שיטות ירוקות ליצירת אנרגיה

| מאת: אריה מלמד-כץ | ג'ודי ואריה מלמד-כץ

שיטות ירוקות להפקת אנרגיה, המנצלות מקורות מתחדשים

פרס נובל לשלום שהוענק בשנה שעברה לאל גור ולפנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים, מסמן שינוי בגישת הציבור ובגישתם של מקבלי ההחלטות כלפי סכנת ההתחממות העולמית. המדידות מראות שהטמפרטורה הממוצעת על פני כדור הארץ עלתה בשלושת רבעי מעלה בתוך מאה שנה. זה די הרבה.

מים זורמים הם מצרך מצוין להפקת אנרגיה. צריך רק לאגור אותם באגם מלאכותי בעזרת סכר ולהפיל אותם על טורבינה שמחוברת לגנרטור

החדשות הרעות הן שבחלק מזה אנחנו אשמים, כך לפחות טוען פנל המדענים שהקים האו"ם; החדשות הטובות הן שככל הנראה יש מה לעשות, אם כי צריך להזדרז – רוב המומחים סבורים שללא שינויים דרסטיים אנו עלולים לחצות בתוך כמה עשורים את נקודת האל-חזור.

חייבים למצוא אנרגיה חלופית

הפרמטר החשוב ביותר המשפיע על ההתחממות הוא כמות גזי החממה באטמוספירה, ובראשם הפחמן הדו-חמצני. הריכוז הנוכחי של הגז הוא הגבוה ביותר זה מאה אלף שנה, ודבר זה יכול לרמז על מה שעלול לקרות במהלך המאה ה-21. הטמפרטורה הממוצעת צפויה לעלות בשתיים עד חמש מעלות צלזיוס, והפשרת הקרחונים, המתרחשת כבר עתה, תגרום לעליית גובה פני הים בשיעור של עשרים עד חמישים סנטימטר.

ברור לכל כי "פעולת החייאה" למניעת אסון אקולוגי כלל-עולמי תחייב הקטנה מיידית של פליטת הפחמן הדו-חמצני לאוויר, גז שנוצר בכל שרפה של חומר אורגני. רוב הפליטה שלו מגיעה משרפת נפט, פחם או גז טבעי לצורך ייצור אנרגיה – משאבים שמאגריהם העולמיים הולכים ומתכלים. נכון להיום, שיטות אחרות מספקות רק 15 אחוז מצריכת האנרגיה העולמית.



בשנים האחרונות חלה התעוררות בכל הנוגע להקמת תחנות הידרואלקטריות<br />אילוסטרציה: ASAP | PHOTOS" src="https://atmag-static-timeout.netdna-ssl.com/misc/prev_images/pagemodule/image1/137/49137/1.jpg?1223544589" />  </p>
<div>   בשנים האחרונות חלה התעוררות בכל הנוגע להקמת תחנות הידרואלקטריות<br />   אילוסטרציה: ASAP | PHOTOS</div>
</p></div>
<p>  שיקולים אקולוגיים, כלכליים ופוליטיים דוחפים את מדינות העולם לחפש אחר שיטות אחרות לייצור אנרגיה, המכונות בשם הכולל "אנרגיה חלופית". שיטות אלה בולטות בכמה אתרים, שבהם האנרגיה החלופית תופסת מקום הולך וגדל בשוק האנרגיה. בסקירה זו הגבלנו את עצמנו לשיטות שמנצלות מקורות מתחדשים, כלומר כאלה שחומר הגלם שלהם לא ייגמר בעתיד הנראה לעין, ושנחשבות נקיות, כלומר ללא תוצרי לוואי כימיים מסוכנים או מזהמים.</p>
<h2>  1. סין: שימוש במים זורמים</h2>
<p>  מים זורמים הם מצרך מצוין להפקת אנרגיה. צריך רק לאגור אותם באגם מלאכותי בעזרת סכר ולהפיל אותם על טורבינה שמחוברת לגנרטור. ככל שהסכר גבוה יותר, כך גדל ההספק החשמלי שהגנרטור מפיק. מתקן הידרואלקטרי שכזה ממיר את האנרגיה הפוטנציאלית של המים באגם המלאכותי לאנרגיה קינטית של המים הנופלים, ובסופו של דבר לחשמל.</p>
<div class=

איך נשמור על הסביבה?

טיפים יעילים לשמירה על איכות הסביבה»

כך תוכלו אתם וילדיכם לשמור על הסביבה»

לפורום אקולוגיה»

לאנרגיה הידרואלקטרית, שתופסת היום יותר ממחצית משוק האנרגיה המתחדשת, יש פוטנציאל עולמי גדול, מה גם שהיא זולה במיוחד. בשנים האחרונות חלה התעוררות בכל הנוגע להקמת תחנות הידרואלקטריות, בעיקר בסין, ולמעשה, התחנה הגדולה ביותר בעולם מוקמת ממש בימים אלה על נהר ינגצה (Yangtze), הנהר השלישי באורכו בעולם והארוך ביותר באסיה.

הכלכלה הסינית צומחת במהירות מטאורית בשנים האחרונות, והיא משוועת למקורות אנרגיה חדשים. הסינים, שרצו לפתור באותה הזדמנות בעיה ארוכת שנים של הצפות באזורים המישוריים סביב חלקו הנמוך של נהר ינגצה, בנו סכר ענקי באזור "שלושת הערוצים" (Three Gorges Dam) הסמוך לעיר יי-צ'אנג (Yichang), שבעזרתו הם יכולים לשלוט על קצב זרימת המים במורד הנהר.

המים שנופלים מראש הסכר מניעים 34 טורבינות יעילות במיוחד. תחנת הכוח, שתושלם בשנת 2011, עובדת כבר היום באופן חלקי. כשיותקנו כל הגנרטורים היא תפיק 22.5 ג'יגה-ואט, שהם בערך שישה אחוזים מצריכת החשמל בסין. לצורך השוואה, מדובר בהספק הגדול פי ארבעה מצריכת החשמל הממוצעת בישראל כולה.

2. נורווגיה: שימוש במלח

בתחנה הבאה שלנו נעצור במעצמה הידרואלקטרית אחרת – נורווגיה. חלק ניכר מהמתקנים ההידרואלקטריים של נורווגיה ממוקמים בסמוך למוצא הנהרות, במקום שמי הנהר המתוקים פוגשים את מי הים המלוחים. שפכי הנהרות לתוך הפיורדים, אותן לשונות ים שכל כך מאפיינות את נופי נורווגיה, הם אתרים אידאליים ליישום שיטת "האנרגיה הכחולה" – אנרגיה המופקת בעזרת הפרשי מליחות.

את השיטה הגה בשנת 1973 ממציא ישראלי, פרופ' סידני לוֹבּ שמו, אז עולה חדש מארצות הברית. בעקבות מלחמת יום הכיפורים ועליית מחירי הנפט כתוצאה מהחרם הערבי, רשם לוב פטנט על רעיון מבריק להפקת אנרגיה. הוא לקח מתקן להתפלת מי ים בשיטת אוסמוזה הפוכה (שיטה המפרידה בין המים למלח), שיחד עם עמיתו סריניווסה סורירג'אן היה הראשון שבנה אותו כמה שנים קודם לכן, והציע להפוך את הכיוון של התהליך. כלומר, במקום להשקיע אנרגיה בהפרדת מים מתוקים ממי ים, רצה לוב לקבל אנרגיה על ידי ערבוב של מי ים במים מתוקים.



האחראים לתופעת הגאות והשפל הם הירח והשמש. אילוסטרציה: istock

האחראים לתופעת הגאות והשפל הם הירח והשמש. אילוסטרציה: istock

המתקן בנוי ממכל המחולק לשניים באמצעות ממברנה – מעין מחיצה דקה, חדירה למחצה. ממברנה כזאת מעבירה דרכה רק מים, ואינה מאפשרת למלחים מומסים לחצות אותה. אם שמים בצד אחד של המכל מים מתוקים ובצד האחר מי ים מלוחים, כמות גדולה של מים תעבור דרך הממברנה מהצד המתוק לצד המלוח, ותמהל את המים המלוחים עד להשוואת ריכוזי המלח בין שני הצדדים. לתופעה זו קוראים אוסמוזה. כתוצאה ממעבר המים מצד לצד, הזרימה והלחץ בצד המלוח עולים, מניעים את הטורבינה ומייצרים חשמל.

יעילות הממברנה, הנמדדת ביכולת שלה להעביר מים ולחסום מעבר מלחים, היא גורם מרכזי בהצלחת השיטה. עוד נתון שיש להביא בחשבון הוא הבלאי של הממברנות. אורך החיים שלהן עומד היום על שבע עד עשר שנים. אם תימשך המגמה הנוכחית של שיפור יעילות הממברנות באמצעות פיתוח חומרים חדשים, בד בבד עם ירידה במחירן, שיטת האנרגיה הכחולה תוכל להתחרות עם שיטות אחרות כבר בעשור הבא.

חברה נורווגית, המתמחה באנרגיה חלופית, בנתה השנה אב-טיפוס צנוע של אנרגיה כחולה, והיא מתכוונת להקים תחנת כוח מסחרית ראשונה בתוך כמה שנים. ההערכה היא שמדינות עשירות במי נהרות שזורמים לים יוכלו לספק עשרה אחוזים מצריכת החשמל שלהן בשיטה זו. למרבה הצער, סידני לוב עצמו לא ראה שקל מההמצאה, משום שהפיתוח הנוכחי התרחש זמן רב לאחר שפג תוקף הפטנט.

