אנרגיה מתחדשת הופכת לנושא חשוב יותר ויותר בעולם של ימינו. בנוסף לעליית העלות של דלקים מאובנים והאיום של שינויי אקלים, חלו התפתחויות חיוביות בתחום זה הכוללות שיפור ביעילות כמו גם ירידת מחירים.
כל זה הגביר את הביקוש לאנרגיה חלופית והאיץ את המעבר לכיוון שיטות נקיות יותר ויותר בר קיימא של חשמל. עם זאת, חשוב לציין כי הם סוגים רבים - ביומסה, סולארית, רוח, גאות ושפל גאוטרמי - ולכל אחד מהם חלק משלה של יתרונות וחסרונות.
ביומסה:
הצורה הנפוצה ביותר של אנרגיה מתחדשת היא ביומסה. ביומסה פשוט מתייחסת לשימוש בחומרים אורגניים ולהמרתם לצורות אנרגיה אחרות בהן ניתן להשתמש. למרות שצורות מסוימות של ביומסה שימשו במשך מאות שנים - כמו שריפת עץ - שיטות אחרות וחדשות יותר, מתמקדות בשיטות שאינן מייצרות פחמן דו חמצני.
לדוגמה, ישנם דלקים ביו בוערים נקיים המהווים אלטרנטיבה לנפט וגז. בשונה מדלקים מאובנים, המיוצרים על ידי תהליכים גיאולוגיים, דלק ביולוגי מיוצר באמצעות תהליכים ביולוגיים - כמו חקלאות ועיכול אנאירובי. דלקים נפוצים הקשורים לתהליך זה הם ביו-אתנול, שנוצר על ידי תסיסה של פחמימות שמקורן בגידולי סוכר או עמילן (כמו תירס, קנה סוכר או סורגום מתוק) ליצירת אלכוהול.
דלק ביולוגי נפוץ נוסף ידוע בשם ביו-דיזל המיוצר משמנים או שומנים באמצעות תהליך המכונה טרנס-אסטרציה - שם מחליפים מולקולות חומצות לאלכוהול בעזרת זרז. דלקים מסוג זה הם אלטרנטיבות פופולריות לבנזין, וניתן להישרף בכלי רכב שהוסבו לרוץ עליהם.
אנרגיה סולארית:
אנרגיה סולארית (המכונה פוטו-וולטאיקה) היא אחד המקורות הפופולריים והצומחים ביותר לאנרגיה חלופית. כאן התהליך כולל תאים סולאריים (העשויים בדרך כלל מפרוסות סיליקון גבישיים) הנשענים על אפקט הפוטו-וולטאי (PV) כדי לקלוט פוטונים ולהמיר אותם לאלקטרונים. בינתיים, אנרגיה סולארית-תרמית (צורה אחרת של אנרגיה סולארית) מסתמכת על מראות או עדשות כדי לרכז שטח גדול של אור שמש, או אנרגיה תרמית סולארית (STE), על שטח קטן (כלומר תא סולרי).
בתחילה, כוח פוטו-וולטאי שימש רק לפעולות קטנות עד בינוניות, החל ממכשירים המונעים באמצעות שמש (כמו מחשבונים) למערכים ביתיים. עם זאת, מאז שנות השמונים הפכו תחנות כוח סולאריות מרוכזות למסחר הרבה יותר נפוצות. לא רק שהם מקור אנרגיה זול יחסית שבו כוח הרשת אינו נוח, יקר מדי, או סתם אינו זמין; עלייה ביעילות התאים הסולאריים וירידה במחירים הופכת את אנרגיה סולארית לתחרותית עם מקורות כוח קונבנציונליים (כלומר דלקים מאובנים ופחם).
כיום משתמשים יותר ויותר באנרגיה סולארית במצבים המחוברים לרשת כדרך להזין אנרגיה נמוכה בפחמן לרשת. עד 2050, סוכנות האנרגיה הבינלאומית צופה כי אנרגיה סולארית - כולל פעולות STE ו- PV - תהווה מעל 25% מהשוק, מה שהופך אותו למקור החשמל הגדול בעולם (כאשר מרבית ההתקנות נפרסות בסין ובהודו).
אנרגיית רוח:
כוח רוח משמש במשך אלפי שנים לדחיפת מפרשים, טחנות רוח כוח או לייצור לחץ למשאבות מים. רתימת הרוח לייצור חשמל הייתה נושא המחקר מאז סוף המאה ה -19. עם זאת, רק במאמצים גדולים למצוא מקורות כוח חלופיים במאה ה -20 הפכה כוח הרוח למוקד המחקר והפיתוח הניבים.
בהשוואה לצורות אחרות של אנרגיה מתחדשת, כוח הרוח נחשב לאמין ויציב מאוד, מכיוון שהרוח עקבית משנה לשנה ואינה פוחתת בשעות השיא של ביקוש. בתחילה, הקמת חוות רוח הייתה מיזם יקר. אך בזכות השיפורים האחרונים, כוח הרוח החל לקבוע את מחירי השיא בשוקי האנרגיה הסיטונאיים ברחבי העולם וחתך להכנסות ורווחי ענף הדלק המאובנים.
על פי דוח שפרסם משרד האנרגיה במרץ האחרון, גידול כוח הרוח בארצות הברית יכול להוביל למשרות מיומנות עוד יותר בקטגוריות רבות. הכותרת "חזון רוח: עידן חדש לכוח הרוח בארצות הברית" מציינת כי עד שנת 2050 התעשייה יכולה להוות עד 35% מייצור החשמל בארה"ב.
בנוסף, בשנה שעברה התכנסו המועצה העולמית לאנרגיית הרוח וגרינפיס אינטרנשיונל כדי לפרסם דוח שכותרתו "Global Wind Energy Outlook 2014". בדוח זה נכתב כי ברחבי העולם כוח הרוח יכול לספק עד 25 עד 30% מהחשמל העולמי עד שנת 2050. בעת כתיבת הדו"ח, התקנות מסחריות ביותר מ- 90 מדינות היו בעלות קיבולת כוללת של 318 ג'יגה וואט (GW), כ -3% מההיצע העולמי.
כוח גאות:
בדומה לכוח הרוח, כוח הגאות נחשב כמקור פוטנציאלי לאנרגיה מתחדשת מכיוון שהגאות והשפל יציבה וצפויה. ממש כמו טחנות רוח, טחנות גאות שימשו מאז ימי רומא העתיקה ובימי הביניים. מים נכנסים אוחסנו בבריכות גדולות, וכאשר הגאות והשפל התהפכו גלגלי מים שיצרו כוח מכני לטחינת תבואה.
רק במאה ה -19 הוחל בארה"ב ובאירופה תהליך השימוש במים נופלים וסבב טורבינות לייצור חשמל. ורק מאז העשרים הוחלפו פעולות מסוג זה לבנייה לאורך קווי חוף ולא רק לנהרות.
באופן מסורתי, כוח הגאות סבל מעלות גבוהה יחסית ומזמינות מוגבלת של אתרים עם טווחי גאות ושפל מהירים מספיק. עם זאת, התפתחויות ושיפורים טכנולוגיים רבים שנעשו לאחרונה, הן בתחום הטכנולוגיה והן בטכנולוגיית הטורבינה, מצביעים על כך שהזמינות הכוללת של כוח גאות ושפל עשויה להיות גבוהה בהרבה ממה שהונח בעבר, וכי עלויות כלכליות וסביבתיות עשויות להיות מורידות לרמות תחרותיות.
תחנת הכוח הגאות והשפל הגדולה בעולם היא תחנת הכוח Rance Tidal בצרפת, שהופעלה בשנת 1966. ובאורקני, סקוטלנד, הוקם המתקן הראשון בעולם לבדיקת האנרגיה הימית - המרכז האירופי לאנרגיה ימית (EMEC). בשנת 2003 לפתח את התעשייה של אנרגיית הגלים והגאות והשפל בבריטניה.
