הבלוג השיתופי / כותבים אורחים

החשמל של שנת 2050

29 באוקטובר 2015

 

במשך רוב ההיסטוריה האנושית בני האדם הסתמכו על שרירים כמקור אנרגיה לשם ביצוע פעולות ומשימות ועל שריפת ביו-דלקים לשם חימום. לפני כ-10,000 שנה, עם ביות הבקר, החלנו להסתמך על כוחן של חיות לשם ביצוע פעולות. לפני כ-1,000 שנה, עוד לפני השימוש בדלקי המאובנים, התחלנו להשתמש במקורות אנרגיה מתחדשים, מים זורמים ורוח, לשם טחינת קמח, חיתוך עץ ושאיבת מים. רק לפני כ-200 שנה התחלנו להשתמש באופן מסיבי בדלקי מאובנים כמקורות אנרגיה: תחילה בפחם ובהמשך בנפט ובגז טבעי. ב-120 השנה האחרונות, צריכת האנרגיה השנתית הגלובלית עלתה פי 100. במקביל, פליטת גזי החממה עלתה בצורה אקספוננציאלית (מעריכית, בקצב שמתגבר כל שנה). קצב גידול מסחרר זה בפליטה גורם לשינוי האקלים שאותו אנו חווים כיום ושצפוי להחמיר במידה ניכרת בעתיד הקרוב.

עד מתי נוכל להמשיך כך?

שדה פאנלים סולארים. Activ Solar.flickr
שדה פאנלים סולארים. Activ Solar.flickr

פרופ' מנחם לוריא מהאוניברסיטה העברית, צופה שבסביבות שנת 2050, יאזלו לישראל הגז והנפט כמקורות אנרגיה זמינים וזולים. לדעת לוריא, האלטרנטיבה האנרגטית היחידה שיכולה להחליף את דלקי המאובנים היא שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים, כדוגמת שמש ורוח.

מקורות אנרגיה מתחדשים מתאפיינים באספקה אינסופית (כל עוד קיימת השמש וכל עוד כדור הארץ ימשיך להסתובב, לפחות), בעלות הפקה אפסית ובפליטת כמויות מזעריות של גזי חממה וזיהום. מאפיינים אלה מאפשרים למקורות אנרגיה מתחדשים לספק לנו באופן תיאורטי אנרגיה בלתי-מוגבלת, ללא פליטה משמעותית של גזי חממה ומזהמים ועם השפעה שלילית אפסית על שינוי אקלים.

אמנם, למקורות אנרגיה אלה יש חסרונות, אך טכנולוגיות שמנצלות אותם נמצאות בשוק כבר לא מעט שנים ומחירן הולך ויורד ונהפך להגיוני מבחינה כלכלית. בישראל, שלא נהנית מהרבה רוח, מקור האנרגיה מתחדש הרלבנטי ביותר הוא האנרגיה הסולארית.

מלבד השמש, המשאב העיקרי שהאנרגיה הסולארית דורשת יותר מכל היא שטחי אדמה. הרבה אדמה. ב-2050 הצפי הוא שישראל תידרש לכושר ייצור של 20 ג'יגה-ואט חשמל כדי לעמוד בביקוש לאנרגיה. אם נרצה להפיק חשמל זה מהשמש נצטרך כ-320 קמ"ר של פאנלים סולאריים (בטכנולוגיה שקיימת היום). לשם המחשה, שטח זה שווה לשטח נפת השרון, או לרבע מהגולן. אין ספק ששטח זה הוא גדול מאוד במונחים של ישראל הקטנה – אך לא מדובר במשהו בלתי אפשרי. כמו כן, חלק ניכר מהפאנלים הסולארים ניתן להתקין על מבנים, מאגרים, ואולי גם בעתיד על כבישים. כך שלא כל הפאנלים יוקמו על חשבון שטחים פתוחים.

אגירה שאובה בגלבוע. תצלום: דניאל מדר
אגירה שאובה בגלבוע. תצלום: דניאל מדר

הבעיה הגדולה של האנרגיות המתחדשות היא שמצד אחד הן לא יכולות לספק אנרגיה בכל שעות היממה על פי דרישה כמו תחנות הכוח הקונבנציונליות, ומצד שני אין כיום כמעט טכנולוגיות בשימוש מסחרי לאגירת חשמל שיאפשרו הסטה משעות ייצור השיא בצהריים (לאנרגיית שמש, למשל), אל שעות הלילה. יש רק טכנולוגיה אחת אשר כבר כיום נמצאת בשימוש מסחרי, אם כי מוגבל בהיקפו – אגירה שאובה.

באגירה שאובה, יוצרים מאגר מים עילי בראש הר, מאגר מים תחתי בתחתית הר, וצינור או פיר שמחבר ביניהם. כאשר מיוצר חשמל מתחדש בשעות השיא בצהריים (אנרגיית שמש, למשל), החשמל המיוצר משמש ישירות לשאיבת המים מהמאגר התחתון למאגר העליון. כאשר יש צורך להשתמש בחשמל, בלילה למשל, נותנים למים לזרום מהמאגר העליון לתחתון, וזרם המים משמש להנעת טורבינה להפקת חשמל.

היעילות האנרגטית של התהליך גבוהה יחסית (80 אחוז יעילות), אך צפיפות האנרגיה נמוכה. כלומר, צריך להזרים הרבה מים כדי לאגור או לשחרר כמות חשמל קטנה יחסית. המשמעות היא שעל מנת לספק את כל צרכי אגירת החשמל של המדינה, בהנחה שנפיק את כל האנרגיה שלנו מאנרגיות מתחדשות, יש צורך במאגרי מים רבים ונרחבים לשם שימוש באגירה שאובה. כמה נרחבים? כדי להספיק לאגור מספיק חשמל לכל המדינה, מדובר על מאגרים בעומק של 10 מטר ובשטח של כ-100 קמ"ר. אם נתכנן מאגרים בעלי עומק רב יותר, או עם הפרש גבהים גבוה יותר בין המאגר העליון לתחתון, ניתן יהיה להסתפק בשטח בהיקף מצומצם יותר. אם נקים על מאגרים אלו פאנלים סולאריים- נצמצם משמעותית את היקף השטחים הפתוחים שיוקרבו לטובת הפאנלים. בישראל מקודמים כיום מספר פרויקטים קטנים של אגירה שאובה: בצוק מנרה, בגלבוע ובכרמל.

אין ספק שפרויקט לאומי כזה יעלה כסף רב, הקמתו תימשך שנים רבות והוא צפוי להיתקל בבעיות ביצוע רבות (איתור שטחים בראש ובתחתית הרים שמתאימים לאגירה שאובה למרות מגבלות היישובים, התשתיות והשטחים הפתוחים הקיימים, למשל). עם זאת, פתרון זה יאפשר לישראל, לראשונה בתולדותיה, לייצר את רוב האנרגיה לה היא זקוקה, ללא תלות בגורמים חיצוניים.

פרופ' לוריא סבור שעד שלא יפותחו טכנולוגיות אחרות שפותרות את בעיית הייצור והאגירה של האנרגיות המתחדשות יש לייעד שטחים נרחבים במדינה לטובת הקמת מתקני הפקת אנרגיות מתחדשות ואגירה שאובה. ויפה שעה אחת קודם.

 

 ד"ר דניאל מדר