בשנים האחרונות, אנרגיה חלופית הייתה נושא לעניין ולוויכוחים עזים. הודות לאיום של שינויי האקלים, והעובדה שהטמפרטורות הממוצעות העולמיות ממשיכות לעלות שנה אחר שנה, הדחף למצוא צורות אנרגיה שיפחיתו את התלות האנושות בדלקים מאובנים, פחם ושיטות מזהמות אחרות, התגבר באופן טבעי.
בעוד שרוב המושגים לאנרגיה חלופית אינם חדשים, רק בעשורים האחרונים הנושא הפך לדוחק. ובזכות שיפורים בטכנולוגיה ובייצור, העלויות של רוב צורות האנרגיה החלופית ירדו בזמן שהיעילות גדלה. אבל מהי אנרגיה חלופית, ומה הסבירות שהיא תהפוך למיינסטרים?
הַגדָרָה:
מטבע הדברים, יש ויכוח מה המשמעות של 'אנרגיה חלופית' ועל מה ניתן ליישם אותה. מצד אחד, המונח יכול להתייחס לצורות של אנרגיה שאינן מגדילות את טביעת הרגל הפחמנית של האנושות. מבחינה זו, זה יכול לכלול דברים כמו מתקנים גרעיניים, כוח הידרואלקטרי, ואפילו דברים כמו גז טבעי ו'פחם נקי'.
פאנלים סולאריים למגורים בגרמניה. קרדיט: Wikimedia Commons/ Sideka Solartechnik
מצד שני, המונח משמש גם להתייחס למה שנחשבים כיום לשיטות אנרגיה לא מסורתיות - כמו שמש, רוח, גיאותרמית, ביומסה ותוספות אחרונות אחרות. סוג זה של סיווג שולל שיטות כמו הידרואלקטריות, שקיימות כבר יותר ממאה שנה ולכן הן נפוצות למדי לאזורים מסוימים בעולם.
גורם נוסף הוא שמקורות אנרגיה חלופיים נחשבים ל'נקיים', כלומר אינם מייצרים מזהמים מזיקים. כפי שכבר צוין, זה יכול להתייחס לפחמן דו חמצני אך גם לפליטות אחרות כמו פחמן חד חמצני, דו תחמוצת גופרית, תחמוצת חנקן ועוד. במסגרת הפרמטרים הללו, אנרגיה גרעינית אינה נחשבת למקור אנרגיה חלופי מכיוון שהיא מייצרת פסולת רדיואקטיבית שהיא רעילה ביותר ויש לאחסן אותה.
עם זאת, בכל המקרים, המונח משמש כדי להתייחס לצורות של אנרגיה שיבואו להחליף דלק מאובנים ופחם כצורת הפקת האנרגיה השלטת בעשורים הקרובים.
סוגי אנרגיה חלופית:
באופן קפדני, ישנם סוגים רבים של אנרגיה חלופית. שוב, הגדרות הופכות להיות קצת נקודת תקיעה, והמונח שימש בעבר כדי להתייחס לכל שיטה שנחשבה אז לא מיינסטרים. אבל יישום המונח באופן נרחב לחלופות לפחם ולדלקים מאובנים, הוא יכול לכלול אחד או את כולם מהבאים:
הידרואלקטריות:הכוונה היא לאנרגיה שנוצרת על ידי סכרים הידרואלקטרים, שבהם מים נופלים (כלומר נהרות או תעלות) מועברים דרך מכשיר לסובב טורבינות ולייצר חשמל.
תחנת כוח גרעינית, המשחררת קיטור חם כתוצר לוואי של תהליך הביקוע האיטי שלה. קרדיט: ויקיפדיה Commons/Emmelie Callewaert
כוח גרעיני:אנרגיה המופקת באמצעות תגובות ביקוע איטי. מוטות של אורניום או יסודות רדיואקטיביים אחרים מחממים מים ליצירת קיטור, שבתורו מסובב טורבינות לייצור חשמל.
אנרגיה סולארית:אנרגיה שנרתמה ישירות מהשמש, שבה תאים פוטו-וולטאיים (המורכבים בדרך כלל ממצע סיליקון, ומסודרים במערכים גדולים) ממירים את קרני השמש ישירות לאנרגיה חשמלית. במקרים מסוימים, החום המופק מקרני השמש נרתם להפקת חשמל גם כן, הידוע ככוח שמש-תרמי.
אנרגיית רוח:אנרגיה הנוצרת על ידי זרימת אוויר, שבה טורבינות רוח גדולות מסובבות על ידי רוח כדי לייצר חשמל.