בשנת 2015, תחנת כוח הגל המחוברת לרשת הראשונה בעולם (CETO, הקרויה על שם אלת הים היוונית) יצאה לאינטרנט מול חופי מערב אוסטרליה. תחנת כוח זו, שפותחה על ידי קרנגי גל אנרגיה, פועלת מתחת למים ומשתמשת במצופים תת-ימיים בכדי לשאוב סדרה של משאבות המיועדות לקרקעית הים, שבתורן מייצרת חשמל.
גיאותרמית:
חשמל גיאותרמי הוא צורה אחרת של אנרגיה חלופית הנחשבת כבת קיימא ואמינה. במקרה זה, אנרגיית החום נגזרת מכדור הארץ - לרוב ממוליכי מאגמה, מעיינות חמים או זרימת הידרותרמיות - כדי לסובב טורבינות או לחימום מבנים. זה נחשב אמין מכיוון שכדור הארץ מכיל 1031 אנרגיית חום בג'ואלים, הזורמת באופן טבעי אל פני השטח באמצעות הולכה בקצב של 44.2 טרה-וואט (TW) - יותר מכפולת צריכת האנרגיה הנוכחית של האנושות.
חסרון אחד הוא העובדה שהאנרגיה הזו מפוזרת, וניתן לרתום אותה בזול במקומות מסוימים. עם זאת, באזורים מסוימים בעולם, כמו איסלנד, אינדונזיה ואזורים אחרים עם רמות פעילות גאותרמיות גבוהות, זוהי דרך נגישה וחסכונית בקלות להפחתת התלות בדלקים מאובנים ופחם לייצור חשמל. מדינות המפיקות יותר מ -15 אחוז מהחשמל שלהן ממקורות גיאותרמיים כוללות את אל סלבדור, קניה, הפיליפינים, איסלנד וקוסטה ריקה.
נכון לשנת 2015, יכולת הכוח הגיאו-תרמי העולמי מסתכמת ב -12.8 ג'יגה-וואט (GW), שצפויה לצמוח ל -14.5 עד 17.6 ג'יגה-וואט עד 2020. זאת ועוד, התאחדות האנרגיה הגאותרמית (GEA) מעריכה שרק 6.5 אחוזים מכלל הפוטנציאל הגלובלי היה עד כה הוחלף, בעוד ש- IPCC דיווח כי פוטנציאל הכוח הגיאותרמי יהיה בטווח של 35 ג'יגה-וואט עד 2 ט"ו.
סוגיות עם אימוץ:
בעיה אחת עם צורות רבות של אנרגיה מתחדשת היא שהן תלויות בנסיבות הטבע - רוח, אספקת מים ואור שמש מספיק - שיכולים להטיל מגבלות. נושא נוסף היה ההוצאה היחסית של צורות רבות של אנרגיה חלופית בהשוואה למקורות מסורתיים כמו נפט וגז טבעי. עד לא מזמן, מפעלים המונעים באמצעות פחם או מונע נפט היו זולים יותר מאשר להשקיע מיליונים בבניית פעולות סולאריות, רוח, גאות ושפל או גיאותרמיות גדולות.
עם זאת, שיפורים מתמשכים שבוצעו בייצור תאים סולאריים, טורבינות רוח וציוד אחר - שלא לדבר על שיפורים שנעשו בכמות האנרגיה המיוצרת - הביאו לצורות רבות של אנרגיה חלופית לתחרות עם שיטות אחרות. בכל העולם צעדים מדינות וקהילות כדי להאיץ את המעבר לעבר שיטות נקיות יותר, בר קיימא ומספקות את עצמן יותר.
כתבנו מאמרים מעניינים רבים בנושא אנרגיה חלופית במגזין החלל. הנה מהי אנרגיה חלופית ?, מהי אנרגיה סולארית? והיכן נובעת אנרגיה גיאותרמית? האם העולם יכול לפעול על אנרגיה סולארית ורוח ?, וקציר אנרגיה סולארית מהחלל.
כדאי גם לבדוק את פרויקט המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת ומדיניות האנרגיה המתחדשת.
באסטרונומיה קאסט יש גם פרק בנושא. הנה פרק 51: כדור הארץ.
מקורות:
- ויקיפדיה - אנרגיה מתחדשת
- מינהל מידע על אנרגיה בארה"ב - דלקים מתחדשים ואלטרנטיביים
