקנים בעולם למעלה מ- GW2 של חשמל פוטוולטאי, עם קצב גידול של 30% בשנה, בהיקף 7 מיליארד דולר בשנה. הטכנולוגיה של תאים פוטוולטאיים, שהייתה בעבר יקרה מאד התפתחה במהירות והמחיר בעולם ירד לכדי 5,000-6,000$ לקילווואט-שיא, (במערכות בסדרי גודל של מגוואטים) - כדי מחצית ממה שהיה לפני חמש עד עשר שנים. אחד המכשולים היום בפני גידול מהיר של תעשייה זו הוא המחסור בעולם בסיליקון גבישי (שניתן ליצרו מחומר זול המצוי בשפע) אך עם הגידול במאמץ ובהשקעות יש לצפות שיתגברו על בעיה זו, והמחיר ירד. מדינות אחדות, ביניהן באופן בולט סין ויפן , הציבו לעצמן יעד להקים בתי ייצור של תאי PV לעולם כולו, בהשקעות ענק.
נצילות תאי סיליקון הקיימים בצורת פנלים מגיעה כיום לכ-17%. במקביל לפנלים אלה התפתחה טכנולוגיה של תאי שמש מטיפוס Multi-Junction עם ריכוז קרינה (CPV) שהתפתחו משימושים חלליים, בהם ניתן יהיה להשיג נצילויות משופרות (כיום בסביבות 35%). מחירם של תאים אלה גבוה למדי אך שילובם במתקן ריכוז אופטי מאפשר מחיר מערכת מוזל, עם אפשרויות שונות לניצול החום השיורי – אותו חלק מאנרגיית השמש הפוגע בתא שאינו מומר לחשמל.
מספר מדינות מפותחות מעניקות סובסידיות נדיבות לחשמל פוטוולטאי במסגרת תכניות לעידוד השימוש בהם. בפורום הוצגו מחירים המשולמים עבור חשמל פוטוולטאי במדינות אירופה: בגרמניה- 45-60 יורוסנט לקווט"ש, צרפת- 8.7-15.3 יורוסנט לקווט"ש, אוסטריה- 3.6-7.3 יורוסנט לקווט"ש, ובקוריאה מגיעה התמיכה עד 57 יורוסנט לקווט"ש.
במחויבות מוסדית כזו יכולים יזמים להשתמש כמנוף להשגת מימון לפרויקט פוטוולטאי במדינות אלה. בארה"ב ויפן ישנן תכניות המסבסדות גם את ההשקעה וגם את מחיר החשמל הנמכר לרשת.

בישראל כיום השוק קטן וחסר משמעות, אין תמריצים ואין תכניות המאפשרות שילוב מערכות PV ברשת. בתנאים אלה אפילו חברות ישראליות מעתיקות את מרכז פעילותן לחו"ל. עלות מערכת בישראל של היום היא כ- $10/Wpלמערכות קטנות ועד $7-$9/Wp למערכות בסדר גודל של מגוואטים. בפורום נידונו הכשלים האדמיניסטרטיביים והכלכליים של מו"פ בתחום, ייצור מערכות PV בישראל, יישום מערכות כאלו בארץ והדרכים לעידוד התואמות את רוח החלטות הממשלה המוזכרות לעיל (ראה נספח 1).
משתתפי הפורום דנו בשאלה האם צריך וכיצד ניתן לעודד התקנת מערכות PV בישראל. אין חולק על כך שמערכות כאלה, בהחליפן את המערכות הקונבנציונאליות, יכולות לתרום רבות לשיפור איכות הסביבה ולשחרור המדינה, לפחות במידה חלקית, מן התלות בדלק מיובא. עקב המחיר הגבוה יש צורך במערכת תמריצים שינתנו ע"י הממשלה וגופים ממסדיים כמקובל בעולם. בהקשר לכך יש לבדוק איך מערכות PV עומדות בהשוואה לטכנולוגיות "ירוקות" אחרות? נמצאת בהכנה מערכת תמריצים שהוצגה בפורום ע"י הרשות לשירותים ציבוריים חשמל. נדון תהליך האישור והרישוי שיש לקבל מחברת החשמל, שבמתכונתו המסורבלת כיום מקשה על התקנת מערכות פוטוולטאיות בישראל. הממשלה פועלת להסדיר את נושא ההתחברות ('נוהל התחברות') וכן הנושא של הרישיונות בתקנות החדשות.