כוח גיאוטרמי:אנרגיה הנוצרת מחום וקיטור המופקים מפעילות גיאולוגית בקרום כדור הארץ. ברוב המקרים, זה מורכב מצינורות המוצבים באדמה מעל אזורים פעילים גיאולוגית כדי לתעל קיטור דרך טורבינות, ובכך לייצר חשמל.
כוח גאות:אנרגיה הנוצרת על ידי רתמות גאות ושפל הממוקמות סביב קווי החוף. כאן, השינויים היומיומיים בגאות והשפל גורמים למים לזרום הלוך ושוב דרך טורבינות, לייצור חשמל שמועבר לאחר מכן לתחנות כוח לאורך החוף.
ביומסה:הכוונה היא לדלקים שמקורם בצמחים וממקורות ביולוגיים - כלומר אתנול, גלוקוז, אצות, פטריות, חיידקים - שיכולים להחליף בנזין כמקור דלק.
מֵימָן:אנרגיה המופקת מתהליכים הכוללים גז מימן. זה יכול לכלול ממירים קטליטיים, שבהם מולקולות מים מתפרקות ומתאחדות מחדש על ידי אלקטרוליזה; תאי דלק מימן, שבהם הגז משמש להנעת מנועי בעירה פנימית או מחומם ומשמש לסובב טורבינות; או היתוך גרעיני, שבו אטומים של מימן מתמזגים בתנאים מבוקרים כדי לשחרר כמויות מדהימות של אנרגיה.
הכור Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) במרכז Culham for Fusion Energy (בריטניה). קרדיט: CCFE
אנרגיה חלופית ומתחדשת:
במקרים רבים, מקורות אנרגיה חלופיים הם גם מתחדשים. עם זאת, המונחים אינם ניתנים להחלפה לחלוטין, בשל העובדה שהרבה צורות של אנרגיה חלופית מסתמכות על משאב סופי. לדוגמה, כוח גרעיני מסתמך על אורניום או יסודות כבדים אחרים שיש לכרות.
בינתיים, כוח רוח, שמש, גאות ושפל, גיאותרמית והידרואלקטרית מסתמכים כולם על מקורות מתחדשים לחלוטין. קרני השמש הן מקור האנרגיה השופע מכולם, ולמרות שהן מוגבלות על ידי מזג האוויר ודפוסי יום, הן רב-שנתיים - ולכן בלתי נדלות מנקודת מבט תעשייתית. הרוח היא גם קבועה, הודות לסיבוב כדור הארץ ולשינויי הלחץ באטמוספירה שלנו.
התפתחות:
נכון לעכשיו, אנרגיה חלופית עדיין בחיתוליה. עם זאת, תמונה זו משתנה במהירות, עקב שילוב של לחץ פוליטי, אסונות אקולוגיים כלל עולמיים (בצורת, רעב, שיטפונות, פעילות סערה) ושיפורים בטכנולוגיית אנרגיה מתחדשת.
לדוגמה, נכון לשנת 2015, צורכי האנרגיה של העולם עדיין סופקו בעיקר על ידי מקורות כמו פחם (41.3%) וגז טבעי (21.7%). כוח הידרואלקטרי וכוח גרעיני היוו 16.3% ו-10.6%, בהתאמה, בעוד ש'אנרגיה מתחדשת' (כלומר שמש, רוח, ביומסה וכו') היוו רק 5.7%.
בדנמרק, כוח הרוח מהווה 28% מייצור החשמל והיא זולה יותר מכוח הפחם. קרדיט: denmark.dk
זה ייצג שינוי משמעותי משנת 2013, אז הצריכה העולמית של נפט, פחם וגז טבעי עמדה על 31.1%, 28.9% ו-21.4%, בהתאמה. כוח גרעיני והידרואלקטרי היוו 4.8% ו-2.45, בעוד שמקורות מתחדשים היוו רק 1.2%.
כמו כן, חלה עלייה במספר ההסכמים הבינלאומיים בנוגע לבלימת השימוש בדלק מאובנים ופיתוח מקורות אנרגיה חלופיים. אלה כוללים את הוראת אנרגיה מתחדשת נחתם על ידי האיחוד האירופי ב-2009, שקבע יעדים לשימוש באנרגיה מתחדשת עבור כל המדינות החברות לשנת 2020.
בעיקרון, ההסכם קבע כי האיחוד האירופי ממלא לפחות 20% מסך צורכי האנרגיה שלו באנרגיה מתחדשת עד 2020, וכי לפחות 10% מדלקי התחבורה שלהם מגיעים ממקורות מתחדשים עד 2020. בנובמבר 2016, הנציבות האירופית תיקנה את אלה יעדים, הקובעים שמינימום 27% מצורכי האנרגיה של האיחוד האירופי מגיעים ממקורות מתחדשים עד 2030.
