WPM 3

אנרגיה מתחדשת

Wednesday | 7.11 | 16:30

פרופ' גדי גולן

אוניברסיטת אריאל והמכון הטכנולוגי חולון

גדי גולן-small.jpg

פרופ' גדי גולן מאוניברסיטת אריאל והמכון הטכנולוגי חולון, בעבר כיהן כנשיא המכללה האקדמית להנדסה – אורט הרמלין, כנשיא HIT, כדקאן הפקולטה להנדסת אלקטרוניקה ב HIT. בעל תואר שני ושלישי בהנדסת אלקטרוניקה מאוניברסיטת תל-אביב, ותואר ראשון בהנדסה מהטכניון.

לקורות החיים>>

אנרגיות מתחדשות מאפשרות לעולם המודרני להתנתק מן הצורך לשרוף דלקים בתהליכי ייצור חשמל ולעבור לשימוש במקורות אנרגיה בני קיימא (לא מתכלים), אין סופיים ולא מזהמים.

עולם האנרגיה עומד לעבור בעתיד הקרוב מהפכה, עם התחברות תחום החשמל לעולמות הטכנולוגיה, המחשוב והתקשורת.

לישראל יתרונות יחסיים, הן בהון אנושי והן בקרינת שמש ותנאי אקלים מיטביים.

נכון לסוף שנת 2017 הותקנו בעולם מערכות אנרגיה מתחדשת בהספק כולל של 1GW. מערכות אלה מספקות כ- 30% מייצור החשמל של האנושות.

להלן רשימה מקוצרת של אותן מערכות לאנרגיה מתחדשת: אנרגיה הידרו אלקטרית, אנרגיית רוח, ביו מסה ואנרגיה סולארית.

מדינות רבות בעולם מייצרות כיום חלק ניכר מצריכת החשמל שלהן מאנרגיות מתחדשות ויש מדינות שהגדירו יעד ייצור של 100% אנרגיות מתחדשות.

מדינות כגון דנמרק, גרמניה וספרד מובילות את העולם בהתקנות אנרגיית רוח. גרמניה ויפן היו הראשונות לקדם מהפכה סולרית בראשית המאה ה- 21, אליהן הצטרפו עשרות מדינות שמקדמות כיום אנרגיה סולרית. גרמניה לבדה (עם מחצית מקרינת השמש שבישראל), היא שיאנית ההתקנות הסולריות בעולם. הותקנו בה עד לסוף שנת 2017 כ – 50 אלף מגה וואט מהתקנים סולאריים (פוטו וולטאים) והתקני אנרגיית רוח.

בחודש מאי 2013 קבעה גרמניה שיא ייצור של 74% מאספקת החשמל הכוללת במדינה מאנרגיה מתחדשת.

תכנית המושב

WPM 3.1

מבט טכנולוגי לעתיד העולם הסולארי

גיא ליכטנשטרן, סולאראדג'

עם התרחבות השימוש באנרגיה סולארית פוטו-וולטאית בעולם ופיתוח פתרונות אגירת אנרגיה נצילים וזולים יותר, שוק האנרגיה נמצא במעבר ממערכת מרוכזת בה החשמל מיוצר במקום אחד ומועבר אל כל נקודות הקצה, לרשת מבוזרת, בה האנרגיה מיוצרת קרוב למקום שבו היא נצרכת או נאגרת. מעבר זה יוצר הזדמנויות חדשות למקסום רווחים הן לבעלי מערכות סולאריות והן ליצרני וקמעונאי החשמל. בהרצאה נסקור את התפתחות הרגולציה בעולם ופתרונות חדשניים למינוף אנרגיה מבוזרת ומענה יעיל על הביקוש הגובר בעולם לחשמל.

 

WPM 3.2

ניצול אנרגית הגלים לייצור חשמל

בטי גוטמן אלגרבלי, ד. עמידן, ד. נבון, א. שוחט, סולאראדג'

כחלק מהמאמצים לחיפוש אנרגיות מתחדשות, "אנרגית גלי הים" מקבלת מימון למחקרים במדינות רבות מסביב לגלובוס ואף נכנסת לשימוש כמערכת מסחרית במספר מדינות. כיום מפיקים כ- ~5MW מ"אנרגית הגלים" ו כ- 850GW נמצאים תחת פיתוח והקמה.

אנרגית גלי הים הינה פונקציה של טמפרטורה והפרשי לחץ מסביב לכדור הארץ. גלי הים טומנים בחובם אנרגיה קינטית (מחזוריות הגלים) ופוטנציאלית (גובה הגלים) אשר מומרת לאנרגיה חשמלית.

