בראשית שנת 2004 נכנסה מדינת ישראל לעידן של ייצור חשמל באמצעות גז טבעי. המאגרים שהתגלו בשנים האחרונות בתחומי המים הטריטוריאליים של ישראל מעודדים את המשך המעבר לייצור חשמל באמצעות טורבינות גז.

שילוב טורבינות גז טבעי במערך משק החשמל בישראל

אתר תחנת הכוח – טורבינות גז "חגית" – צילום: חברת החשמל

שנים אחדות לאחר פיתוח וייצור מנועי הסילון הראשונים, החל בעולם ייצור חשמל באמצעות טורבינות גז סילוניות. היתרון בשימוש בטורבינות הגז הסילוניות למטרה זו, הינה קלות ההפעלה ומהירות המעבר מהפעלה לייצור חשמל, בהשוואה ליחידות ייצור באמצעות קיטור, להן דרושה לפחות יממה לצורך המעבר מהפעלה לייצור חשמל. פיתוח וייצור של טורבינות גז תעשייתיות החל לפני כ-20 שנה. בטורבינות אלו ניתן לבצע עבודה מאומצת במשך רוב ימות השנה. הטורבינות יועדו בעיקר עבור מדינות בהן מצוי גז טבעי המשמש דלק זול, בתקופה זו גם הושג שיפור בנצילות של טורבינת הגז. לפני כ-15 שנה הוחל בפיתוחם המואץ של טורבינות הפועלות בשיטת המחזורים המשולבים, טורבינות המשלבות טורבינות גז תעשייתיות וטורבינות קיטור.

היתרונות החשובים של טורבינות הגז בעלות המחזור הפשוט והמשולב, בהשוואה ליחידות ייצור באמצעות קיטור הן ביכולת להקים את התחנות באתרים פנים-ארציים (ללא ההכרח בקרבה למאגר מים), זמן תכנון והקמה קצר יחסית לעומת הקמת יחידה קיטורית, מחיר התקנה נמוך יותר, שימוש בשטח קטן יותר משמעותית (כשישית מהשטח הנדרש לאכלוסה של תחנת-כוח פחמית). בנוסף קיים חסכון כלכלי, בשל האפשרות להשתמש במצבת כוח אדם קטנה יותר לצורך התפעול השוטף (ניתן להפעיל את התחנות מרחוק, גם כשאין באתר צוותי עבודה קבועים).

טורבינות גז בישראל

בראשית שנת 2004 נכנסה מדינת ישראל לעידן של ייצור חשמל באמצעות גז טבעי. מהלך זה חסך למשק הישראלי כמיליון דולר ליום. תגליות הגז הטבעי, שהתגלו לאחרונה בתחומי המים הטריטוריאליים של ישראל מעודדות את המשך המעבר לייצור חשמל באמצעות טורבינות גז. מערך טורבינות הגז הוקם בראשיתו כדי לספק גיבוי למערכות הראשיות בתחנות-הכוח הקיטוריות, וכעתודה לזמן ביקושי שיא. עם הזמן, הלך מערך זה והתרחב, עד כדי הפיכתו למרכיב מרכזי במערך ייצור החשמל בישראל. כיום מתבסס משק החשמל בישראל על 2 קווים ראשיים, לאורכם נפרסות תחנות-הכוח בישראל: קו החוף של יחידות הייצור הקיטוריות, ולצידו – הקו הפנים-ארצי המבוסס על טורבינות גז ויחידות במחזור משולב.

שניים מאתרי החוף כבר מייצרים חשמל באמצעות גז טבעי: אתר "אשכול" באשדוד ואתר "רדינג" בתל אביב. התחנות הפנים-ארציות נמצאות בסופו של תהליך הסבה לייצור חשמל באמצעות גז טבעי, כאשר בחלק גדול מהאתרים כבר מופעל מערך של מחזור משולב. עד סוף העשור, יהווה הגז הטבעי 47% ויותר מכושר הייצור המותקן של חברת החשמל ואילו הפחם, שאף לו תפקיד חיוני ביותר במערך ייצור החשמל – יהווה כ-38% מכושר הייצור המותקן. נתח של כ-4% יהיה שמור עדיין לסולר (בטורבינות הגז הסילוניות) ואילו השימוש במזוט יהיה מזערי.

