האם המצאה ישראלית תחליף את הדלק?
כדי ליצור רכב ירוק באמת יש לפתור את הבעיה של מציאת אנרגיה חלופית. בחברות ההיי-טק פינרג'י ואלקטרואד עובדים קשה בדרך אל פתרונות מנצחים: הטכנולוגיות שיניעו את הרכבים החשמליים של המחר
"מי שממציא משהו נתקל בדילמה ייחודית - אנשים לא מבינים את ההמצאה, כי זה דבר חדש", מכריז אביב צידון, מנכ"ל חברת פינרג'י (Phinergy). "היום אנחנו כל הזמן עסוקים בדלק ובתדלוק של הרכבים שלנו. אף אחד לא יכול לדמיין עולם שבו לא היה בנזין בשום מקום. אנשים לא תוהים מה קרה לפני שהיו תחנות דלק, אבל בתחילת המאה הקודמת, בעלי המכוניות המעטים שהיו עוד קנו דלק בבתי מרקחת".
מאה וכמה שנים מאוחר יותר, פותח באוניברסיטת בר אילן פטנט קטליסט שאיפשר פיתוח של סוללות אלומיניום-אוויר ואבץ-אוויר – אחד מהמועמדים המובילים להחלפת הדלק במכוניות העתיד. ד"ר אריק חסין ופרופ' אריה צבן היו החוקרים שעמדו בראש הצוות הממציא. צידון, יזם בעל חזון שמאחוריו כמה אקזיטים מרשימים, נחשף לטכנולוגיה והחליט לקנות את זכויותיה בשיתוף עם אחיו דקל. סביבה הקימו השניים ב-2008 את חברת פינרג'י. הממציא, ד"ר חסין, צורף לצוות ההקמה של החברה.
צידון, שכיום משמש כמנכ"ל החברה, מספר: "הבאנו לחברה את הצוות מהאוניברסיטה ובעצם שיעתקנו את הטכנולוגיה שפותחה באוניברסיטה לחברה שהסתכלה על זה בעיניים מסחריות במטרה להשתמש בה להנעת רכב חשמלי".
טכנולוגיית סוללות מתכת-אוויר מוכרת בעולם כבר למעלה מ־100 שנה ובמרכזה עומד העיקרון של הפקת אנרגיה ממתכת המשתחררת באמצעות חימצון. "סוללה היא מיכל אנרגיה", מסביר צידון. "המשימה שלנו היא ללכוד את החמצן מהאוויר החופשי ויחד עם מים ואלומיניום לייצר ריאקציה אלקטרוכימית המשחררת אנרגיה.
פינרג'י מתמקדת בפיתוח שתי טכנולוגיות עיקריות: סוללת אלומיניום-אוויר וסוללת אבץ-אוויר. אלו שתי טכנולוגיות שונות המאפשרות שימושים שונים לחלוטין ללא פליטת מזהמים. אפשר ליישם אותן בתעשיית הרכב החשמלי – אך גם כמערכות גיבוי לאנרגיה חלופית, כמו גנרטור חירום. הטכנולוגיה הזאת הצליחה לפתור בעיה מרכזית של רכבים חשמליים, ייתרה את הצורך בטעינה חיצונית והגדילה את טווח הנסיעה המוגבל.
"עד שנת 2013 עבדנו 'מתחת לרדאר'", מספר צידון. "החברה נתמכת מאז 2008 בתוכניות של רשות החדשנות ובתקציב שמיועד לתחליפי נפט לתחבורה במסגרת רשות החדשנות. שם נתמכנו בעיקר בתוכנית עידוד השקעות שהרעיון שלה הוא לעודד משקיעים ישראליים וזרים בתחום תחליפי נפט לתחבורה. זכינו לתמיכה מספר פעמים. בנוסף לתקציב נתמכנו גם בפתיחת דלתות – מנהלת תחליפי הנפט פתחה לנו בעולם הרבה דלתות אצל יצרני הרכב ופתרה לנו בעיות אדמיניסטרטיביות רבות. בנוסף זכינו גם לתמיכה ממשרד האנרגיה לבניית רכב ההדגמה הראשון ב-2013".
שנת 2013 היתה נקודת המפנה: בשנה זו הציגה פינרג'י את הטכנולוגיה לנשיא אובמה בעת ביקורו בארץ ובאותה שנה חתמה על הסכם שיתוף פעולה עם אלקואה - חברת האלומיניום הגדולה בעולם - והתחילה לעבוד עם יצרן רכב אירופאי על רכב חשמלי סדרתי (בייצור המוני) שיכלול סוללת אלומיניום-אוויר.
