שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
איך אגירת אנרגיה תפתור את משבר האקלים?
המצבר, אותו מתקן פשוט ויעיל, שאוגר חשמל ושומר אותו לשעת הצורך, שינה לחלוטין את חיינו בעידן המודרני. אין מכשיר המשמש אותנו כשאנו ניידים, שאינו מופעל על ידי מצברים כלשהם.
אבל מצברים כאלו הם מוגבלים. הם קטנים ומשמשים לאגירת כמויות קטנות של חשמל ולא יכולים לאגור אנרגיה בכמות שתאפשר יותר.
הצורך באגירת אנרגיה (Energy storage) בימינו הוא עצום. הוא הכרחי בעידן ההתחממות הגלובלית, עידן בו נעשים מאמצים לעבור לאנרגיות חלופיות ונקיות במקום האנרגיות המזהמות והמתכלות כמו פחם, דלק וגז.
ובעידן הזה מורגש יותר מתמיד חסרונם של מצברים או פתרונות אגירה של אנרגיה ירוקה בכמויות ענק.
למעשה, מה שמקשה יותר מכל על האנושות לעבור לאנרגיות חלופיות, ובמיוחד לאנרגיות נקיות, הוא חוסר היכולת הנוכחית לאגור את האנרגיה הירוקה והעצומה שניתן לייצר באמצעים הללו, לזמנים בהם השמש לא זורחת או שהרוח לא נושבת.
כי טורבינות רוח ענקיות, חוות ענק סולאריות המייצרות חשמל מאור השמש, סכרים עם טורבינות מים שמפיקות חשמל מכוח המים הזורמים וכדומה - כולם טובים ומייצרים חשמל בנדיבות, אבל איך נשמור ונאגור את החשמל שהם מייצרים ללא סוג מתאים של מצברים או אמצעי אגירה כלשהם?
הרי אם אינך יכול לשמור לחורף את החשמל שצברת מהשמש הקיצית, איך תסתדר בלי פחם או גז מזהמים בחורף הקר?
זו השאלה הגדולה וזה האתגר הטכנולוגי הגדול ביותר של פיזיקאים וממציאים בזמננו, כשברור שמשבר האקלים לא יסתיים מעצמו, שהשעון מתקתק וממש לא לאיטו.
חברות טכנולוגיה מנסות לפתח את האמצעים הללו, שיצילו במידה רבה את העולם. בעולם משתמשים באנרגיה הנותרת מעודף הייצור הירוק, כדי להחזיר את המים בחזרה למאגר העליון. זה יאפשר להשתמש בהם שוב כשיהיה צורך בחשמל רב, אבל מחייב מערכות עצומות ויקרות ושטחים נרחבים.
בישראל פועל מיזם פורץ דרך שכבר הוכיח את יכולתו באגירת החשמל לסלעים אבל נתקל בבירוקרטיה מרגיזה שמונעת פתרון ארצי והפיכה למעצמה המובילה בתחום. בפינלנד מפתחים טכנולוגיה שבה יאגרו את חום השמש בחול, עד לשימוש בו בעונת החורף. נקווה לטוב.
הנה כתבה מצוינת על הצורך באגירת אנרגיה בעולם המתחמם (עברית):
https://youtu.be/DhCMYteuM3o
ישראל הפכה בשנים האחרונות למעצמת אגירה (עברית):
https://youtu.be/DGJYEf30GcY
פטנט ישראלי לאגירת חום בסלעים הוא מוצלח ומבטיח (עברית):
https://youtu.be/-6Rzs5mrEqs
אגירת מים קרים בלילה כפתרון למיזוג חסכוני של בניינים בשעות היום (עברית):
https://youtu.be/GRd-2iTQJDQ
האם אלה מצברי העתיד?
https://youtu.be/ZXo66rawpHQ?long=yes
אולי ים יוכל לשמש לאיחסון של אנרגיה?
https://youtu.be/gd1fTJ-csio?long=yes
וסרטון תיעודי על הצורך הגדול בפתרונות אגירת אנרגיה למעבר לאנרגיה חלופית:
https://youtu.be/EoTVtB-cSps?long=yes
מהו המצבר שאוגר וצובר חשמל?