3. קנדה: גאות ושפל

מפרץ פאנדי (Fundy), הסמוך לפרובינציית נובה סקושה (Nova Scotia), הוא אחד המקומות היפים בקנדה. התיירים הרבים שפוקדים את חופיו באים לכאן לא רק בזכות נופי המים, עולם החי, היערות ומסלולי ההליכה, אלא גם כדי לראות תופעת טבע ייחודית: הפרשי הגובה בין הגאות לשפל במפרץ פאנדי הם מהגדולים ביותר בעולם. אבל לפני שנתמקד במפרץ הקנדי, ננסה להבין למה בכלל גובה פני המים משתנה במשך היום.

במקום להשקיע אנרגיה בהפרדת מים מתוקים ממי ים, רצה לוב לקבל אנרגיה על ידי ערבוב של מי ים במים מתוקים

האחראים לתופעת הגאות והשפל הם הירח והשמש. עוצמת כוח המשיכה של הירח הפועל על כדור הארץ גדולה יותר בצד שפונה אל הירח מאשר בצד האחר, והפרש הכוחות גורם למעין "מתיחה" של כדור הארץ. על המים מופעל כוח הגורם להם לזרום לעבר הצד הקרוב לירח ולעבר הצד הרחוק ממנו. עקב סיבוב כדור הארץ סביב צירו, בשילוב עם תנועת הירח סביב כדור הארץ, מתרחשת העלייה בגובה פני המים במחזוריות קבועה כמעט – כל 12 שעות ו-25 דקות – בכל פעם שהירח נמצא ממש מעל נקודה מסוימת או מתחתיה (כלומר מהעבר האחר של כדור הארץ). לשמש השפעה דומה, אלא שבגלל המרחק הגדול מכדור הארץ, עוצמת הגאות שנגרמת על ידי השמש קטנה פי שניים בערך מזו שנגרמת על ידי הירח.

במפרץ פאנדי מתרחשת תופעה מיוחדת הקרויה תהודת גאות. גלי הגאות, הנושאים מים מהאוקיינוס האטלנטי לתוך המפרץ ואחר כך חוזרים מהחוף שבקצה הרחוק של המפרץ, מגבירים זה את זה, משום שהאורך שלהם מתאים לאורכו של המפרץ. התוצאה היא גאות שיכולה להגיע ל-15 מטר ויותר.



במקום להשקיע אנרגיה בהפרדת מים מתוקים ממי ים, רצה לוב לקבל אנרגיה על ידי ערבוב של מי ים במים מתוקים. אילוסטרציה: istock

במקום להשקיע אנרגיה בהפרדת מים מתוקים ממי ים, רצה לוב לקבל אנרגיה על ידי ערבוב של מי ים במים מתוקים. אילוסטרציה: istock

קיימות שתי שיטות לניצול אנרגיית הגאות. בשיטה הישנה מקימים סכר בכניסה למפרץ ומפילים את המים שנאגרים בעת הגאות על טורבינה המחוברת לגנרטור. שיטה זו מתאימה ללשונות ים צרות בלבד, וסכר כזה אכן פועל באחת מלשונות הים במזרח מפרץ פאנדי. אבל מאחר שסכירה של כל רוחב הכניסה למפרץ אינה אפשרית, החלה ממשלת נובה סקושה לחפש פתרונות אחרים לניצול פוטנציאל האנרגיה של הגאות הגבוהה. היא בחרה שלוש חברות שיציבו על קרקע המפרץ כמה טורבינות תת-ימיות בתור ניסיון. טורבינה כזאת מסתובבת בזכות הזרמים שעל הקרקעית: הגאות גורמת לזרם תת-ימי חזק פנימה, ואילו השפל מוציא את המים החוצה. הגנרטור, שמורכב על הטורבינה, מחובר לכבלים תת-ימיים שנפרשים על קרקעית המפרץ ומתחברים לרשת החשמל במתקן הממוקם על החוף.

מדובר בטכנולוגיה חדשנית שנוסתה לראשונה רק בשנים האחרונות. כעת גם הפרובינציה השכנה ניו ברנזוויק (New Brunswick), שנמצאת מעברו האחר של מפרץ פאנדי, מעוניינת להיכנס למשחק ובודקת גם היא אפשרות של הצבת טורבינות על קרקעית המפרץ. מעריכים כי בתוך חמש עד עשר שנים יוצבו על הקרקעית עשרות טורבינות, וכי שיטה זו תהפוך לספק אנרגיה חשוב לשתי הפרובינציות הקנדיות.

בחלק השני של הכתבה: עוד ניצול של משאבים ירוקים ומתחדשים להפקת אנרגיה, ובהם: רוח, חימום מים טבעי ושמש»

מתוך: מגזין מסע אחר

לעשיית מנוי, לקבלת גיליון מתנה

בואו לעקוב ולדבר איתנו גם בפייסבוק ובאינסטגרם. עדכונים על הכתבות הנבחרות באת ניתן לקבל בניוזלטר היומי שלנו

תגובות

Silence is Golden SRV:SRV2 on: 8af272d at 12:38:13