עמוד הבית > טכנולוגיה ומוצרים > אנרגיה
בנק הפועלים. המחלקה הכלכלית


תקציר
על מקורות אנרגיה בלתי מתכלים ועתידיים: אנרגית הידרואלקטרית, אנרגיה טרמית ומכנית, אנרגיית הרוח, אנרגיית השמש (סולארית), אנרגיה גיאוטרמית וביואנרגיה.



מקורות אנרגיה בלתי מתכלים ועתידיים
מחבר: בנק הפועלים


כיום כ- 60% מהפקת החשמל בעולם נסמכת על דלקי מאובנים (נפט, גז ופחם), שהינם מקורות אנרגיה מתכלים. כלומר, בעתיד, יש הטוענים אף בעתיד הקרוב, הם יאזלו. במקביל יתכן שהעלות הכלכלית ו/או האקולוגית להפקה ושימוש תעלה על התועלת. 40% הנותרים של הפקת החשמל, מתחלקים באופן שווה בין אנרגיה גרעינית ובין אנרגיה בלתי מתכלה. האחרונה כוללת שימוש בחום השמש, רוחות, גלי וחום האוקינוסים, גאות ושפל, חום כדור הארץ וכו'. מקורות אלו אינם מתכלים ונחשבים "ידידותיים" יותר לסביבה, אך גם להם השפעה שלילית מעבר לפגיעה בנוף (שמשותפת למרבית מקורות יצירת החשמל). החלק הארי בפלח האנרגיה הבלתי מתכלה שייך לאנרגיה הידרואלקטרית והשאר לשיטות חלופיות, חלקן חלוציות. התפלגות השימוש נובעת משיקולי כדאיות כלכלית. המודעות האקולוגית שהתעוררה בשנים האחרונות בשילוב הידע על הנזק הפוטנציאלי צפויים להעצים את השימוש באנרגיה חלופית זו ואף לגרום לפיתוח דרכים חדשות. למגמה זו יתרמו גם האמנות הבינלאומיות להגבלת זיהום האוויר (פרוטוקול מונטריאול ואמנת קיוטו), קנסות על תעשיות מזהמות ומודעות הצרכנים.

להלן סקירה תמציתית של מקורות אנרגיה בלתי מתכלים, היות והיריעה קצרה מלהכיל סקירה מקיפה יותר.

הפקת אנרגיה ממים - אנרגיה הידרואלקטרית - המקור השני בחשיבותו למשק החשמל העולמי. שימוש באנרגיה האצורה בנפילת/זרימת מים נעשה כבר אלפי שנים. לאחר ההשקעה הראשונית העלות השוטפת קטנה, כיוון שאין צורך בתשומת אנרגיה חיצונית. שימוש נרחב נעשה בשיטה זו במרכז ודרום אמריקה – כ- 75% מתפוקת החשמל. ההשפעות הסביבתיות השליליות של השיטה כוללת הסטה וחסימת הזרימה הטבעית של נהרות, פגיעה בבעלי החיים שם (לדוגמה: חסימת האפשרות של דגים לנוע במעלה הנהר).

אנרגיית האוקיינוסים - האוקיינוסים יכולים להפיק שתי צורות של אנרגיה: אנרגיה טרמית ואנרגיה מכנית. מי האוקיינוסים מכסים כ- 70% מפני כדור הארץ, ובכך הם משמשים כקולטי השמש הגדולים ביותר בעולם. הבדלי טמפרטורות בין פני הים ומעמקיהם יוצרים אנרגיה טרמית. הדרך להפקת חשמל היא שימוש במים החמים בשילוב דרכים שונות להקטנת הלחץ האטמוספרי עליהם (כפי שנעשה בתהליך התפלת מים) בכדי ליצור קיטור שיניע את הטורבינות. מקורה של האנרגיה מכנית הוא בתנועת הגלים ובמחזורי הגאות והשפל. את מחזורי הגאות כולאים באמצעות סכרים וגורמים למים לעבור, בזמן השפל, דרך טורבינות. יישום של שיטה זו, להנעת גלגל מים, היה קיים באירופה כבר במאה ה-18. להפקת אנרגיה באמצעות הגלים ישנן מספר שיטות. עיקר הפעולה הוא ניתוב המים ויצירת לחצים להפעלת טורבינות. האנרגיה המכנית הטמונה באוקיינוסים תלויה בעיקר ברוחות ובכח המשיכה של הירח, לכן אספקת אנרגיה זו אינה רציפה, בניגוד לאנרגיה הטרמית. ההשפעות הסביבתיות השליליות של השיטה כוללות פגיעה בחי ובצומח באזורי המתקנים.