המצבר (Battery) הוא מתקן שאוגר אנרגיה חשמלית ושומר את החשמל לשעת הצורך. שום מכונית מודרנית לא תוכל לנסוע או אפילו להפעיל את המנוע שבה בדרכים, ללא המצבר. כך גם כל מערכת חשמלית קיימת, אם היא ניידת, או מסיבה כלשהי אינה מחוברת כל הזמן לרשת החשמל.
אגירת אנרגיה היא טכנולוגיה חשובה מאוד בעידן המודרני. כל מכשיר נייד חייב מקור אנרגיה וללא אגירת חשמל בתוכו לא יוכל לפעול מכשיר כזה בכל זמן שנצטרך אותו.
יש אמנם מכשירים קטנים שמותקנים בהם תאים סולאריים. אלה מתמלאים מאור השמש או הנורות. אבל הם מתמלאים לאט ובמעט אנרגיה ומאפשרים עבודה לזמן מה בלבד או טעינה ארוכה מאוד בכל פעם שנרצה לטעון את המכשיר.
לכן מצברים משמשים כיום בכל מצב בו נצטרך חשמל שיהיה זמין תמיד. כך נצטרך מצבר בכלי רכב למשל, במכשירים נטענים מסוגים רבים ובמערכות אל-פסק, המופעלות כדי לשמור מכשירים במצב עבודה, גם בזמן של הפסקת חשמל.
הטלפון הסלולרי שבכיסנו, למשל, חייב בתוכו מצבר זעיר. כשאנו טוענים את הטלפון שלנו, נטענת סוללה פנימית, שהיא בעצם מצבר זעיר, ומאפשרת לנו להשתמש בטלפון גם כשהוא לא מחובר לחשמל.
אגב, אחד הקשיים שמונעים מעבר מלא של האנושות לאנרגיה ירוקה, כזו המבוססת על שמש למשל, או רוח, הוא המחסור בטכנולוגיית מצברי ענק, שיכולים לאפשר אגירת אנרגיה בכמויות עצומות, מהקיץ המלא בשמש לחורף המעונן וקודר. רק מצברים כאלו יאפשרו לנו שימוש בחשמל שצברנו בימים עתירי השמש או הרוח, גם בעונות ובימים שחסרים את מקור האנרגיה הללו.
הנה הסבר על המצבר (עברית):
https://youtu.be/EI_uXo1iSSA
ייצור המצברים והעתיד שלו (עברית):
https://youtu.be/1Q8MQ7A52lQ
על פס הייצור של המצברים (עברית):
https://youtu.be/8CvSlL1wx2U
איך המצבר פועל?
https://youtu.be/4IgHj2Uim_0
כך בנוי המצבר:
https://youtu.be/Fo2xwTF0VTU
מצברי הענק החסרים למעבר מלא לאנרגיה חלופית בעולם:
https://youtu.be/EoTVtB-cSps
האם יהפכו מגדלי בטון לאמצעי אגירת אנרגיה?
הבטון (Concrete) הוא חומר הבניה השימושי בעולם וליטרלי ניתן לומר שהוא שבנה את העולם המודרני. עכשיו דומה שיש סבירות יפה שהוא גם יוכל להציל אותנו מהרס כדור הארץ. השיטה: אוגרים חשמל כשיש עודף ממנו ומנצלים אותו כשצריך.
הרעיון הוא של חברה שוויצריות שמציעה מודל חדש של אגירת אנרגיה וקוראת לו "אנרגיית גרביטציה" (Gravity Energy). החברה בונה מגדלי ענק, עם מנופים מטורפים, שמרימים ומורידים קוביות בטון ענקיות. הרעיון שלה הוא לשמר אנרגיה פוטנציאלית מהזמן שיש יותר מדי אנרגיה לזמן שבו נזדקק לאנרגיה והיא איננה.