הפוטנציאל העולמי המשוער המחושב הניתן להפקה מאנרגית הגלים הינו 32 PWh/yr , (כאשר הצריכה העולמית כיום עומדת על (~25 PWh.

מערכות ה- WEC מתחלקות לשלוש קטגוריות על פי מיקום התקנתם כאשר כל קבוצה כוללת סוגים שונים של מערכות המסווגות על פי אופן פעולתם הפיסיקאלית. הקבוצה הראשונה כוללת מערכות המותקנות על החוף (מערכות מסוג: "Oscillating water columns" , " Overtopping devices ", "Terminators WEC"). הקבוצה השנייה כוללת מערכות המותקנות מספר מאות מטרים מהחוף בעומק של עד 20 מטר (מערכות מסוג: "Oscillating wave surge converters" , ""Point Absorber, "Submerged pressure differential devices"). הקבוצה השלישית כוללת מערכות מרוחקות מאוד מהחוף המותקנות בעומקים של עד 40 מטר (מערכות מסוג: ""Attenuator,"Bulge wave device", "Rotating mass converters").

מערכות WEC בעלות יתרונות רבים בהשוואה לאנרגיות מתחדשות אחרות. בעלות צפיפות הספק של 2-3 kW/m^2 (פי 4 ~משל אנרגית הרוח ופי 20 ~ משל אנרגית השמש), בעלות ייצור אנרגיה עד 90% מהזמן (פי ~3 משל אנרגית הרוח והשמש), בעלות יכולת חיזוי גבוהה בהרבה מאנרגית הרוח. בנוסף, בעלות זמינות רחבה מאוד עקב המקומות הרבים בהם ניתן להפיק אותה כאשר ישנה קורלציה טובה מאוד בין המשאב לדרישה, משום שכ- 37% מאוכלוסיית העולם חיה במרחק של עד 90 קילומטר מהחוף.

נכון להיום, מעט מערכות מסחריות מותקנות וזאת בשל חוסר הבשלות הטכנולוגית והעלות הגבוהה של ההקמה, התפעול והתחזוקה של מערכות אלו. כיום מרכזים מאמצים במציאת פתרונות טכנולוגיים חדשניים למרכיבי המערכת השונים כגון: חומרים, מערכות בקרה, תשתיות החשמל, מערכות ניטור סביבתי, יסודות ועוגנים, התקנה, תכן מערך משולב, תפעול, תחזוקה, אפיון משאבי האנרגיה הימית ומערכות הנעה מרכזיות.

בעבודה זו ביצענו סקירה ספרותית של סוגי הטכנולוגיות המתפתחות בתחום "אנרגית גלי הים" במיקוד על תצורת המערכת החשמלית והצגנו כדוגמא את מערכת Sotenas"", מערכת הגדולה בעולם מסוג ""Point Absorber בהספק של MW10 אשר נכנסה לניצול בסוף שנת 2015 בשבדיה.

השכלה

2016- תואר שני בהנדסת אנרגיה, אוניברסיטת בן גוריון.

2006-2009 - תואר ראשון בהנדסת חשמל ואלקטרוניקה בהצטיינות (89) SCE - המכללה האקדמית סמי שמעון- באר שבע.

בעלת רישיון חשמל מהנדס.

 

ניסיון תעסוקתי

2011 -      - מהנדסת חשמל ופיתוח מערכות הספק, הקריה למחקר גרעיני.

2010-2011 - מומחה ייצור (MS), אינטל קריית גת, עובדת בתור Process, אחראית לתפעול שוטף וביצוע אנליזות של מספר מכונות בקו הייצור של החדר הנקי.

2003-2004 - שירות צבאי קבע- נגדת בחיל האוויר, טייסת 101, כראש צוות טכני בן 5 חיילים. הצוות

עסק בתיקון ואחזקה של מערכות החשמל  במטוסי ה- F-16. כמו כן, שימשתי כאחראית על ההדרכה וההכשרה המקצועית במחלקה.

מטעם תפקידי יצאתי כנציגת הטייסת למשלחת שיתוף פעולה לארה"ב בת שישה שבועות, בה תורגל שיתוף הפעולה של טייסות ישראליות ואמריקאיות.