ישראל יכולה וצריכה להוות מרכז מו"פ מצוין בתחום מערכות פוטוולטאיות, עקב הידע הרב הקיים בארץ והניסיון המצטבר, וכן בהיותנו מדינה ברוכת-שמש. לשם השוואה - כך הפכה דנמרק למעצמה טכנולוגית בתחום אנרגיית הרוח.
באשר לייצור מערכות פוטוולטאיות בישראל – קימת הסכמה כי יקשה על ישראל להתחרות בעבודה הזולה של מדינות דרום מזרח אסיה, אך יש בהחלט מקום לייצור סוגים מסוימים של רכיבים ומערכות, ולתעשייה שיכולה לייצר מקומות תעסוקה מגוונים. התעשייה האווירית הציגה מודול של תאים בריכוז קרינה המיועדים כמקור אנרגיה ללוויינים – מערכת בטכנולוגיה כחול-לבן המיוצרת ללא מגע יד אדם. הייצור הוא גורם מכריע לטובת יישום הטכנולוגיה: בכל הארצות בהן הנושא מתקדם, גם מייצרים.
בפורום נדון הנושא הפוטוולטאי בהקשר האסטרטגי והכלכלי של משק האנרגיה בישראל לטווח של השנים הקרובות. מסיבות שונות, אין אפשרות לסמוך על כוחות השוק בלבד שיגרמו להחדרת הטכנולוגיה הפוטוולטאית ויש לדרוש מן הממשלה פעולה שתביא את ישראל כבר עכשיו למצב של המדינות המפותחות בתחום זה. במקביל יש לבדוק גם שיטות אחרות, במסגרת תכנית לפיתוח בר-קיימא, תוך הערכת העלויות החברתיות וניתוח השוואתי של שיטות שונות. משתתפי הפורום הסכימו כי דרושה מעורבות ממשלתית, ויתכן שדרוש לובי מצד גופים על-מפלגתיים בכנסת ובציבור כדי להביא לשינוי המיוחל. הוצעה הקמת גוף שימשיך בטיפול מול משרדי הממשלה.

המלצות:
1. על הממשלה ליישם, בראש ובראשונה, את החלטותיה שלה לפעול לקידום פיתוח טכנולוגיות לניצול יעיל של אנרגיות חלופיות ועל ידי כך להפחית התלות בדלק מיובא ולהקטין את זיהום הסביבה.
2. על הממשלה ליישם את החלטתה לעודד הקמתם והפעלתם של מתקני חשמל ותחנות כוח לייצור באמצעות אנרגיות מתחדשות ולספק שיעור הולך ועולה של חשמל 'ירוק' מתוך סך החשמל המיוצר.
3. על הממשלה להשקיע במו"פ בתחום האנרגיות המתחדשות, בעיקר בתחום הסולארי, ולשמר בכך את הידע הרב הקיים בארץ, הניסיון שהצטבר והמוניטין להם זוכה ישראל בתחום.
4. יש צורך בתמחור אמיתי וריאלי, המפנים את העלויות החיצוניות, של מערכות ותעריפי חשמל קונבנציונאליים ובמקביל להפעיל תמריצים כלכליים, כמקובל בעולם, לעידוד התקנת מערכות וטכנולוגיות נקיות לייצור חשמל.
5. ייצור מקומי של רכיבים מסוימים מתוך מערכות ה- PV חשוב הן מבחינת ייצור מקומות עבודה והן מבחינת שמירת הייחודיות והעצמאות.
6. מוצע להקים גוף אשר יפעל לאור המלצות אלה וימשיך בטיפול יחד עם משרדי הממשלה הרלוונטים.