מתי אין אנרגיה ירוקה? - כשאין שמש למשל. בחורף, בלילה או ביום מעונן. או כשאין רוח וטורבינות הרוח, אלה עם השבשבות הענקיות, לא מייצרות חשמל.
#איך פועלים מגדלי הגרביטציה?
זה עובד ככה: בשעות שבהן יש רוח רבה, למשל, מייצרות הטורבינות האדירות עם שבשבות הענק שלהן המון חשמל. החשמל הזה עובר למגדלי הבטון והם מעלים לגובה המון קוביות בטון כבדות. כך הם שומרים את האנרגיה הפוטנציאלית.
אם בימים חסרי השמש או בשעות שבהן הרוח לא נושבת צריך חשמל ואין אותו, אז מגיעה השעה לממש את הפוטנציאל של האנרגיה שנאגרה במגדלים. אז מורידים המנופים את קוביות הבטון לקרקע. כוח הכבידה שמושך את הקוביות אל הקרקע, מפעיל טורבינות שמייצרות... חשמל.
פשוט, יצירתי להפליא ומעורר השראה. כי מגדלי הבטון של אנרג'י וולט (Energy Vault) הופכים בכך לסוללות גרביטציה (Gravity Batteries) עצומות, המשתמשות בחשמל שיצרו משאבים בלתי מתכלים כמו שמש ורוח, כדי לאגור אנרגיה שתמומש לחשמל באמצעות כוח הכבידה, שכל היקום בנוי עליו ולעולם לא בו יהיה מחסור או פגיעה סביבתית.
במילים פשוטות, המגדלים הללו הם מצברים או סוללות נטענות לכל דבר. רק שהפרשי הגודל עצומים. ממש כמו הטעינה של הטלפון שלנו, טוענים אל המגדל שמספק חשמל לפי הצורך.
#אז האם זה הפתרון לאגירת חשמל?
האם העולם ייהנה מהאצת ייצור החשמל הירוק מרוח ושמש ויזנח את הדלק, הפחם והגז המזהמים כל כך? - יתכן שזה אכן אחד הפתרונות ואולי אפילו הטוב שבהם. אבל יש ויכוחים אדירים על הצד הכלכלי של אנרגיית הגרביטציה שנצברת כך. האם הבנייה האדירה שדרושה כדי לבנות סוללות גרביטציה שכאלה היא כלכלית? ומה באשר לזיהום ולמשאבים שדרושים כדי לייצר את כל המערך הזה, כולל כמויות עצומות ומזהמות לכשעצמן של בטון?
אלה רק חלק קטן מהשאלות שכלכלנים מנסים לברר ומומחי סביבה מתווכחים עליהם. נמתין ונראה.
הנה הדרך בה מציגה אנרג'י וולט את שיטתה:
https://youtu.be/dQSOj-LfaSE
מצגת על מגדלי הגרביטציה (עברית):
https://youtu.be/GdqXYCUY5_I
הביקורת על השיטה היא ממש לא פשוטה:
https://youtu.be/iGGOjD_OtAM
הדגמה של המערכת באנימציה:
https://youtu.be/itbwXMMkBQw
ניתוח כלכלי של סיכויי מערכות גרביטציה כמו מגדלי הבטון והמשאבות אל מול מצברי הענק של אילון מאסק:
https://youtu.be/lGPlrzk5iDE?long=yes
וסרטון תיעודי על סוללות הגרביטציה השוויצריות:
https://youtu.be/WCawtiU4o1o?long=yes
מהי סוללת בגדד?
יש הטוענים שהפקת חשמל היא תגלית עתיקה הרבה יותר משידענו. סוללת בגדד היא אולי סוללה עתיקה במיוחד, "בטרייה" בת כ-2,000 שנה.
