אנרגיית גלים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

אנרגיית גלים (נקראת גם כוח גל), היא סוג של אנרגיה מתחדשת, המשמשת לביצוע סוגים שונים של עבודה, בין היתר ייצור חשמל.

גלי הים נוצרים כתוצאה מהרוחות המנשבות מעל פני הים. כאשר הרוח נושבת על פני מי האוקיינוס, חלק מהאנרגיה הקינטית האצורה ברוח עובר למים ונוצרים גלים. בגלים אצורה אנרגיה פוטנציאלית, המתבטאת בהפרש הגובה בין שיא הגל לתחתיתו. גודלה של האנרגיה תלוי בשני גורמים עיקריים: עוצמת הרוחות ומרחק הרוח מקו החוף. תלות זו גורמת לכך שהאנרגיה הפוטנציאלית האצורה בגלי הים משתנה כתלות באקלים ועונות השנה, ובמיקום הגאוגרפי. הגלים משמשים כנשא לאנרגיה על פני שטח האוקיינוס, כאשר האנרגיה היא שנעה לאורך פני שטח האוקיינוס ולא המים עצמם. מכיוון שהאנרגיה שנושא הגל היא אנרגיה מכנית, ההפיכה שלה לאנרגיה חשמלית מבוצעת על ידי שימוש במכשור מתקדם הממוקם על פני שטח האוקיינוס, קולט את האנרגיה הנפלטת מהתנועות המחזוריות של הגלים (בעליית וירידתם)[1] והופך אותן לאנרגיה חשמלית.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בשנת 1799 המציאו פייר-סימון ג'רארד (אנ'), מהנדס מכונות צרפתי, ובנו סימון פטנט להפקת אנרגיה מגלי הים של האוקיינוס. הם ייצרו מכונה הלוכדת את האנרגיה המיוצרת על ידי גלי הים והשתמשו באנרגיה זו לצורך תפעול מכונות שונות על גבי ספינות. הרעיון התבסס על חיבור קורות לספינות מלחמה וניצול תנודות הספינה על פני מי האוקיינוס להנעת קורות אלו שתפקדו כמנופים. באמצעות תנועת המנוף ניתן היה לספק אנרגיה, אשר שימשה לתפעולן של מכונות רבות על סיפון האוניה עצמה.

בין השנים 1940 ל-1950 פיתח יושיו מסודה, מפקד חיל הים היפני לשעבר מספר טכנולוגיות שמטרתן הייתה ללכוד את אנרגיית הגלים. יושידו נחשב ל"אבי אנרגיית הגלים המודרנית" [2]

משבר הנפט בשנות השבעים היה נקודת מפנה עבור ענף האנרגיה באופן כללי, אז החלו מומחים לחפש מקורות אנרגיה חלופיים, אשר יאפשרו להימנע מלהסתמך על הפקת אנרגיה מתעשיית הנפט בלבד. בין הטכנולוגיות שנחקרו היה גם השימוש באנרגיית גלי האוקיינוס. בין החוקרים הבולטים בתחום בשנים אלו היה פרופסור להנדסה בשם סטיבן סאלטר (אנ') מאוניברסיטת אדינבורו. סאלטר המציא מתקן הידוע בשם "הברווז המהנהן" או "ברווז אדינבורו" (אנ') שמטרתו הייתה להמיר אנרגיית גלים לחשמל.[3]

לקראת שנות השמונים ותום משבר הנפט, דעך הביקוש והעניין המחקרי באנרגיית הגלים. מבחינה טכנולוגית התקלות המערכתיות גבו מחיר כלכלי גבוה, הטכנולוגיה לא הייתה בשלה ולכן הפקת אנרגיה בדרך זו הייתה פחות יעילה. מתקנים שהומצאו באותה עת לא הוכיחו את עצמם כיעילים מספיק.[4]

הצורך במציאת מקורות אנרגיה חלופיים וחדשניים לא נעלם, ולפיכך בשנות התשעים החלו מחקרים משמעותיים ובוצעו מספר פרויקטים מעשיים בפועל. מספר הפטנטים שפורסמו בתחום אנרגיית הגלים בין השנים 2009–2013 עמד על כ-150.[5]

אנרגיית גלי הים בעולם[עריכת קוד מקור | עריכה]

מפת פוטנציאל אנרגיית הגלים העולמית. האזורים המסומנים בצבעים צהובים-אדומים הם האזורים בעלי הפוטנציאל הגבוה ביותר להפקת אנרגיה. אזורים אלו פזורים לאורך חופים שונים ברחבי העולם.
מפת פוטנציאל אנרגיית הגלים העולמית. האזורים המסומנים בצבעים צהובים-אדומים הם האזורים בעלי הפוטנציאל הגבוה ביותר להפקת אנרגיה. אזורים אלו פזורים לאורך חופים שונים ברחבי העולם.