"כדי להבין את היישום של אלומיניום-אוויר לתחבורה צריך להבין איך עובדים רכבים חשמליים לחלוטין (ללא מנוע היברידי). מכיוון שכל האנרגיה שמניעה את הרכבים האלה מגיעה מסוללה, אלה רכבים עם טווח מוגבל. היום כל הרכבים החשמליים פועלים על סוללת ליתיום, שמספקת אנרגיה למרחק של 150-120 קילומטר. ל-90% אחוז מהימים זה מספיק לגמרי, כי רוב האנשים נוסעים לעבודה וחזרה בלבד, אבל לעשרה אחוזים מהמקרים, שנוסעים מעל הממוצע היומי, זה לא מתאים. זה מה שהיצרנים מנסים לפתור וכרגע הפתרונות יקרים מאוד".
הפתרון של פינרג'י הוא מכונית חשמלית שיש בה שילוב של סוללה נטענת חשמלית רגילה וסוללת אלומיניום-אוויר המספקת אנרגיה לנסיעות ארוכות יותר.
"ברכב שלנו המערכת מטעינה את הסוללה רק כשצריך. אבל בימים שבהם נוסעים מעל הממוצע יש מערכת ללא כל פליטה שיכולה להטעין את סוללת הליתיום תוך כדי נסיעה ואז הטווח אינו מוגבל. כמובן שזה מספיק רק לכמות האלומיניום שיש במערכת. לכן הטווח המורחב תלוי בכמה אלומיניום שמים ברכב.
"ברכב ההדגמה שלנו יש סוללת אלומיניום-אוויר עם כ-25 ק"ג אלומיניום והיא נותנת כאלף קילומטר טווח לרכב. מה קורה אחרי שנוסעים אלף ק"מ והכל נגמר? מחליפים אלומיניום. איך? עוצרים בתחנת שירות, מוסיפים אלומיניום חדש ותוך חמש דקות הנהג ממשיך לדרכו.
איפה אתם עומדים כיום?
"קודם כל, התגברנו על הצד הכימי. אם פעם הממברנות (אלקטרודות-אוויר) של סוללות אלומיניום-אוויר עבדו מאה שעות, היום הממברנות שלנו עובדות יותר מחמישים אלף שעות. הדגמנו שהסוללה מייצרת חשמל בתוך רכב ועשינו אבטיפוס של רכבים עם שני יצרני רכב ויש לנו איתם פרויקטים.
"כעת אנחנו בוחנים דרכים על מנת להפוך את הטכנולוגיה לסדרתית בתוך רכב. לדעתנו נכון לעשות את זה קודם כל ברכבים מסחריים ואוטובוסים – רכבים שחוזרים כל יום לחנייה שלהם. "סוללת אלומיניום־אוויר זולה יותר מסוללת ליתיום־יון ולכן אמורה להוזיל את מחיר הרכב החשמלי. השאיפה היא שמחירו יהיה דומה למחירו של רכב רגיל כיום.
אם המחיר לאנרגיה החלופית הוא תחרותי לגז ולדלק צריך שיהיו מובילים למהפכה הזאת. לכן אנחנו נמצאים בקשר עם מדינות כמו הודו וסין, שסובלות מזיהום אוויר ורוצות לשנות את המצב. (בתמונה, מימין: אביב צידון, נרנדרה מודי, ראש ממשלת הודו ובנימין נתניהו ביולי 2017. קרדיט: GPO)
"אני מאמין שבעוד כמה שנים נהיה במאזן חיובי על האנרגיה שלנו ולא נצטרך יותר לשאוב את הדלק מהאדמה", צופה צידון. "יש לנו המון אנרגיה נקייה שלא מנצלים ויש לנו אפשרות לקצור להפיק ולהשתמש באנרגיה שהיא חצי חינם. החזון הגדול שלנו בפינרג'י הוא אנרגיה ירוקה בכל מקום ובכל זמן".
חושבים מחוץ לקופסה
לפני שלוש שנים הקימו שני השותפים והיזמים אורן עזר וחנן רומבק את הסטארט-אפ אלקטרואד (ElectRoad). בנוסף ליזמות בנשמה השניים חולקים גם תפיסת עולם הדוגלת ברצון לשפר את איכות החיים, להפחית את זיהום האוויר ולייצר עולם טוב יותר לבני אדם ולבעלי חיים כאחד. במילותיו של עזר: "החברה נוצרה במטרה חפה מציניות לשנות לטובה - ולו בפסיק - את העולם".
