תמהיל אנרגיה מתאים לקהילות קטנות יותר

פורסם בתאריך: 23 בינואר 2020 / עודכן בתאריך: 17 באוגוסט 2020 – מחבר: Konrad Wolfenstein

עבור לגרסה האנגלית

כלי פראונהופר למעבר אנרגטי עירוני

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Kaßler

אנרגיה סולארית, אנרגיה גיאותרמית או אנרגיה פוטו-וולטאית – איזו צורת אספקת אנרגיה מתאימה ביותר לקהילה? נציגי רשויות מקומיות קטנות יותר מתמודדים עם כמות עצומה של מידע, שלעתים קרובות מחריף את אי הוודאות הקיימת. כלי מקוון חדש של Fraunhofer שופך כעת אור על הנוף המורכב הזה וקובע את תמהיל האנרגיה האופטימלי באופן אישי, כולל הזדמנויות מימון זמינות.

© Open Data Thüringen | virtualcitySYSTEMS GmbH | פריסה: Daniel Cebulla (JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH)

ביקוש לחימום של עיריית נוימרק (486 תושבים) מוצג על גבי רשת של 100 x 100 מטר. צבעים כהים מצביעים על ביקוש גבוה לחימום. התוצאות הוערכו על סמך מבני מבנים.

המעבר האנרגטי בפתח. עם זאת, נציגים של קהילות קטנות לרוב אינם בטוחים כיצד ייראה המעבר הזה עבורם. אנרגיה סולארית, אנרגיה פוטו-וולטאית או אנרגיה גיאותרמית? מה הגיוני, ובאיזו מידה טכנולוגיות אלו יכולות לתרום לאספקת האנרגיה של הקהילה? ומה לגבי סובסידיות פוטנציאליות?

כלי תוכנה מנתח צרכים ואפשרויות

כאן נכנס לתמונה כלי מחטיבת טכנולוגיית מערכות יישומיות AST של מכון פראונהופר לאופטרוניקה, טכנולוגיות מערכות ועיבוד תמונה IOSB, שפותח על ידי חוקרים בפרויקט "טכנולוגיית אנרגיה ומידול כלכלי modTRAIL". "התוכנה שלנו מאפשרת לראשי ערים של רשויות מקומיות קטנות יותר ללמוד על האפשרויות הטכניות בתחום המעבר האנרגטי ועל הזדמנויות המימון המתאימות - המותאמות לרשות המקומית הספציפית שלהם", אומרת ליאן רובלק, מדענית ב-Fraunhofer IOBS-AST. "חום וחשמל אינם חייבים להיות מיוצרים לחלוטין ממקורות מתחדשים; במקום זאת, הכלי מסתמך על תמהיל אנרגיה של מתקני ייצור קונבנציונליים ומתחדשים."

בארבע רשויות מקומיות פיילוט בתורינגיה עם פחות מעשרת אלפים תושבים - במיוחד קאהלה, ורתר, נוימרק וגרוסוברינגן - חוקרים כבר בוחנים את הכלי. עבור מקבלי ההחלטות ברשויות מקומיות אלו, התהליך עובד כדלקמן: תחילה הם מזינים את שם הרשות המקומית שלהם ולאחר מכן מקבלים מידע מפורט על הביקוש לחשמל ולחימום בעירם. לאחר מכן, הם מציינים את העדפותיהם לאספקת חשמל וחימום עתידית. אילו טכנולוגיות הם היו רוצים להשתמש, ואילו היו מעדיפים להימנע? אפשרויות רבות זמינות, כגון אנרגיה סולארית ורוח, אגירת חשמל וחום, דוודי עיבוי נפט וגז, משאבות חום ממקור אוויר ומשאבות חום גיאותרמיות. הכלי שואל גם לגבי העדפות בנוגע לגורמים אחרים. האם מזעור פליטות CO2 הוא בראש סדר העדיפויות, או שמא מדובר יותר בעלויות רכש אנרגיה? כתוצאה מכך, ראשי ערים ומקבלי החלטות אחרים מקבלים מידע על איך יכול להיראות תמהיל אנרגיה וצמחים העומד ביעדים שצוינו, למשל, המורכב ממערכות פוטו-וולטאיות, אגירת חשמל וחום, ותחנות חום וכוח משולבות. המידע כולל גם את עלויות ההתקנה והתפעול, עלויות רכש אנרגיה, כמות פליטות CO2 והזדמנויות מימון.

"בעזרת הכלי שלנו, אנחנו רוצים להתחיל את התהליך ולהראות לראשי ערים של קהילות קטנות את הפוטנציאל שמציעים מקורות אנרגיה מתחדשים לערים שלהם", מסביר רובלק. החוקרים ב-Fraunhofer IOSB-AST השתמשו בפרופילי עומס סטנדרטיים למשקי בית ובנתוני סדרות זמן עבור מקורות אנרגיה מתחדשים שסופקו על ידי השירות המטאורולוגי הגרמני (DWD) - במקרה זה, נתונים מתחנת מזג האוויר של תורינגיה ליד ארפורט-ויימאר - כבסיס לכלי. הנתונים הדרושים עבור רשויות מקומיות עם פחות מ-10,000 תושבים בתורינגיה כבר מאוחסנים במערכת. עם זאת, ניתן להשתמש בכלי גם במדינות גרמניות אחרות עם הנתונים המתאימים.

התגברות על חסמי כניסה

מודל אופטימיזציה זה ישולב כמודול בתוכנה המקוונת של פרויקט שיתוף הפעולה TRAIL. המטרה הספציפית של פרויקט שיתוף הפעולה "טרנספורמציה באזורים כפריים (TRAIL)" היא לספק כלי קל לשימוש המניע מספר רב של רשויות מקומיות קטנות יותר לעסוק באופן אינטנסיבי בנושאים של אספקת אנרגיה יעילה. בפרט, הפרויקט שואף להתגבר על חסמי הכניסה הראשוניים, המוגבלים מבחינת משאבים כוח אדם וכספיים. יפותח כלי תוכנה מקוון אשר, בהתבסס בעיקר על נתוני GIS נגישים לציבור, נתוני מפקד אוכלוסין ומסדי נתונים קיימים אחרים, ייצור נתונים ראשוניים על צריכת חשמל וחום ברשויות המקומיות ויציע המלצות לפעולה נוספת.

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Kaßler

הכלי המקוון החדשני TRAILstarter מאפשר לרשויות המקומיות המשתתפות לפתח אמצעים למעבר האנרגיה האזורי שלהן: www.trail-energie.de

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Kaßler

אנרגיה סולארית, אנרגיה גיאותרמית או פוטו-וולטאית – איזו צורת אספקת אנרגיה מתאימה ביותר לקהילה? נציגים של קהילות קטנות יותר מתמודדים עם כמות עצומה של מידע, שבמקרים רבים מגביר את אי הוודאות הקיימת. כלי מקוון חדשני של Fraunhofer שופך כעת אור על הג'ונגל הזה וקובע את תמהיל האנרגיה האופטימלי עבור כל אדם, כולל אפשרויות מימון.

© Open Data Thüringen | virtualcitySYSTEMS GmbH | פריסה: Daniel Cebulla (JENA-GEOS®-Ingenieurbüro GmbH)

ביקוש חום ויזואלי של הקהילה נוימרק (486 תושבים) ברשת של 100 על 100 מטר. צבעים כהים מצביעים על ביקוש חום גבוה. התוצאות הוערכו על סמך מבני הבנייה.

המהפך האנרגטי קרוב. עם זאת, נציגים של קהילות קטנות תוהים לעתים קרובות איך בדיוק זה יכול להיראות עבורם. אנרגיה סולארית, פוטו-וולטאית או אנרגיה גיאותרמית? מה הגיוני ובאיזו מידה טכנולוגיות אלו יכולות לתרום לאספקת האנרגיה של הקהילה? מה לגבי סובסידיות אפשריות?

כלי תוכנה מנתח צרכים ואפשרויות

כאן נכנס לתמונה כלי מיחידת AST לטכנולוגיית מערכות יישומיות של מכון פראונהופר לאופטרוניקה, הנדסת מערכות וניצול תמונה IOSB, שפותח על ידי חוקרים בפרויקט "טכנולוגיית אנרגיה ומידול כלכלי modTRAIL". "בעזרת התוכנה שלנו, ראשי ערים של קהילות קטנות יותר יכולים להתעדכן באפשרויות הטכניות בתחום טרנספורמציה של מערכות אנרגיה ובסובסידיות המתאימות - ומידע זה מותאם באופן אישי לקהילה", אומרת ליאן רובלק, מדענית ב-Fraunhofer IOBS-AST. "חום וחשמל אינם חייבים להיות מיוצרים במאה אחוז ממקורות מתחדשים, אלא הכלי מתמקד בתמהיל אנרגיה של תחנות ייצור קונבנציונליות ומתחדשות.".

החוקרים כבר בוחנים את הכלי בארבע קהילות מודל בתורינגיה עם פחות מעשרת אלפים תושבים - ליתר דיוק בקהלה, ורתר, נוימרק וגרוסוברן. עבור מקבלי ההחלטות ברשויות המקומיות, המצב הוא כדלקמן: תחילה הם מזינים את שם הרשות המקומית שלהם ולאחר מכן מקבלים מידע מפורט יותר על דרישות החשמל והחום בעירם. לאחר מכן הם מזינים את רצונותיהם לאספקת החשמל והחום העתידית. על אילו טכנולוגיות הם היו רוצים להסתמך, ואילו מהם היו מעדיפים לוותר? ישנן אפשרויות רבות לבחירה, כגון אנרגיה סולארית ורוח, אגירת חשמל וחום, דוודי עיבוי נפט וגז, משאבות חום אוויר ומשאבות חום גיאותרמיות. הכלי גם שואל בקשות בנוגע לגורמים אחרים. האם המיקוד הוא מזעור פליטות CO2 או ליתר דיוק עלויות רכישת האנרגיה? כתוצאה מכך, ראשי הערים או מקבלי החלטות אחרים מקבלים מידע על איך יכול להיראות תמהיל אנרגיה וצמחים העומד ביעדים שצוינו, למשל המורכב ממערכות פוטו-וולטאיות, אגירת חשמל וחום ותחנות חום וכוח משולבות. המידע כולל גם את עלויות ההתקנה והתפעול, עלויות רכש אנרגיה, כמות פליטות ה-CO2 ואפשרויות לסובסידיות.

"בעזרת הכלי שלנו, אנחנו רוצים להתחיל את התהליך ולהראות לראשי ערים של קהילות קטנות את הפוטנציאל שמציעים מקורות אנרגיה מתחדשים לקהילה שלהם", מסביר רובלק. חוקרי Fraunhofer IOSB-AST השתמשו בפרופילי עומס סטנדרטיים עבור משקי בית וכן בסדרות הזמן עבור מקורות אנרגיה מתחדשים המאוחסנים על ידי שירות מזג האוויר הגרמני - במקרה זה תחנת מזג האוויר של תורינגיה ליד ארפורט-ויימאר - כנתונים בסיסיים עבור הכלי. עבור קהילות עם פחות מ-10,000 תושבים בתורינגיה, הנתונים הדרושים כבר מאוחסנים במערכת. עם זאת, ניתן להשתמש בכלי גם עם הנתונים המתאימים במדינות גרמניות אחרות.

התגברות על חסמי כניסה

מודל אופטימיזציה זה ישולב כרכיב (מודול) בתוכנה המקוונת של הפרויקט המשותף TRAIL. המטרה הקונקרטית של הפרויקט המשותף "טרנספורמציה באזורים כפריים (TRAIL)" היא זמינותו של כלי קל לשימוש המסייע להניע מספר רב של קהילות קטנות יותר להתמודד באופן אינטנסיבי עם סוגיות של אספקת אנרגיה יעילה. בפרט, הפרויקט שואף להתגבר על חסמי הכניסה הנראים במשאבים האנושיים והכספיים המוגבלים. יפותח כלי תוכנה מקוון, המשתמש בעיקר בנתוני GIS נגישים לציבור, נתוני מפקד אוכלוסין ומסדי נתונים קיימים אחרים כדי ליצור דוחות ראשוניים על צריכת חשמל וחום ברשויות המקומיות ולהציע המלצות לפעולה נוספת.

© Fraunhofer IOSB-AST/Martin Kaßler

באמצעות הכלי המקוון החדשני TRAILstarter, הרשויות המקומיות המשתתפות יכולות לגבש מדדים לשינוי מערכת האנרגיה האזורית שלהן: www.trail-energie.de