ואת הפריזר נחבר לים: חשמל ירוק הדור הבא
מאגרי הנפט הולכים ומתכלים - ובכל העולם מחפשים דרכים חדשות לייצור חשמל. כולם מכירים את האנרגיה הסולארית, אך למדענים יש עוד כמה רעיונות יצירתיים, לעתים עד כדי ביזאר: מחיידקים שיהפכו חומרים מסרטנים לחשמל ועד קרן לייזר שתגיע מהחלל היישר לסלון
לאור הממצאים הלא מעודדים הללו, גם ספקיות הנפט העיקריות - סעודיה, כווית, איראן ועיראק - מתחילות להירתם למאמץ הגלובלי לפתח מקורות אנרגיה חלופיים לייצור חשמל. הרעיון הוא למצוא תחליף בעיקר לנפט, אבל גם למקורות נוספים כמו מזוט, סולר, פחם ואפילו גז. לפי תחזיות המדענים, הגז הטבעי על פני כדור הארץ יספיק ל-60 שנה נוספות, ועידן הפחם יגיע לקצו באמצע המאה הבאה. מחסור באורניום לתחנות הכוח הגרעיניות עלול להיות מורגש כבר בעוד 5 שנים.
בשוק לא חושבים רק במונחי איכות הסביבה: מניעים עסקיים טהורים הם שמדרבנים את הכניסה לתחומי האנרגיה הירוקה, ואפילו גוגל מנסה כיום להפיק חשמל מאנרגיית רוח. ענקית החיפוש חתמה על הסכם ל-20 שנה עם חברת NextEra Energy מקליפורניה, ולפיו היא תמכור לה חשמל מחוות רוח בהיקף 114 מגה-ואט בשנה. ברווח שתניב גוגל היא תרכוש "אישורי רכישה ירוקים", כלומר תקטין את חובותיה בגין קנסות מפליטות הפחמן בחוות השרתים שלה. "ב-2050", מעריך מומחה האנרגיה האמריקאי דייב רוכלין, "תצחק גוגל כל הדרך אל הבנק".
החיפושים אחר מקורות אנרגיה חלופיים מציפים מחדש רעיונות טכנולוגיים ישנים, כמו רתימת גלי הים ותופעת הגאות והשפל ליצירת חשמל, לצד פיתוחים מתוחכמים וחדשניים יותר שנבחנים במעבדות המחקר באוניברסיטאות ובמכונים טכנולוגיים, בין השאר בישראל. לרוב אין מדובר ביצירת חשמל בכמויות שמספיקות להארת ערים שלמות, אלא בעיקר לשימוש בהיקפים מצומצמים - אבל צריך להתחיל איפשהו.
חברה ישראלית קטנה בשם AirPower, שהוקמה על־ידי מהנדס האווירונאוטיקה ישראל הר, פיתחה טכנולוגיה להמרת חום מהאוויר לאנרגיה שימושית לחשמל ואף רשמה עליה פטנט עולמי. על-פי תחשיבי החברה, עלות החשמל שייצר המתקן היא 4 סנט לקוט"ש. הרעיון מבוסס על "תורת הזרימה הדחיסה": ניצול יחסים תרמו-דינמיים המתקיימים למשל בסופת הוריקן, שבה מומרת אנרגית חום לאנרגיה קינטית.
טמפרטורת האוויר הלח בסופה כזו היא 30 מעלות. האוויר נע במהירות 20 קמ"ש ממרחק של כ-1,000 ק"מ מעין הסערה לעבר המרכז שלה. המתקן הגלילי שפיתחה החברה, שקוטרו 2 מטרים ואורכו 7 מטרים, שואב אוויר מהסביבה, מאיץ אותו בתוכו ומניע טורבינה של גנרטור שמייצר חשמל.
את מערכת הגלילים ניתן להציב בצורת מגדל על הקרקע או על הגג. מגדל כזה בגובה 100 מטר, המורכב מ-45 גלילים, יפיק 45 מגה-ואט חשמל 24 שעות ביממה - פי 15 מחוות טורבינות רוח. יחידה קטנה
לדברי הר, "הרעיון הגולמי נבחן עוד בשנות ה-40 בארה"ב, אך הנושא דעך משום שהנפט היה זול מאוד". לאחרונה הושלם תכנונו של אבטיפוס למערכת: מתקן ניסוי קטן בקוטר 50 ס"מ, שייצר 6 קוט"ש.
דרך אחרת להפיק חשמל היא ניצול הפרשי הטמפרטורה בין השכבות השונות של מי האוקיינוסים - החום שעל פני המים לעומת הקור שבמעמקים - להנעת טורבינות. מדובר ברעיון שיחייב שימוש בחומרים אורגניים או באמוניה להגברת הפעילות.