הפקת אנרגיה מרוחות - השימוש באנרגיה העצורה ברוח הינו עתיק יומין. ישנם עדויות לכך שבמאה העשירית נעשה בה שימוש במזרח התיכון ומאוחר יותר באירופה. השימוש הקדום באנרגיית הרוח היא שאיבת מים, טחינה, ניסור, עיבוד מתכות ומעיכת קני סוכר. הפקת חשמל מתאפשרת באמצעות מדחפים הממוקמים על עמודים גבוהים, אשר ממירים את אנרגיית הרוח לאנרגיה חשמלית על ידי סיבוב גנרטור. החסרונות הטמונים בשיטה כוללים את הצורך בשטח נרחב, לשם יצירת חשמל במידה מסחרית, רעש, פגיעה בבעלי כנף בסביבה ופגיעה אסטטית.

הפקת אנרגיה מהשמש - ניתן לנצל את אנרגיית השמש במספר רחב של אופנים. כך למשל, ניתן לנצל אנרגיה זו באמצעות קולטי שמש לחימום מים כפי שנעשה במקומות רבים בעולם (בישראל שיטה זו נפוצה ביותר). הפקת חשמל מאנרגיית השמש מתאפשרת תוך שימוש בתאים פוטואלקטריים. הבעיה העיקרית שמונעת שימוש נרחב בתאים פוטואלקטריים לייצור חשמל הוא שיעור הנצילות הנמוך של התאים. רק כ- 15% מהאנרגיה הסולרית מומרת לחשמל, כך שנדרש מספר גדול של תאים.

הפקת אנרגיה גיאוטרמית - מרבית מתקני הפקת החשמל בעולם משתמשים בקיטור לשם הפעלת טורבינות לייצור החשמל. אנרגיה גיאוטרמית משתמשת במאגרי המים החמים והקיטור אשר נמצאים במעמקי כדור הארץ. בחלק מהשיטות לאחר השימוש במים/קיטור הם מוזרקים חזרה לאדמה ובכך שומרים על מקור האנרגיה.

הפקת אנרגיה ממקורות אורגניים - ביומסה (bioenergy) - בני האדם משתמשים באנרגיה אורגנית אלפי שנים. אנרגיה זו מקורה בעצים, צמחים, בעלי חיים ומרכיבים אורגניים של שפכים מהמגזר התעשייתי והמגזר העירוני. בכדי להפוך אנרגיה אורגנית ל"דלק אורגני" משתמשים בתהליך פירוק כימי באמצעות חום (פירוליזה). שתי הצורות המוכרות ביותר של דלקים אורגניים הם אתנול ודיזל אורגני (biodiesel). בדלקים אלו ניתן לדלל את הדלקים המוכרים, כאשר התוצאה היא פליטת גזים רעילים נמוכה יותר. בניגוד לשאר מקורות האנרגיה הבלתי מתכלים ניתן, כאמור, להפוך את האנרגיה האורגנית ל"דלק נוזלי" שניתן לשימוש בתחבורה.

נסיים סקירה תמציתית זו בכמה שיטות חדשניות להפקת חשמל. הראשונה, "ארובות שרב", היא המצאה שמקודמת על-ידי פרופסור דן זסלבסקי מהפקולטה להנדסה חקלאית בטכניון. בבסיס הרעיון ארובה רחבה, כ-500 מטר, שתתנשא לגובה רב, כ-1000 מטר. אוויר בראש הארובה יקורר על ידי התזת מים (ניתן להשתמש במי ים). האוויר הקר ישקע בארובה במהירות הולכת וגוברת, כך שבבסיסה תנשב רוח עזה אשר תניע טורבינות לייצור חשמל. המצאה זו נבחנה על ידי מומחים גם מבחינה כלכלית ונראה שיש מקום להקמת פרוייקטים מסוג זה. לארובות שרב יתרונות גדולים מהבחינה האקולוגית וכן ניתן לשלב בהן מתקנים להתפלת מים בעלות נמוכה יחסית. בעולם נמצאו כ-40 אתרים מתאימים, ובכללם בישראל, להקמת ארובות שרב. נראה כי פרוייקט ניסויי ראשון יוקם בהודו, בו גודל הארובה יהיה קטן יחסית.