בחופים המערביים של ארצות הברית, אירופה, יפן וניו זילנד יש אתרים בעלי פוטנציאל גבוה להפקת אנרגיה של גלי ים. בסוכנות האנרגיה הבינלאומית, מעריכים כי הפוטנציאל העולמי של אנרגיית הגלים גדול פי 8 מצריכת האנרגיה הממוצעת השנתית של גרמניה. הפוטנציאל האנרגטי השנתי התאורטי של גלים בחופי ארצות הברית מוערך בכ-2.64 טריליון קילוואט-שעה, שהם שווי ערך לכ-64% מייצור החשמל האמריקני בשנת 2019.

דוגמה בולטת לשימוש בטכנולוגיה היא בארצות הברית, שם רבים ממוקדי האנרגיה הרלוונטיים נמצאים בקרבה יחסית לחוף. קרבה זו מאפשרת חיבור קל יחסית למתקנים בהם ממירים את האנרגיה החשמלית ממקור ההזנה אל הצרכן. הקרבה אל החוף מאפשרת יישום פשוט יחסית, ולכן ארצות הברית מקדמת ומפתחת ענף זה בקצב מתמיד. נכון לשנת 2020, מספקת אנרגיית גלי הים בארצות הברית כשישה אחוזים[1] מהצריכה של כל אוכלוסיית המדינה. [6]

פרויקטים של אנרגיית גלים פועלים גם באוסטרליה, קנדה, צרפת, יפן, קוריאה, ובריטניה.[7][8]

הפקת חשמל מגלי הים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מערכת קיימת להפקת חשמל מגלי הים פועלת באמצעות מערכת של מצופים ועזרים נוספים, הממירות את אנרגיית הגלים לחשמל.[9] מספר כוחות שונים פועל על המצופים: כוח גלי הים, השינויים במפלס ובזרימת המים, אפקט נעילת האוויר ואפקטים נוספים. כל הנ"ל תורמים לתהליך המרת האנרגיה.

מערכת חיישנים מנטרת באופן קבוע את הפעילות של תת-המערכות השונות, כמו גם את תנאי הסביבה והאוקיינוס. כתוצאה מכך, בכל עת ובזמן אמת המידע שנאסף מגיע אל מערכות הבקרה ביבשה. למערכות החיישנים יש את היכולת לחוש בסופה מתקרבת, ולשנות את גובה המצופים באופן ממוכן (השקעתם במים או העלאתם מעל גובה פני המים), לשם הגנה עליהם מנזקי הסופה.

אנרגיית תנועת המצופים מומרת ביבשה ללחץ הידראולי, אשר מפעיל גנרטור, המייצר אנרגיית חשמל.

לצורך שמירה על אמינות המערכת - רק רכיבים חיוניים שלה ממוקמים במים. אלה הם המצופים ובוכנות הידראוליות. יתר הרכיבים של המערכת ממוקמים ביבשה.

יתרונות אנרגיית גלי הים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • אנרגיית הגלים היא משאב אין-סופי, היא מתקיימת באופן טבעי ללא התערבות, דבר המאפשר ניצול שלה בכל זמן נתון, והופך אותה ליעילה ואמינה. ניצול של אנרגיה הגלים אינו פוגע בגלים עצמם, ולכן המשאב אינו מידלדל.
  • דפוס התנהגות וההופעה של גלי הים צפוי וניתן לחזוי.
  • הגלים נוצרים ונעים ביום ובלילה באופן מחזורי ונושאים איתם אנרגיה הניתנת לניצול. לאנרגיות מתחדשות אחרות כגון אנרגיה סולרית ואנרגיית רוח הן צפויות פחות, משום שקרינת השמש תלויה במידת העננות, ואילו אנרגיית הרוח תלויה במהירותן המשתנה של הרוחות במהלך היום, ועשויה לדעוך לרמה שאינה מאפשרת הפקת אנרגיה.
  • אנרגיית הגלים היא מקור אנרגיה נקי לחלוטין, והיא אינה גורמת לזיהום סביבתי מכל סוג או לפליטת גזי חממה לאטמוספירה בתהליך הפקתה.
  • הפיזור הגאוגרפי של הפוטנציאל להפקת אנרגיה מגלי הים מהווה מקור פוטנציאלי לצמיחה כלכלית באזורים מרוחקים ומבודדים ברחבי העולם. יישום של טכנולוגיות מתקדמות אלו באזורים מרוחקים עשוי ליצור הזדמנויות לאוכלוסיות באזורים אלו להשתלב בענפים מתפתחים על מנת למנף את הכלכלה.[10]

חסרונות אנרגיית גלי הים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • תחזוקת הציוד והטכנולוגיה הנדרשת להפקת אנרגיית גלי הים יקרות מאוד, מאחר שהטכנולוגיה עדיין לא מפותחת ורחוקה מלהגיע לשיאה. בשלב זה עדיין קשה להעריך את העלות הכלכלית הנדרשת לפיתוח ענף זה.[11]
  • גודל הגלים תלוי בגובה הגל וברוחבו, והוא אינו צפוי במקרים בהם ממדי הגל גדולים משמעותית מהממוצע. מקרים כאלו עלולים להביא לפגיעה חמורה בציוד המותקן, כגון הרס ושבירה של טורבינות. הנזק הנגרם לציוד עשוי להיות יקר לתיקון, ובנוסף לו נגרם נזק כלכלי נוסף עקב עיכוב/עצירה באספקת החשמל לתחנת הייצור. [12]
  • בתהליך ההקמה של פרויקט הפקת אנרגיית גלי ים נעשה שימוש במערכות של כבלים, טורבינות ועוד. הציוד כולו ממוקם על פני ומתחת לפני הים. ציוד זה עלול לגרום לנזק, לזיהום ימי ולפגיעה בסביבה האקולוגית הימית, במקרה של תקלות או דליפה של חומרים מזהמים אל הסביבה הימית.[7]

בישראל[עריכת קוד מקור | עריכה]

מצופים של חברת eco wave power
מצופים של חברת eco wave power

Eco wave power היא חברה ישראלית שנוסדה בתל אביב בשנת 2011.[13] החברה פיתחה טכנולוגיה חדשנית ומתקדמת להפקת אנרגיה מגלי ים ויש לה 17 פטנטים ופטנטים ברישום. בשנת 2014 הקימה את פרויקט המו"פ הראשון שלה בנמל יפו. בספטמבר 2015 הוכר הפרויקט כ"מתקן חלוץ" על ידי המדענית הראשית של משרד התשתיות הלאומיות, האנרגיה ומשאבי המים. בשנת 2016, הקימה החברה את תחנת הכח הראשונה שלה שמחוברת לרשת החשמל בגיברלטר. התחנה הוקמה במימון חלקי של האיחוד האירופי. בשנת 2018 זכתה החברה במענק של משרד האנרגיה לצורך הקמת תחנה חדשה בנמל יפו, בהספק מותקן של 100 קילוואט, ולחיבורה לרשת החשמל הארצית.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא אנרגיית גלים בוויקישיתוף

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ 1 2 ד"ר ירון גרוס, אנרגיה ירוקה הופכת לכחולה – על הפקת אנרגיה מגלי הים, מכון דוידסון, ‏2011-06-25
  2. ^ openEI wave energy
  3. ^ S. H. Salter, Wave power, Nature 249, 1974-06, עמ' 720–724 doi: 10.1038/249720a0
  4. ^ AQUARET
  5. ^ IRENA_Ocean_Energy_report_2014
  6. ^ Marcus Lehmann, Farid Karimpour, Clifford A. Goudey, Paul T. Jacobson, Mohammad-Reza Alam, Ocean wave energy in the United States: Current status and future perspectives, Renewable and Sustainable Energy Reviews 74, 2017-07-01, עמ' 1300–1313 doi: 10.1016/j.rser.2016.11.101
  7. ^ 1 2 What is Wave Energy and How Wave Energy is Converted into Electricity?, Conserve Energy Future (בAmerican English)
  8. ^ United States - Maps, U.S. Energy Information Administration (EIA)
  9. ^ סקירת פיתוח חברה פרטית לייצור חשמל מכוח גלי הים, באתר greentechmedia, 15/3/2012 (באנגלית)
  10. ^ S M Fleisher, A study into commercial and technical considerations for the future use of marine energy in New Zealand, 5th IET International Conference on Renewable Power Generation (RPG) 2016, 2016-09, עמ' 1–7 doi: 10.1049/cp.2016.0537
  11. ^ Conserve energy future-what is wave energy?
  12. ^ Ruling the waves: How a simple wave height concept can help you judge the size of the sea - Social Media Blog - Bureau of Meteorology, media.bom.gov.au (באנגלית)
  13. ^ Eco Wave Power-official site