ואם בים עסקינן: מדענים מאוניברסיטת פנסילבניה הציגו כבר לפני 5 שנים רעיון לפיצול מולקולת המים ולשימוש במימן כדלק חדש לייצור חשמל. משרד ההגנה של ארה"ב ומשרד האנרגיה הפדרלי מעורבים בפיתוח.
במעבדות אוניברסיטת תל-אביב עמלים על הפקת חשמל מחלבון שמייצרים חיידקי פוטוסינתזה, בפיתוח הפרופסורים חנוך כרמלי ויוסי רוזנווקס. המטרה: להשתמש בחומר האורגני להמרת אור השמש לזרם חשמל יציב. עלות ייצור תאי השמש מחלבון נמוכה פי 100 מהעלות הנוכחית של ייצור תאים פוטו-וולטאיים, המבוססים על גבישי סיליקון. ההערכה היא שכתוצאה מכך עלות ייצור החשמל תהיה נמוכה לפחות ב־20% מהעלות הנוכחית. זן החיידקים מייצרי החלבון - ציאנבקטריה - מופק מתאים צמחיים ומאצות המכסות שטחים עצומים באוקיינוסים, ו־20% מתהליכי הפוטוסינתזה בעולם מקורם בחיידקים הללו.
גם במרכז האוניברסיטאי אריאל שבשומרון מפתחים טכנולוגיה מהפכנית של שימוש בחיידקים מפרקי פסולת תעשייתית לייצור חשמל. החיידקים הללו יהיו חלק מתאי דלק חדשים: הם היו חסרי ממברנות, יתבססו על ננו-טכנולוגיה וימירו אנרגיה כימית ישירות לחשמל - וכבר נרשם על כך פטנט. תאי הדלק ייכללו כנראה במנועים של אופנועי העתיד וברכבי עבודה קטנים, ויביאו לכך שניצול הדלק שלהם יהיה פי 3 מכפי שהוא היום - ועם הרבה פחות פליטות מזהמות. תכנון אבטיפוס למערכת כזאת הושלם, והוגשה בקשה למענק פיתוח מהמדען הראשי במשרד התשתיות.
מטרת הפיתוח, שבראשו עומדים ד"ר אלכס שכטר וד"ר רבקה כהן, היא לגרום לזן החיידקים לפרק את הפסולת התעשייתית, להתמקד בחומרים הכימיים בנזן וטולואן - שהם חומרים מסרטנים שקיים חשש מתמיד כי יחדרו למי התהום - ולהפוך אותם לאנרגיה חשמלית שניתן "ללכוד".
אחת הדרכים המעניינות להפקת חשמל לצרכי תאורה מקומית, מקורה בתנועה. ישנם אולמות ריקודים שרותמים את תנועת הרקדנים לאותה מטרה, וגם תנועת כלי הרכב בכבישים תנוצל בדרך זאת.
לפני שנתיים בחנו את הנושא מדענים ישראלים ובראשם פרופ' חיים אברמוביץ מהטכניון. בכביש אספלט שאורכו מייל שולבו אלפי גבישים פיאזו-אלקטריים זעירים, המייצרים זרם חשמלי מהתנועה ומהלחץ המשתנה המופעל עליהם. בניסוי הופקו 640 קילו-ואט, שניתן להזרימם לרשת או למערכת התאורה שלאורך הכביש.
בטולוז שבצרפת הרעיון כבר מעשי: מדרכות פיאזו-אלקטריות יפיקו חשמל לתאורת הרחובות, שיוארו באמצעות נורות של 60 ואט.
ייצור חשמל מגללים של בעלי חיים אינו טכנולוגיה חדשה, אולם כעת גם 111 הסוסים של משמר המלכה הבריטית נרתמים למאמץ. גללי הסוסים יהוו חומר גלם למיחזור, ליצירת דשן ולהפקת חשמל נקי לחימום ולתאורת משרדיה החדשים של היחידה, שבדרום-מזרח לונדון. משרד ההגנה הבריטי הודיע שהפרויקט הירוק יצא לדרך בשנה הבאה.
גם בחוות מגדלי חזירים בצפון קרוליינה שבארה"ב ישתמשו בפסולת של בעלי החיים - שמסתכמת ב-7 מיליון ק"ג ביום - כחומר גלם לייצור חשמל לצרכים מקומיים.
חברת חץ אקולוגיה מחיפה פיתחה טכנולוגיה לטיפול באשפה עירונית-ביתית, שמפרידה בין מוצקים המיועדים למיחזור (זכוכית, מתכת, פלסטיק וכדומה) לחומר אורגני תוסס, שממנו מייצרים גז מתאן להנעת טורבינות חשמל. הטכנולוגיה כבר פועלת בסידני שבאוסטרליה ומפיקה חשמל מ-200 אלף טונות אשפה בשנה. מכל טונה ניתן לייצר 100 קוט"ש חשמל.
סוכנות החלל של יפן מפתחת תחנת כוח סולארית בחלל, שתפעל כמו לוויין ענק המצויד במערכת להמרת קרינת השמש לאנרגיית לייזר. קרן הלייזר תשודר לתחנת כוח על פני כדור הארץ, שתייצר ממנה חשמל. במסגרת הניסוי, שאמור להתבצע עוד השנה, תשוגר חללית שאמורה לייצר חשמל בהיקף 100 קילו-ואט.
רעיון אחר, שנבחן בידי האמריקאים, הוא הצבת פלאטה ענקית בחלל שתורכב מפאנלים סולאריים. הפאנלים יעבירו בתדר אלקטרו-מגנטי את זרם החשמל שתייצר המערכת, ויחדירו אותו היישר לרשת ההולכה.
גם בישראל חושבים על פיתוח חדשני בכיוון, ומשרד התשתיות הזמין פרויקט מו"פ להולכה אלחוטית של חשמל, אשר יבוצע במעבדה של הפרופסורים אשר יהלום ויוסף פנחסי מהמרכז האוניברסיטאי אריאל שבשומרון. הפיתוח יתבסס על פטנט ה"רקטנה" - אנטנה מיוחדת שממירה גלים אלקטרו-מגנטיים בתדר גבוה לזרם ישר (שאינו הופך את כיוונו) או לזרם חילופין (שכן הופך את כיוונו). ההולכה האלחוטית תיעשה בין שתי נקודות המרוחקות זו מזו כמה מאות מטרים, והמטרה היא למזער את אובדן החשמל בהולכה באמצעות הפחתת מספרם של עמודי החשמל והכבלים. כפועל יוצא מכך יושג חיסכון גם בתחזוקת התשתיות.
טכנולוגיית "ארובת השרב" - רעיון ותיק שפותח בשנות ה-70 ושוכלל בשנות ה-80 על ידי פרופ' דן זסלבסקי מהטכניון - מבוססת על ניצול אנרגיית השמש באזורים מדבריים שנמצאים בקרבת מקווה מים (כמו אזור ים המלח או הערבה ליד מפרץ אילת), בשילוב עם אנרגיית רוח מלאכותית.
הארובה מתנשאת לגובה 1,000 מטר, וקוטרה כשליש מזה. לראשה נשאבים מי ים ומותזים על אוויר חם. המים מתאדים ומקררים את האוויר שבמעלה הארובה, השוקע לעבר בסיסה. בדרך חולף האוויר על פני שבשבות המחוברות לטורבינות רוח, שמייצרות חשמל. לפי תחשיבי המפתחים, ארובת ענק כזו ליד ים המלח תייצר 12% מצריכת החשמל של ישראל (נכון ל-2006). כושר הייצור מוערך ב-400 מגה-ואט, ומחיר החשמל יעמוד על 2.5 - 3.5 סנט לקוט"ש. הבונוס הוא שתוצר הלוואי יהיה 200 מיליון מ"ק של מים מותפלים.
עלות ההקמה אמורה לנוע בין 850 מיליון דולר ל-1.2 מיליארד דולר, ובעבר התנהל משא ומתן לבניית מתקן ניסוי בהודו. אולם הנושא לא מקודם כיום, בין היתר עקב חשש מההשלכות הסביבתיות - חשש אשר זסלבסקי דוחה. לדבריו, הרעיון, שקודם בידי המדען הראשי דאז של משרד האנרגיה אמנון עינב ז"ל ולווה בידי חברת החשמל, הופל מ"שיקולים זרים לעניין". לדבריו, "היה הסכם עם תאגיד הענק אלסטום, שרצה לבצע פרויקט כזה, אבל עקב בעיה פנימית בחברה שחייבה את החלפת הנהלה, ללא קשר לתוכניתה בישראל, התפרק המיזם. אולי בעתיד ישובו לקדמו".