בטי גוטמן אלגרבלי-.jpg

בטי גוטמן אלגרבלי

קמ"ג

 

WPM 3.3

ייעול השימוש במערכות PV ואפשרות שימוש בהן בשעת חרום

אליהו רובינשטיין, סופין

המאמר עוסק בשתי פנים של מערכות פוטו-וולטאיות (PV) שהקשר ביניהן נראה רופף, אולם בהתייחס לצרכי מדינת ישראל הוא הדוק למדי. החלק הראשון עוסק באפשרות שיפור ניצול מערכות ה-PV המותקנות והעתידיות להיות מותקנות. זאת בהתייחס לתקנות הקיימות, לציוד המאושר להתקנה ולמאמצים הלאומיים להגדיל את יכולת ייצור החשמל ממקורות שאינם מזהמים. החלק השני עוסק באפשרות השימוש במערכות ה-PV בשעת חרום כשהרשת (GRID) אינה זמינה, בשעות היום בהן אנרגית השמש זמינה חינם לכל דורש. זאת לאור העובדה כי המצב הקיים הוא שהמערכות הסולריות מחוברות הרשת בנויות כיום כך שהן מנתקות עצמן עם נפילת הרשת.

1969, בוגר הטכניון בהנדסת חשמל

15 שנים עבודה בתע"א. ראש תחום הנע ייצוב ובקרה במפעל תמ"מ.

יועץ בעל חברה. עבודה בחברת "קונטרופ" במשך 10 שנים.

.עבודה לסרוגין בחברת "נובטק" במשך כ-10 שנים. תכנון, ניהול הנדסי, ניהול פרויקט

אליהו רובינשטיין--.png

אליהו רובינשטיין

סופין

 
 

WPM 3.4

מניעת הצטברות אבק במערכות סולאריות במיקוד על
טכנולוגית ההגנה האלקטרודנימית

דוד עמידן, א. שוחט, ב. גוטמן אלגרבלי, א. באר, קמ"ג

האנרגיה הסולארית נחשבת לאחת הטכנולוגיות המובילות בסקטור האנרגיות המתחדשות, עם יכולת ייצור מותקנת ברחבי העולם של יותר מ-400 MW.

המרת האנרגיה הסולארית לאנרגיה חשמלית מתבססת על שתי טכנולוגיות: ייצור קיטור ע"י מרכוז קרני השמש, או ע"י האפקט הפוטואלקטרי. כאשר בשני המקרים יכולת ההמרה מתבססת על האינטראקציה בין הקרינה האלקטרו-מגנטית והמשטח הקולט (חדירה/השתקפות). ב-75 השנים האחרונות הושקעו משאבים רבים בשיפור האמינות, העמידות ותוחלת החיים של רכיבי המערכת הסולארית בכדי למקסם את יעילותה האנרגטית. למרות זאת, עד לראשית שנות ה-90 , הושם דגש מופחת על גורמים חיצוניים (כגון: הצללות, שינויים בעוצמת הארה, זוויות הקולטים, מפגעי מזג-אוויר ואבק).

המקרה המפורסם ביותר שחשף את ממדי בעיית האבק הוא הנחיתה של הנחתת על מאדים במסגרת משימת "ויקינג" בסוף שנות השבעים. הנחתת הפסיקה את פעילותה לפני המועד המתוכנן בשל בעיות טעינה במצברי המערכת כתוצאה מהצטברות אבק. מחקרים שבוצעו במספר אתרים ברחבי הגלובוס מוכיחים שהצטברות מועטה של אבק, מס` g/m2, עשויה להוביל להפחתה של יותר מ-50% ביכולת החדירה/השתקפות ולשינויים בטמפ` הקולט.

במטרה לפתור את בעיית הצטברות האבק באופן יעיל בוצעו ניסויים רבים בכדי לזהות את המנגנונים הפיזיקאליים, ואת גורמי המפתח לטיפול בבעיה. הפרמטרים המרכזיים שנמצאו הם: התפלגות גודל החלקיקים, הרכבם הכימי וריכוז שכבת האבקה המצטברת.

טכניקות הטיפול בבעיית האבק מתחלקות לשתיים: (1) אקטיבית- קרצוף ושטיפה (אוטומטית/ידנית/טבעית), (2) פאסיבית- טיפול הידרופובי לקולטים. בשל הקשיים הפיזיים והכלכליים הכרוכים בניקוי הקולטים, החלו מדענים בפיתוח טכניקה חדשנית לטיפול בתופעת האבק. טכניקה זאת מאמצת את טכנולוגית "המסך החשמלי", אשר מייצרת שדה חשמלי מוזז המשמש כ-"מסוע בלתי-נראה" לחלקיקים ברמה המיקרו-מטרית. מגן האבק האלקטרודינמי בנוי מסדרה של אלקטרודות מקבילות המשובצות בתוך תווך דיאלקטרי. גל השדה החשמלי נוצר מחיבור האלקטרודות למקור מתח גבוה AC, גלי השדה סוחפים את החלקיק באמצעות אינטראקציית קולון אל מחוץ לתחום ההתקן.

בעבודה זאת נציג את המנגנונים הפיזיקאליים העומדים מאחורי בעיית הצטברות האבק, נסביר את עיקרון הפעולה של טכנולוגיית "המסך החשמלי", נסקור את הכוחות המעורבים ואת הבשלות הטכנולוגית של גישה זאת.

השכלה אקדמית:

07/2011- B.SC בהנדסת חשמל עם התמחות במסלול מערכות הספק, מכללת SCE. פרויקט גמר בתחום האנרגיות המתחדשות.

04/2016- M.SC בהנדסה גרעינית באוניברסיטת בן-גוריון.

תזה: "חקר ואופטימיזציה של גלאים משטחיים לזיהומי אלפא ביטא"

ניסיון תעסוקתי:

10/2011-03/2013- מהנדס חשמל בחברת רותם תעשיות.

04/2013- מהנדס פיתוח מערכות הספק בקריה למחקר גרעיני נגב.

דוד עמידן-.jpg

אליהו רובינשטיין

סופין

 

WPM 3.5

Improving PV System Efficiency Using Statistical Performance Monitoring

מייק גרין, אמ ג'י לייטנינג

Solar PV monitoring of utility grade PV plants is accomplished using sensors, data loggers and SCADA systems to ascertain that a system is operating correctly. This is economically feasilble for large plants and necessary for grid managers to manage the offloaded energy onto their MV distribution grids. The importance of manageing the electrical energy uploaded to the grid cannot be understated. The level of availability and daily declaration of each generating facility for next days hourly energy production is of prime importance.

Yet roof top residential and commercial installations make up 54% (IEA statisitic) of the installed PV power in Europe, 80% (assumed from CSI 2014) in California and 98% (regulator statistic 2017) in Australia. How can next day hourly values and hour ahead values possibly be supplied for these low budget non maintained PV systems? What is their avialability?

As small PV becomes more pervasive performance monitoring becomes more mecessary, however it is not realistic to allocate a budget for performance monitoring in these systems.

This problem has come to the attention of a number of enterpreneurs in a diversity of countries who have each attacked this problem from a mathematical standpoint using a variety of statisitcal tools to achieve the end result of knowing when a PV plant is not operating efficiently and how much energy it will produce in the next few hours and the next day.

This paper will present four statisitical methods for performance monitoring of PV plants with little or no hardware installation.

A mathematic analysis method employed in Australia enables faults to be revealed quickly while defining the probable cause of fault.

Two Israeli developments using regression trees and clustering methodolgies supply a system state of health, energy forecasting and early fault prediction, requiring no hardware or even configuration information on the system.

Finally we look at the use of neural networks for fast fault detection dveloped by Sandia National Laboratories in the USA.

As wildly variable weather dependent PV becomes increasingly vital to our electrical grid, we are finding ways to inexpensivly remove the uncertainly in solar PV energy production.

מייק הינו הבעלים של אמ. ג'י. לייטנינג בע"מ, חברת תכנון וייעוץ חשמל ותקשורת, המתמחה באנרגיה סולארית והגנות מפני ברקים - מקור שם החברה. בנוסף לתכנון ופיקוח על מתקני חשמל "נורמטיביים", מייק התחיל לייעץ עוד ב-2008 לחלוצי הענף הסולארי במדינת ישראל בתמרון בין הרגולציה החדשה, האתגרים הסטטוטוריים, תהליכי חח"י והובלת תכנון וביצוע של התחנות הפוטו-וולטאיות הראשונות שהוקמו במדינה. לאחר הגשה של עשרות רשיונות לתחנות בינוניות וגדולות עבור שלושה יזמים שונים במדינת ישראל, החברה החלה לתת שירותים דומים ליזמים באפריקה, דרום אמריקה ואירופה המזרחית. מ-2010 מייק מייצג את מדינת ישראל בסוכנות הבינלאומית לאנרגיה, הועידה למערכות הספק מסוג פוטו-וולטאי, משימה 13 המתעסקת באמינות ונצילות של מערכות אלה ונמנה בין המחברים של תוצרי המשימה (ראה www.iea-pvps.org). מייק עזר לכתוב את התקן הישראלי לתכנון מערכות פוטו-וולטאיות על גגות (ת"י 62548). החברה קיבלה מלגות ממשרד האנרגיה ומשרד הכלכלה לפיתוח תוכנות לייעול מערכות וחיבור יעיל לרשתות החשמל (ראה www.pvpredict.com).   

mike green.png

מייק גרין

אמ ג'י לייטנינג

התאגדות מהנדסי חשמל ואלקטרוניקה בישראל

The Society of Electrical and Electronics Engineers in Israel 

Tel: (+972) 3 6134116 |  Fax: (+972) 3 6134117

All rights reserved to SEEEI Corp.