חשוב לציין כי המעבר לשריפת גז טבעי במקום סולר, אינו מחייב ביצוע השקעות במערך השריפה, אלא שינויים במערך הדלק והאספקה בלבד.

טורבינות הגז נחלקות, כאמור, ל-3 סוגים: טורבינות גז סילוניות, תעשייתיות ומחזור משולב.

טורבינות גז סילוניות

טורבינות אלו מורכבת ממנוע סילון תעופתי המונע בסולר, אשר מחובר לגנרטור לצורך ייצור אנרגיה חשמלית. עלויות הייצור של יחידות אלו גבוהות במיוחד, בשל עלותו הגבוהה של הסולר, והשימוש בהן נעשה במצבי דחק ובשיאי ביקוש בלבד. לטורבינות אלו זמן התנעה מהיר מאוד, הספק של 10-50 מגה-וואט ונצילות של 25-30%.

טורבינת גז תעשייתית

מופעלת באמצעות מנועי סילון תעשייתיים, המונעים בסולר עם אפשרות להסבה לעבודה בגז טבעי. הטורבינות בעלות זמן התנעה מהיר, הספק של 35-260 מגהוואט וניצולת של 32-38%.

יחידות במחזור משולב (מחז"מ):

לצורך הקמת התחנה המשולבת מוסיפים שני דוודי קיטור (מחליפי חום) לזוג טורבינות הגז הקיימות, וכן טורבינה קיטורית וגנרטור המשותפים לשני הדוודים. בדרך כלל, גזי הפליטה של זוג טורבינות הגז משמשים לייצור קיטור עבור טורבינה קיטורית אחת. תוספת האנרגיה החשמלית המתקבלת ללא תוספת דלק, מובילה להקטנת צריכת החום של יחידות הייצור, הגדלת הנצילות לכ-56% וחיסכון של כ-30% בצריכת הדלק בהשוואה ליחידות ייצור קיטוריות. הקטנת צריכת הדלק הסגולית של כלל המערכת באתר דוגמת רמת חובב, באמצעות מחזור משולב, תביא להפחתה בפליטה הסגולית של כלל המזהמים בכ-36%. טורבינות אלו מתאפיינות בזמן התנעה בינוני עד ארוך והספק של 350-400 מגה-וואט. בטורבינות מסוג זה צפויה ירידה בטמפרטורת גזי הפליטה (מכ-550 לכ-125 מעלות צלזיוס) ובמהירות יציאת גזי הפליטה מהארובה. תופעה זו עלולה לגרום להרעה בתנאי פיזור המזהמים בקרבת האתר, ולעלייה בריכוז המזהמים על פני הקרקע. על-מנת למנוע תופעה זו, נדרשת חברת החשמל להקים באתר שתי ארובות חדשות בגובה 60 מטר כל אחת, במקום הארובות הקיימות שגובהן 30 מטר בלבד.

תחנות טורבינת גז במחזור משולב הוקמו כבר באתר "אשכול" שבאשדוד, באלון תבור, ברמת חובב, ב"חגית", ובגזר. כעת מוקמת יחידת מחזור משולב ב"צפית". טורבינות הגז המצויות באתר "אשכול" שבאשדוד, בגזר, בחגית, בצפית וברמת חובב, הן היחידות המייצרות חשמל באמצעות גז טבעי. שאר תחנות-הכוח מסוג טורבינת גז שורפות סולר בלבד, אולם גם הן צפויות לעבור לשריפת גז טבעי כבר בעתיד הקרוב.

עד סוף שנת 2011 (כאשר יגיע צינור הגז לחיפה) תושלם הקמתן של יחידות מחזור משולב נוספות באתר תחנות-הכוח "חיפה". יחידות אלה, אשר תופעלנה באמצעות גז טבעי, תגדלנה את כושר הייצור של חברת החשמל בכ-750 מגה-וואט, וההשקעה הכוללת בהקמתן תסתכם בכ-2 מיליארד דולר. עד שנת 2013 צפויים להיבנות גם אתרי ייצור חשמל של יצרנים פרטיים, אשר אמורים להפיק חשמל בהיקף של כ-3,100 מגה-וואט.