בשנת 2015, אמנת המסגרת של האומות המאוחדות בנושא שינויי אקלים (UNFCCC) התכנסה בפריז כדי להמציא מסגרת להפחתת גזי חממה ומימון אנרגיה חלופית שתיכנס לתוקף עד 2020. זה הוביל ל הסכם פריז , אשר אומצה ב-12 בדצמבר 2015 ונפתחה לחתימות ב-22 באפריל (יום כדור הארץ), 2016, במטה האו'ם בניו יורק.
קראפלה, תחנת כוח גיאותרמית הממוקמת באיסלנד. קרדיט: ויקיפדיה Commons / Ásgeir Eggertsson
מספר מדינות ומדינות צוינו גם הן בהובלתן בתחום של פיתוח אנרגיה חלופית. לדוגמה, בדנמרק, כוח הרוח מספק עד 140% מהביקוש של המדינה לחשמל , כשהעודף מסופק למדינות שכנות כמו גרמניה ושוודיה.
איסלנד, הודות למיקומה בצפון האוקיינוס האטלנטי והרי הגעש הפעילים שלה, השיגה הסתמכות של 100% על אנרגיה מתחדשת עד 2012 באמצעות שילוב של הידרואלקטריות וכוח גיאותרמי. בשנת 2016, מדיניותה של גרמניה להפסיק את ההסתמכות על נפט וכוח גרעיני הביאה לכך שהמדינה הגיעה לציון דרך 15 במאי, 2016 - שבו כמעט 100% מהביקוש שלה לחשמל הגיע ממקורות מתחדשים.
מדינת קליפורניה עשתה גם כן צעדים מרשימים בכל הקשור להסתמכות על אנרגיה מתחדשת בשנים האחרונות. ב 2009, 11.6 דקות לא מכל החשמל במדינה הגיע ממשאבים מתחדשים כמו רוח, שמש, גיאותרמית, ביומסה ומתקנים הידרואלקטרים קטנים. הודות למספר תוכניות המעודדות מעבר למקורות אנרגיה מתחדשים, ההסתמכות הזו עלה ל-25% עד 2015.
בהתבסס על שיעורי האימוץ הנוכחיים, הסיכויים ארוכי הטווח לאנרגיה חלופית הם חיוביים ביותר. לפי א דו'ח 2014 על ידי סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA), אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית ואנרגיה תרמית סולארית יהוו 27% מהביקוש העולמי עד 2050 - מה שהופך אותו למקור האנרגיה היחיד הגדול ביותר. באופן דומה, דו'ח משנת 2013 על אנרגיית רוח הצביעו על כך שעד 2050, הרוח יכולה להוות עד 18% מהביקוש העולמי.
של ה-IEA World Energy Outlook 2016 טוען גם שעד שנת 2040, גז טבעי, רוח ושמש יקפילו על פחם ונפט כמקורות האנרגיה השולטים. ויש אפילו שמרחיקים לכת ואומרים כי - הודות להתפתחויות בטכנולוגיית אנרגיה סולארית, רוח והיתוך - דלקים מאובנים יתיישנו עד 2050 .
כמו בכל דבר, אימוץ האנרגיה החלופית היה הדרגתי. אבל הודות לבעיה ההולכת וגוברת של שינויי אקלים והביקוש הגובר לחשמל ברחבי העולם, קצב האימוץ של שיטות נקיות ואלטרנטיביות הפך אקספוננציאלי בשנים האחרונות. מתישהו במהלך המאה הזו, האנושות עשויה להגיע לנקודה של הפיכת פחמן ניטרלי, ולא רגע מוקדם מדי!
כתבנו מאמרים רבים על אנרגיה חלופית ליקום היום. הנה מהם הסוגים השונים של אנרגיה מתחדשת? , מהי אנרגיה סולארית? , כיצד פועלת טורבינת רוח? , האם העולם יכול לפעול על אנרגיה סולארית ורוח? , מאיפה מגיע כוח גיאותרמי? ו פשרות מובילות לשינויי אקלים .
אם תרצה מידע נוסף על אנרגיה חלופית, בדוק את גידולי אנרגיה חלופית בחלל . והנה קישור ל טכנולוגיות אנרגיה חלופיות לשליטה בשינויי האקלים .
הקלטנו גם פרק של אסטרונומיה על כדור הארץ. תקשיב כאן, פרק 51: כדור הארץ .
מקורות: