דפים

3 באוקטובר 2020

עתיד האנרגיה המתחדשת.

מאת: פרופ' מיכה קליין

אנרגיה מתחדשת היא החלום הטוב של העולם ובעיקר של כל הגופים ה"ירוקים".

מקורות האנרגיה המתחדשת מתחלקים לכמה סוגים:

1.חשמל הידרואלקטרי המופק מכוח המים הנופלים במפל טבעי או בסכר מלאכותי שנבנה על ידי האדם. במקור זה תיתכן אגירה, לא של החשמל, אלא של המים בעורף הסכר ושחרורם רק בזמן צריכה. על עיקרון זו פועלת גם טכניקת האנרגיה השאובה.

2.ניצול כוח הרוח . מקור זה מספק אנרגיה רק בזמן נשיבת הרוח היכולת לאגור אנרגיה קטנה מאד.

3.ניצול אנרגיה סולרית על ידי קולטים לסוגיהם. מספק אנרגיה רק בשעות היום. היכולת לאגור אנרגיה נמוכה מאד.

4.ניצול אנרגית הגלים. מקור זה יכול לספק אנרגיה רק כשיש גלים. היכולת לאגור אנרגיה נמוכה מאד.

5.ניצול הגאות והשפל. זה המקור היציב ביותר, שכן מחזור הגאות והשפל ידוע וקבוע ולא נתון למצבים אטמוספריים שונים. כדי לסובב טורבינה, לא משנה אם המים זורמים במעלה היבשה בגאות,  או זורמים מהיבשה לים בשפל. למרות הקביעות של תהליך זה, הוא כמעט ולא מנוצל .

6.אנרגיה גאו-טרמלית המנצלת את האנרגיה במקומות בהם קיימת שפיעת חום גדולה מתת הקרקע. באיסלנד לדוגמא, זהו מקור אנרגיה חשוב ביותר.

יש כאלה המצרפים למקורות אלה גם את הביו-גז, (אנרגיה הנוצרת בתהליך שריפה או תהליכי ריקבון של צומח). יש לזכור כי השימוש בביו-גז, משחרר לאטמוספירה את "גזי החממה", שהמלחמה נגדם היא מטרתם העיקרית של ה"ירוקים".

מקורות מספר 2,3,4 אינם קבועים ולכן מי שמתכננים את ניצולם, ממשיכים להישען על התחנות הקונבנציונליות לייצור אנרגיה, אך חוסכים שימוש באנרגיה קונבנציונלית, בשעות שיא הביקוש. דא-עקא, אי אפשר להפסיק את פעולתה של תחנה קונבנציונלית לייצור אנרגיה, בלחיצת על מתג, ולפיכך, היא פועלת 24 שעות ברציפות. מכאן, לא ניתן לוותר על פעולת התחנה הקונבנציונלית.

מקורות האנרגיה הקונבנציונלית הם: שריפת פחם, נפט ומוצריו, וגז.( אנרגיה ממקורות פוסיליים).

למקורות אלה יש לצרף את מקור נוסף: ניצול אנרגיה גרעינית.  שימוש באנרגיה זו מעורר חששות רבים בעולם, מאז הפצצת הערים הירושימה ונגסקי ,במלחמת העולם השנייה. יש לציין, שכ-71% מן האנרגיה החשמלית המיוצרת בצרפת, ( שהיא אחת מן המדינות המשפיעות בעולם) מקורו באנרגיה גרעינית.

לאחר שמנינו את המקורות השונים יש לסווגם לפי תרומתם לייצור החשמל העולמי.

איור 1. מציג את תרומת מקורות האנרגיה השונים למשק האנרגיה העולמי. הגרף מציג את השימוש באנרגיה ממקורות שונים בשנים 1990-2020 ומציג תחזית לשנים 2021-2040.

 ניתן לראות כי צפויה אומנם עלייה ביצור אנרגיה מתחדשת, אך שיעור תרומה זו לכלל היצור העולמי נשאר כמעט קבוע, כי גם הצריכה העולמית גדלה. חישוב מקורב מתוך גרף זה מראה, שבשנת 1990 הנפט הפחם והגז סיפקו 10 מתוך 12 טרהוואט/שנה, המהווים 83% מייצור האנרגיה הכולל. בשנת 2040 הנפט הפחם והגז יספקו 22 מתוך 27 טרהוואט/שנה יהוו 81%, מכלל ייצור האנרגיה.

איור 1. מקורות האנרגיה לשנים 1990-2040 בטרהוואט לשנה. מקור  International Energy Agency.

 

חלוקה זו של מקורות האנרגיה העולמית מוצגת גם "בגרף העוגה" המצורף, איור 2.

איור 2. מקורות האנרגיה בעולם בשנת 2015. 85% מן המקורות הם פוסיליים, 10% מהם מקורו באנרגיה מתחדשת.