בשנת 1936 נמצאו סוללות כאלה עשויות חימר, בהריסות הכפר פארטיאן, במקום שבו בנויה כיום בגדד בירת עיראק.
החוקרים מעריכים שאת המתקן בנו הפרתים, ששלטו באזור בסביבות שנת 250 לפני הספירה.
היה זה הארכיאולוג הגרמני וילהלם קניג שחקר את המתקן עשוי החימר, שהתגלה כשהפועלים הניחו פסי רכבת. כשבחן היטב את הסיר העשוי קרמיקה ובתוכו מוט ברזל וצילינדר מנחושת, הוא נדהם. התברר לו שככל הנראה ולמרבה ההפתעה הוא אוחז בידיו מתקן קדום שיתכן ששימש להפקת חשמל מחומרים חומציים (מיצי הדרים, ענבים וסוגי חומץ).
מטרת המכשיר, לדעתו של קניג, הייתה לצורך ציפוי של חפצים באלקטרופלט. טענה זו אינה מקובלת היום, מאחר שמעולם לא התגלו באזור חפצים מצופים מאותה תקופה.
מתנגדים להשערה הזו גורסים שאותם כדי חימר שימשו לאיחסון מגילות, או כמשככי כאבים, המקילים על הכאב באמצעות העברת מטען חשמלי, תחליף לדגי החשמל ששימשו לא פעם את התרבויות היוונית והרומית לטיפול בכאבי ראש ושאר מיחושים.
מכל מקום, ההשערה הפופולרית היא שזו אולי סוללה עתיקה, שקדמה באלפי שנים לכל טכנולוגיה חשמלית מודרנית. הרי הסוללה החשמלית המודרנית הומצאה רק בשנת 1867.
כך או כך, סוללות בגדד ההן הפיקו באמצעים כימיים בערך וולט אחד של חשמל. זה אולי לא הרבה אבל זה הספיק לפרתים כדי לצפות מטבעות כסף בציפוי זהב, או לאלקטרוליזה, גלוון או ציפוי של תכשיטים וחפצי אמנות בזהב.
ואכן, אם צודקים החוקרים התומכים בטענת הסוללה, הרי שהידע לגבי יצור של חשמל ושמירתו במעין סוללה, היה בידי האדם הרבה לפני מחקריו של אלסנדרו וולטה, מי שייצר את הסוללה הראשונה.
הנה הדגמה של הסוללות העתיקות של בגדד:
http://youtu.be/fSDGpJwRSzM
סיפור התגלית של הסוללות העתיקות הללו:
http://youtu.be/8Evm9hTWYxQ
ובטריית בגדד ברצף ההיסטורי של תולדות גילוי החשמל:
https://youtu.be/dqm8PTEIcBA
איך פועלת טעינה אלחוטית?
טעינה אלחוטית (Wireless charging) היא טכנולוגיה שמאפשרת לטעון מכשירים חשמליים ללא חיבור חוטי. למעשה, הטכנולוגיה הזו מאפשרת מעבר של חשמל ממקום למקום "דרך האוויר".
כיצד ניתן להעביר חשמל באוויר?
ובכן, הטעינה האלחוטית מתבססת על השראה אלקטרומגנטית. זהו עיקרון פיזיקלי שמאפשר לשני סלילי נחושת, המוצבים במרחק זעיר זה מזה, להעביר חשמל מאחד מהם, הטעון בזרם חילופין, אל השני. האחראי להעברת האנרגיה החשמלית באופן אלחוטי הוא השדה המגנטי שנוצר בין הסלילים.
ממש כמו ששידורי הרדיו משודרים ונקלטים דרך האוויר, במקלטי הרדיו המצויידים באנטנה, כך "נקלטת" אנרגיה חשמלית, באופן אלחוטי ובאמצעות השראה אלקטרומגנטית, ממכשירים ה"משדרים" חשמל דרך האוויר, אל מכשירים שיש בהם "מקלט" של אנרגיה כזו.