ב"יום כדור הארץ", שבמהלכו הוחשכה תל-אביב לשעה יחד עם ערים נוספות, המשיכו האורות בכיכר רבין לדלוק. איך? חבורת מדוושים על אופני כושר דאגה לייצר את החשמל שהאיר את הכיכר. בניו-יורק הלכו עם הרעיון כמה צעדים קדימה: רשת של 33 מכוני כושר רתמה את ההליכונים ואת אופני הכושר שלה, שבהם משתמשים אלפי אנשים מדי יום, לייצור חשמל שמאיר את מכוני הכושר ואת משרדיהם - ובעתיד ישמש גם להפעלת המזגנים.
תחת הסיסמה "בואו לייצר חשמל נקי לטובת פלנטה בריאה יותר" נקראו המנויים להצטרף למיזם, ואף מתקיימת ביניהם תחרות מי ייצר יותר. הפקת החשמל נעשית דרך דינמו שמחובר לכל אופני הכושר, והדיווש מעביר 12 וולט לגנרטור, המייצר זרם חשמלי של 110 וולט. עלות כל גנרטור היא 1,300 דולר, אך בעלי המכון כבר דיווחו על ירידה משמעותית בהוצאות החשמל.
בין הרעיונות הטכנולוגיים שנבדקים כיום במקומות שונים בעולם ברצינות רבה יותר מבעבר נמצאת הפקת אנרגיה גיאו-תרמית. במסגרת ניסויים שנערכים בקידוחי עומק ליד הרי געש פעילים באלסקה, מנסים החוקרים ללכוד את סילוני החום בלחץ גבוה ובטמפרטורות גבוהות מאוד מהמגמה התת־קרקעית הלוהטת.
רעיון נוסף הוא שיגור ספינות חלל, שיגררו טורבינות רוח מתנפחות ללכידת זרמי הסילון שבגובה האטמוספירה. מדובר ברוחות מהירות מאוד הנושבות בחלקים שונים של כדור הארץ. המערכת תמיר את אנרגיית הרוח לחשמל, ש"ישודר" לכדור הארץ.
עם כל הכבוד לשלל הפיתוחים, לא כולם מתרגשים. למרות שפרופ' דן זסלבסקי מעורב בטכנולוגיית ארובות השרב, הוא מצנן את ההתלהבות: "לא עובר חודש בלי שצץ עוד 'מומחה' שמציע לנצל אנרגיית גלים וגאות ושפל לייצור חשמל. אבל מי שיאמץ טכנולוגיה כזאת, שתרסן מנגנונים טבעיים החיוניים לעולמנו, יחולל קטסטרופה בטבע: הדבר ייצור בצורות חמורות, כיוון שמערכות כאלה יפחיתו את כמויות הגשמים". לדבריו, "בעזרת טכנולוגיה שתתבסס על פירוק מים ושימוש במימן ליצירת חשמל אין סיכוי גדול ליצור חשמל באופן כמותי - אולי רק להפעלת טלפון".
להערכתו, משפע הרעיונות המתגלגלים, אולי ל-5% יש סיכוי להתממש. "רובם בגדר תרגילי למידה טובים", הוא אומר. "עם זאת, חלק מהטכנולוגיות שיעברו את שלבי המיון הקפדניים ויסומנו כבעלות סיכוי להצליח, ראויות לפחות להשקעות ניסיוניות. על כל דולר שהמדינה משקיעה במחקר ובפיתוח היא תרוויח בטווח הארוך 50 דולר. לכן חייבים לתת צ'אנס גם לרעיונות משוגעים".
פרופ' אריה צבן, ראש המכון לננו-טכנולוגיה ולחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן, מספר כי "מאמץ אדיר מושקע כיום במיוחד בשכלול הפאנלים הסולאריים. המכשול המרכזי הוא החלפת חומר הגלם - הסיליקון היקר - בחומרים יעילים וזולים יותר. בין השאר נבחנות מערכות מרובות שכבות דקות המבוססות על ננו־גבישים, או שימוש בצבעי הספקטרום של אור השמש להגדלת ניצולת הפאנלים".
אולם פרופ' צבן מזהיר כי "אין ספק שנחמד ומפתה ללמוד מהטבע, אבל המטרה העליונה בטבע היא שרידות - בעוד שאנחנו שואפים לבנות מערכות יעילות יותר. גם הטווחים שונים: בטבע מדובר במיליוני שנים, ואצלנו בעשרות. לא כל דבר ניתן להעתיק מהטבע, אבל ניתן ללמוד ממנו. גם מי שחושב להשתמש בהנדסה גנטית ליצירת 'חיידקים מתאבדים', שכל הזמן יעבדו עבורו וייצרו חשמל, מוטב שיפעיל גם שיקולי זהירות".
נא להמתין לטעינת התגובות
אקו"ם