השיטה השניה קשורה לאנרגיה גרעינית - היתוך גרעיני (חיקוי דרך יצירת האנרגיה בשמש). התשומה העיקרית הנדרשת לשם יצירת התהליך היא מי ים. האנרגיה אותה ניתן להפיק מליטר של מי ים שווה לאנרגיה המופקת מכ-300 ליטר של בנזין. הבעיה העיקרית כיום היא החום העז הדרוש ליצירת ההיתוך - מעל 50 מיליון מעלות צלסיוס. היתוך גרעיני הוא תהליך ידידותי ונקי לסביבה. תוצר הלוואי העיקרי הוא גז ההליום שהינו גז אציל, ושאר תוצרי הלוואי הרדיואקטיביים הם בעלי משך חיים קצר (חודשים, בניגוד לתוצרי הלוואי בביקוע גרעיני).
ב-1989 שני מדענים (Fleischmann ו-Pons) טענו שהם הצליחו לבצע היתוך גרעיני בטמפרטורת החדר. הקהילייה המדעית התייחסה ברובה לטענתם בזלזול (הדבר יזכיר לזקני הדור את המצאת האנרגיה של יעקב מרידור ז"ל). היסוד התיאורטי לשיטתם הונח עוד בשנות ה-20 של המאה ה-20. כיום נמשך מחקר בנושא, בעיקר ביפן, בצרפת ובאיטליה, כאשר קיימים דיווחים על תוצאות חיוביות (ניסויים בהם תפוקת האנרגיה עולה על תשומת האנרגיה), אולם התוצאות לא מוכרות על-ידי הקהילייה המדעית.

בהקשר של מקורות אנרגיה בלתי מתכלים ראוי להזכיר את מוליכי העל, עקב הנצילות הגבוהה שהם מאפשרים. ישנם חומרים (בעיקר מתכות) המוליכים חשמל. אולם לחומרים אלו יש התנגדות מסוימת להולכה ולכן יש אובדן של כוח חשמלי, הגדל עם מרחק ההולכה. קיימים תנאים בהם נוצרת מוליכות-על, אשר בהם אין או כמעט ואין התנגדות. כבר בראשית המאה ה-20 נמצא שמוליכות-על נוצרת בחומרים מסוימים בטמפרטורות מאד נמוכות. השימוש בתכונה זו נעשה רק לצרכים מיוחדים ולא בשימוש רגיל עקב עלויות הקירור.

ב-1986 גילו מדענים של חברת IBM (Mueller וBednorz-) חומרים קרמיים שקיימו מוליכות-על בטמפרטורות גבוהות יותר. תגלית זו זיכתה אותם בפרס נובל לפיזיקה. מאז עולה הטמפרטורה בה מושגת מוליכות העל בהדרגה. ככל שזו עולה, עלות הקירור פוחתת והפוטנציאל המסחרי של מוליכות-העל גדל.



לפריטים נוספים בנושא:
מקורות האנרגיה וחלוקתם הגיאוגרפית
קרטל אופ"ק
צריכת האנרגיה העולמית
מחירי הנפט
כלכלה של משאבים מתכלים
מקורות אנרגיה בלתי מתכלים ועתידיים
אנרגיה גרעינית
השפעות סביבתיות של הפקת אנרגיה
משק האנרגיה בישראל וחיפושי נפט וגז בישראל



אל האסופה ישראל - האדם והמרחב : נושאים נבחרים בגיאוגרפיה3

ביבליוגרפיה:
כותר: מקורות אנרגיה בלתי מתכלים ועתידיים
מחבר: בנק הפועלים
תאריך: ינואר 2001 , גליון 136
שם כתב העת: סקירה כלכלית
הוצאה לאור: בנק הפועלים. המחלקה הכלכלית
הערות לפריט זה: מתוך המאמר: מגמות במשק האנרגיה בעולם ובישראל
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית