סוללות תת-ימיות: כדורים במשקל 400 טון יאחסנו אנרגיה מתחת לפני הים

קליפורניה מתכוננת לבחון מערכת אחסון אנרגיה שעשויה לחולל מהפכה באופן שבו אנרגיה מתחדשת מאוחסנת ומופצת. עד סוף 2026 צפויות היחידות הראשונות של פרויקט StEnSea שמשמעותו Stored Energy at Sea, להיות מוצבות מול חוף לונג ביץ'. היוזמה כוללת התקנת כדורי בטון חלולים עצומים בקרקעית הים בעומקים של 500-800 מטר, תוך ניצול לחץ המים לאחסון ושחרור אנרגיה.

הפרויקט פותח על ידי חוקרים גרמנים מאז 2012. כל כדור הוא בקוטר תשעה מטרים ושוקל 400 טון. הכדורים מצוידים בטורבינות, משאבות ומערכות שסתומים, ופועלים כסוללות תת-ימיות שמשתמשות בלחץ האוקיינוס כדי לאחסן ולשחרר אנרגיה ביעילות. בתקופות של צריכת אנרגיה נמוכה, משאבות בתוך הכדורים מזרימות מי ים החוצה ומנצלות עודפי חשמל. כאשר הביקוש לאנרגיה עולה, השסתומים נפתחים ומאפשרים למי הים לחדור לכדורים בלחץ גבוה, מה שמפעיל את הטורבינות הפנימיות שמייצרות מיד חשמל ומזינות אותו לרשת.

בפיילוט מוצלח ראשון של הפרויקט באגם קונסטנץ בגרמניה השתמשו בכדורים בקוטר שלושה מטרים. ההצלחה הראשונית עוררה התלהבות בקרב מדענים ואנשי סביבה, שכן הפרויקט מבטיח לאחסן אנרגיה נקייה בלי לפגוע במערכת האקולוגית הימית. "הפוטנציאל להרחבת תחנות אגירה קונבנציונליות מוגבל, וההגבלות הטבעיות והאקולוגיות גדולות. בקרקעית הים שתי הסיטואציות מתהפכות כמעט לחלוטין", אמר ד"ר ברנהרד ארנסט, חוקר במכון Fraunhofer IEE.

הכדורים נבנים מחומרים שאינם משנים את המערכת האקולוגית הימית. תפעולם אינו כרוך בפליטת גזים, ייצור פסולת או פגיעה בבעלי החיים בים. בהיותם מרוחקים מאזורים מאוכלסים, הכדורים התת-ימיים מעוררים פחות התנגדות מצד פעילים סביבתיים.

ניתן להתקין את הכדורים באגמים עמוקים - טבעיים או מלאכותיים - כל עוד העומק מאפשר זאת. מדינות כמו נורווגיה, פורטוגל, ברזיל, יפן וארה"ב נחשבות מועמדות אידאליות להתקנה. 

לכל כדור תוחלת חיים מוערכת של כ-60 שנה, אף שאת חלק מהרכיבים יהיה צורך להחליף אחת לשני עשורים. הטכנולוגיה מאפשרת תחזוקה יעילה, שכן היחידה הטכנית מכילה טורבינה וגנרטור שניתנים לשליפה לתיקון נפרד. שיטת תחזוקה זו מפחיתה עלויות תפעול ומבטיחה תפקוד ארוך טווח.

על-פי הערכות Fraunhofer IEE, הפוטנציאל העולמי של טכנולוגיית StEnSea עשוי להגיע ל-820 אלף ג'יגה-ואט-שעה. באירופה לבדה עשרת האתרים המתאימים ביותר להתקנת הכדורים הללו עשויים לרכז חלק מאותו פוטנציאל. כמות אנרגיה זו תספיק כדי לספק חשמל למיליוני בתים.

מערכת StEnSea פועלת כסוללה תת-ימית, המשתמשת בלחץ האוקיינוס לאחסון ושחרור אנרגיה בדומה לתחנת כוח הידרו-חשמלית הפוכה. היא נמנעת מהסתמכות על טכנולוגיות מזהמות או יקרות, ואינה משתמשת בליתיום או בחומרים נדירים אחרים. 

אחסון הידרו-חשמלי יעיל רק כאשר יש שני מאגרי מים בגבהים שונים. מערכת StEnSea מבטלת מגבלה זו באמצעות התקנה בקרקעית הים, ובכך מרחיבה את השטחים שבהם ניתן ליישם אחסון כזה. התנאים בחופי קליפורניה מאפשרים למקסם את לחץ המים ואת יציבות קרקעית הים. 

יעילות האנרגיה של מערכת StEnSea מוערכת ב-75-80 אחוז. עלות ההשקעה הראשונית נאמדת ב-177 דולר לקילוואט-שעה של קיבולת, עם עלות חשמל של כ-4.6 סנט לקילוואט-שעה ועלות אחסון של כ-5.1 סנט לקילוואט-שעה. כל כדור יכול לייצר 0.5 מגה-ואט של חשמל, די כדי לספק משק בית ממוצע בארה"ב למשך כשבועיים.