התחזית כי בשנת 2040, 80% מכלל האנרגיה תסופק על ידי דלקים פוסיליים מוצגת גם בגרף העמודות, איור 3.

איור 3. גרף עמודות המתאר את השתנות מקורות האנרגיה בשנים .1919-2040 מקור בגוף האיור.

 

מאיור מס' 1 ניתן ללמוד, כי הצפי הוא, עלייה מתונה מאד בשימוש בנפט, ועלייה משמעותית בשימוש בפחם.

העלייה הצפויה בשימוש בפחם, מודגמת במפה המצורפת איור 4.

 

איור 4. 2,400 מכרות פחם חדשים ומתוכננים בחצי הכדור המזרחי. במפה מוצגים 1,892 פרויקטים מתוכננים,  בראש המפה מוזכרים 2400 שכן המפה היא ללא ארה"ב ורוסיה ודרום אמריקה

גם אם יצור האנרגיה המתחדשת יעלה פי 4.5 ( 450%) הוא יספק כמות קטנה מהצריכה הצפויה בשנת 2040 איור 5



איור 5 השוואה בין שיעור האנרגיה המתחדשת בשנת 2016 שיעורה הצפוי ב- 2040. 
מקור: (Internationl Energy Agency. World Energy Outlook 2017)  

מן הגרפים שלעיל, ניתן לראות כי מקורות האנרגיה המתחדשת אינם הפתרון לבעיות האנרגיה לטווח הארוך , שכן הצריכה הולכת ועולה, גם העולם הכלכלי הבין זאת,  ולכן ניכרת האטה בהשקעות כספיות ובמימון פרויקטים של אנרגיה מתחדשת. איור 6 

( ייתכן, שאפקט הקורונה, יגרור הורדה במחירי האנרגיה הקונבנציונלית ולכן יהיה פחות כדאי לממן אנרגיה מתחדשת)

איור 6. ההשקעה בפיתוח אנרגיה מתחדשת בשנים 2004-2019. ירידה בולטת נצפית בסין וגם במדינות אירופה. (מקור בגוף האיור).

נקודה אחרונה לדיון זה. במדינות בהן יכולת יצור האנרגיה הסולרית ואנרגית הרוח  גבוהה, המחיר של יחידת אנרגיה לצרכן גבוהה בהרבה מזו הקיימת במדינות שיכולת ייצור האנרגיה הסולרית והרוחית בהן נמוכה.(איור 7). נראה כי במדינות גרמניה ודנמרק בהן יכולת הייצור לכל נפש גבוהה, המחיר גבוה פי ארבע, לעומת קנדה וארצות הברית, שם יכולת הייצור  לכל נפש קטנה בהרבה.


איור 7. מחיר ייצור החשמל, האנרגיה הסולרית ואנרגית הרוח לצרכן במדינות נבחרות,  לעומת יכולת הייצור של אנרגיה זו לנפש.

סיכום.

ברור כי ייצור האנרגיה המתחדשת בעולם עולה. עם זאת, הצריכה הכללית עולה גם היא בקצב גדול יותר מקצב ייצור האנרגיה המתחדשת.

מכאן, גם בעתיד ,אספקת אנרגיה מדלקים פוסיליים תעלה. ייתכן שהגז יחליף את הפחם והנפט אך זו החלפה "בתוך המשפחה". הטענה לפיה האנרגיה המתחדשת היא פתרון בעיית האנרגיה לטווח הארוך, היא בבחינת זריית חול בעיניים. שינוי התפיסה העולמית ביחס לאנרגיה גרעינית יכול לשנות את התמונה.

2 comments:

ביולוג ירושלמי אמר/ה...

תודה רבה על המאמר ועל הנתונים.
אין מנוס... המין האנושי מתפתח, רמת החיים עולה ולכן נדרשת יותר אנרגיה (שהיא הסם של כל איכות חיים "מערבית" עלי אדמות).
גם אם המין האנושי יפסיק להתרבות ויגיע לשיעור תחלופה של 0, עדיין אנשים יצטרכו יותר חשמל כי כנראה שמי שכן חי/יחיה רמת החיים שלו כמעט תמיד תעלה ויצרוף יותר אנרגיה.
בעיה.

יעקב אמר/ה...

"רמת החיים שלו כמעט תמיד תעלה ויצרוך יותר אנרגיה"
התכניות והחוקים על אפס פליטות שהתקבלו, למשל, בבריטניה וגרמניה - מניחים שצריכת האנרגיה ב 2050 תהיה קטנה ב 40% מאשר היום.
הם לא כותבים זאת - אבל המשתמע - רמת חיים יותר נמוכה. זה מה שמתכננים לנו ומיעדים לנו. קוראים לזה גם "שינוי באורח החיים" (שינוי לרעה).

בניגוד לאפס-פליטות - קיטון ברמת החיים היא מטרה שניתן להשיג בקלות, וזה מה שיהיה על פי המדיניות הנהוגה היום.