עזר מתאר את הקמת אלקטרואד: "חנן הוא שהגה את הרעיון המקורי עליו מבוססת החברה. יצאנו מנקודת הנחה שהכניסה של רכבים חשמליים היא רק עניין של זמן ושהפתרונות הקיימים לשיפור סוללות לא מושלמים. החלטנו שבמקום לייעל את הפתרונות הקיימים, אנחנו נוציא את הבעיה החוצה – כלומר, נעביר את האנרגיה באופן אלחוטי מהכביש לרכב תוך כדי נסיעה. צמצום מקור האנרגיה ברכב יפחית משקל, יוזיל עלויות ויסיר את חרדת הטווח כאשר האנרגיה תסופק על ידי שנאי האוויר.
"מדובר בטכנולוגיה שהבסיס שלה פותח לפני מאה שנה על ידי ניקולא טסלה. הקונספט הוא שימוש בשנאי כשהתווך הוא אוויר. סליל אחד טומנים מתחת לאספלט ואת השני בגחון הרכב ובעזרת טכנולוגיה מעבירים את האנרגיה מהסליל שמתחת לכביש אל הרכב. יחידת הממיר המותקנת בצדי הכביש מחוברת מצד אחד לרשת החשמל הארצית, ממירה את האנרגיה לתצורה הרצויה עבור שנאי האוויר ומעבירה אותה לסלילים המותקנים מתחת לנתיב הנסיעה. כלומר, אנחנו לא מפיקים אנרגיה, אלא מעבירים אותה לסליל שמעביר אנרגיה לרכב.
"מדובר בסלילי נחושת בצורת שבלול השזורים אחד אחרי השני במרכז הנתיב ולאורכו בקוטר של כ-40 ס"מ. הסלילים מוטמנים במרכז נתיב נסיעה ומעבירים אנרגיה רק לרכבים חשמליים הכוללים את המקלט המתאים - כשעוברים על המסלול רכבים לא חשמליים הסליל אינו אקטיבי. הרכב יכיל מקור אנרגיה קטן כדי לאפשר לרכב לצאת לעקיפות או לנסוע על מסלול שאין בו את הטכנולוגיה שלנו. אנחנו מאמינים באבולוציה, לא ברבולוציה. כלומר, שינוי הדרגתי. בהתחלה הרכב יכיל סוללה בגודל נתון, אבל ככל שנפרוש יותר תשתית גודל הסוללות יצטמצם.
"המודל העסקי שלנו עדיין בשלבי גיבוש. אנחנו מאמינים במודל של win-win לכולם כשבראשם הציבור. המודל כנראה ישתנה ממקום למקום בהתאם לשותפים והממשל המקומי. המודל הבסיסי מורכב מניהול פרויקטים, אספקת הטכנולוגיה, מערכת בילינג שאנחנו מספקים ומידע רב שייאגר במערכת.
"מה שמעניין בפתרון שלנו זה שהטמנתו בכביש מהירה ביחס לפתרונות תשתית אחרים. לא צריך לבנות מחדש את כל הכבישים. היישום שלו הוא עניין של ימים בודדים כאשר העבודה תתבצע רק בלילות כדי שלא נפריע בהתנהלות היומיומית. הסליל ימוקם בכביש בעומק של שבעה ס"מ בלבד. חיבור סליל המקלט ברכב אינו דורש שינויים מהותיים ואפשרי בכל סוג רכב חשמלי קיים. לא צריך לפתח מנגנונים חדשים. היחידה שיושבת בצדי הכביש ומחוברת לחברת חשמל מתקשרת בזמן אמת עם הרכבים ויודעת להפעיל את הסלילים מתחת לאספלט לפי מיקום הרכב.
"לשמחתי, הטיימינג שלנו מעולה - יש כבר תקינה בינלאומית לטעינה אלחוטית. אנחנו שותפים לה ועובדים לפיה".
איפה אתם עומדים כיום?
"בימים אלו אנו עובדים על הדגמת המערכת המלאה כאשר בתחילה נדגימה על רכב חשמלי ולאחר מכן על פלטפורמת אוטובוס. בשבועות האחרונים חתמנו על הסכם השקעה אסטרטגי עם חברת דן, שמפעילה תחבורה ציבורית מובילה במדינה ומשרתת מאות אלפי נוסעים ביממה. מדובר בשותף אסטרטגי בעל חשיבות עצומה מצד אחד מפעיל תחבורה ציבורית ומצד שני שותף בחברה המפתחת אוטובוסים חשמליים מבוססי קבל על. אני מניח שבקרוב נתחיל לעבוד בשיתוף פעולה עמם על המערכת הסופית.
"אנחנו שואפים להדגים את המערכת בישראל - לא בחו"ל. לבנות חברה ישראלית מבוססת עם גאווה ישראלית ורק אז להפיץ את הטכנולוגיה ברחבי העולם. הרבה שואלים מדוע אנו מתעקשים להישאר בארץ עם טכנולוגיה כזאת. אני חושב שזהו דווקא יתרון. יש פה פתיחות ורעב לחדשנות: הממשלה והמדען הראשי בכל המשרדים הרלוונטיים עוזרים לנו ביצירת קשרים מול גופים בארץ, בחיבור לחברות בינלאומיות בתחום התחבורה ובסיוע כלכלי.
"לתמיכה של רשות החדשנות יש חשיבות רבה. כשמקימים סטארט-אפ בתחום התוכנה (אפליקציה) אפשר להתקדם עם תמיכה של אנג'לים וקרנות הון סיכון, אבל כשמדובר בחברה כמו שלנו - שעוסקת בתחום לא טריוויאלי הנוגע בתשתיות ודורש מעורבות ממשל, עיריות, חברת חשמל - קשה לחשוב על הצלחה ללא רשות החדשנות.
"בתחילת הדרך קיבלנו תמיכה מרשות החדשנות דרך החממה הטכנולוגית 'הון הטבע'. בהמשך קיבלנו תמיכות נוספות ממשרד התחבורה וממשרד האנרגיה ועכשיו אנו מצפים לסיוע קריטי מהיוזמה לעידוד פתרונות חליפיים לתחליפי נפט ודלקים בתחבורה. זאת תמיכה סופר חשובה והרשות למעשה לוקחת איתנו סיכון. זה מסייע לחיזוק האקו-סיסטם בישראל דרך תמיכה במשקיעים ועידוד השקעות בתחום. כאשר נצליח – לרשות יהיה חלק גדול בהצלחה.
"החזון שלנו הוא פתרון אמיתי ובר-קיימא. אם מסתכלים על שוק התחבורה העתידי, אני בטוח שהוא יבוסס על רכב חשמלי אך מקווה מאוד שהפתרון לא יתבסס רק על בטריות - קשה לדמיין מה נעשה עם עשרות אלפי טונות של בטריות שבחלקן אינו ניתן למחזור. החזון שלנו הוא שכבר בעתיד הקרוב רוב האנרגיה תגיע ממקורות אנרגיה מתחדשים כגון אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח, קצירת אנרגיה מגלי הים וכמובן גז טבעי. כל האנרגיה תנוהל על ידי חברות החשמל מחוץ למרכזי הערים ותסופק דרך רשת חשמל ומשם תניע את התחבורה דרך התשתית שלנו.
"בצורה הזאת הרכב יוכל לנסוע 24/7 מבלי לעצור כדי לתדלק או להיטען ואין צורך בהקצאת שטחים ייעודיים עבור תחנות דלק וטעינה. כאשר יגיע הרכב האוטונומי, כמות החניונים בעיר תצומצם דרמטית. אפשר להקצות את השטחים האלה לפארקים ירוקים. זה יקרה מאוד מהר. אני מניח שבעשר שנים הקרובות נראה את השינוי בעיקר בשוק התחבורה הציבורית, עם רכבים אוטונומיים ייעודיים, ואז יזלוג לתחבורה הפרטית. אני מאמין שבעוד עשר שנים כבר נהיה שם".
גיל שאקי, מנהל ענף אנרגיה, קלינטק, תשתיות ותחבורה ברשות החדשנות: "נושא אגירת האנרגיה ומקורות אנרגיה חליפיים לנפט הוא אחד האתגרים המורכבים ביותר בפניהם ניצבת תעשיית הרכב. מדינת ישראל לקחה על עצמה למקד מאמצים בנושא זה. רשות החדשנות תומכת בשנים האחרונות במאמצי התעשייה והאקדמיה בישראל לפיתוח ויישום פתרונות פורצי דרך, תוך אמונה שחלקם יגיעו להבשלה טכנולוגית ומסחרית בשנים הקרובות ויסייעו בשינוי פני תעשיית הרכב העולמית".