ההיסטוריה של הטעינה האלחוטית היא עתיקה למדי, שכן הטכנולוגיה הזו מתבססת על פיתוחים מהמאה ה-19, בין השאר של חוקרים וממציאים גאוניים, כמו מייקל פאראדיי וניקולה טסלה, שיצר בשנת 1891 את סליל טסלה, שנאי תהודה שמייצר זרם חילופין חזק במתח חשמלי גבוה והפך לאבן יסוד במערכת החשמל המודרנית.
כך פועלת טעינה אלחוטית ומי יוצריה:
https://youtu.be/5cILFl0tzpI
הסבר טכני:
https://youtu.be/-Wf7aadxBkE
אפילו חברת איקאה הוציאה סדרת רהיטים שטוענים אלחוטית:
https://youtu.be/Uwmm_NCKSps
ומעט על האמת על הטעינה האלחוטית של הטלפונים:
https://youtu.be/iOVg62_DUYU?long=yes
מה זו אנרגיה חלופית?
אנרגיה חלופית (Alternative energy) היא אנרגיה שמיוצרת בתהליכים שאינם פוגעים בסביבה. זוהי אנרגיה ממקור חלופי, שהוא בלתי מתכלה.
הפחם והגז הם מקורות המבוססים על דלק מאובן, שאריות פריסטוריות של צמחים ובעלי חיים קדומים ששקעו ונרקבו. הם מוגבלים בכמותם בכדור הארץ. המקורות החלופיים לעומתם, הם אינסופיים.
מקור חלופי לאנרגיה הוא גם נקי יותר מאשר יצור אנרגיה ממקורות מתכלים ומזהמים. אם משתמשים בחומרים כמו פחם וגז, תהליך הזיקוק והשריפה שלהם מזהם את הסביבה מאד. התהליכים הללו הם בלתי נמנעים בשימוש במקורות אנרגיה כאלה. לכן האנרגיה החלופית עדיפה לאדם ולסביבה.
מה שמקשה על האנושות לעבור לאנרגיות חלופיות וכמובן אנרגיות ירוקות הוא חוסר היכולת נכון להיום, לאגור את האנרגיה הזו לזמנים בהם השמש לא זורחת והרוח לא נושבת. אם אינך יכול לשמור את החשמל שצברת מהשמש הקיצית עד לעונת החורף, איך תסתדר בלי פחם או גז בחורף הקר?
זו השאלה הגדולה וזה האתגר הטכנולוגי בגדול ביותר של זמננו, בהם ברור שמשבר האקלים לא יסתיים מעצמו והשעון מתקתק.
בין סוגי האנרגיה החלופית ניתן למצוא את האנרגיה הסולארית, את אנרגיית רוח, אנרגיית המים, אנרגיה זמינה מדלקים ביולוגיים, אנרגיה שנוצרת ממשאבי החום שבכדור הארץ, אנרגיית גאות ושפל שמנצלת את שינוי גובה פני הים להפעלת טורבינות ליצירת חשמל ועוד.
הנה החזון הנפלא של אנרגיה שלא הורסת את העולם (מתורגם):
https://youtu.be/_6gV8Fzszjg
דוגמאות לשתי שיטות של אנרגיה חלופית (עברית):
http://youtu.be/OOilTP0lJag
הקושי הגדול למעבר מלא לאנרגיה החלופית הוא אגירת האנרגיה (עברית):
https://youtu.be/DhCMYteuM3o
על האפשרויות שגלומות בפיתוח האנרגיה הסולארית:
https://youtu.be/NDZzAIcCQLQ
והעתיד של מקור האנרגיה החלופית עשוי להיות בחלל:
https://youtu.be/1JHY4KLz4M4
איך פועלת סוללה נטענת?
בעיקרון הסוללה הנטענת היא סוללה חשמלית. כמו סוללה רגילה, גם בה יש חומרים כימיים שמפיקים חשמל. זה קורה על ידי מעבר של אלקטרונים מצד לצד שלה.
אבל ליד חומרי יצירת החשמל הרגילים, יש בסוללה נטענת גם תא אלקטרוליטי. תפקידו של התא הזה הוא להשיב את האנרגיה החשמלית, האלקטרונים, אל הסוללה המרוקנת מחשמל.
זה נעשה באמצעות שינויים כימיים. השינויים הללו מחייבים אנרגיה ולכן מחברים את המטען אל החשמל, או לקולטי שמש שייצרו חשמל. רק אז יכולה הסוללה הנטענת להיטען מחדש.
הנה סרטון מפורט על פעולת הסוללות הללו (מתורגם):
http://youtu.be/9OVtk6G2TnQ
וכך פועלת סוללה נטענת:
http://youtu.be/3KX_KuS6FPI
איך פועלת הסוללה החשמלית?
הסוללה החשמלית, או "בטריה" כמו שקראו לה פעם, מכילה חומרים כימיים שיוצרים חשמל.
את הסוללה החשמלית, המייצרת חשמל באמצעים כימיים, המציא בשנת 1800 הממציא האיטלקי אלסנדרו וולטה.
התהליך הכימי ותכונות החומרים הכימיים שבסוללה, חומרים שיש ביניהם הבדל פוטנציאלי, מאפשרים לה לייצר חשמל בזרם ישר.
הבעיה היא שעם השימוש בסוללות חשמליות כאלה, החומרים הכימיים שבהן מתרוקנים מהתכונות שלהם. במצב כזה הסוללות אינן פעילות יותר ונזרקות ומזהמות את העולם מאוד.
זו הסיבה שלצד הסוללות הרגילות הללו ובהמשך גם מתוך כוונה להחליפן החלו משתמשים בסוללות נטענות, טכנולוגיה עדיפה, מכיוון שסוללות כאלה ניתן לטעון שוב ושוב ולהשתמש בהן בחיסכון ותוך שמירה על כדור הארץ.
כך פועלות הסוללות (מתורגם):
https://youtu.be/9OVtk6G2TnQ
עוד על דרך הפעולה של הסוללה החשמלית:
http://youtu.be/gWKOjncBMCQ
ודרך מעניינת ליצור סוללה חשמלית מלימון:
http://youtu.be/D23JH30ZMK0
מהם מקורות האנרגיה השונים ומה החלוקה ביניהם?
מקור האנרגיה הכי נפוץ כיום הם דלקים מאובנים. אלו מקורות אנרגיה הנחצבים מקליפת כדור הארץ והבולטים מביניהם הם הנפט, הפחם והגז הטבעי.
למעשה, הדלקים המאובנים הם ספקי אנרגיה מזהמים מאוד וגם מתכלים, כלומר הם עתידים להיגמר בשלב כלשהו, אולי אפילו תוך מספר שנים, לא לפני שיזהמו את אטמוספרת כדור הארץ וכבר מעלים את הטמפרטורות לממדים בלתי נסבלים. לכן הם גם זכו בשמות כמו אנרגיה מתכלה, אנרגיה לא מתחדשת, או דלקים מחצבים. קראו על כך בתגית "גורמי משבר האקלים".
לא חסרות אפשרויות נוספות להפקת אנרגיה, אפשרויות שהן לא מדלקים מאובנים. הן מאפשרות הפקת חשמל, כלומר אנרגיה, מכוח המים, מאור השמש, מכוח הרוח ואפילו מצמחים.
יש גם אנרגיית גאות ושפל, שמנצלת את השינויים בגובה פני הים, שינויים שחלים במהלך היממה כתוצאה מכוח המשיכה של הירח ושל השמש.
קיימת אפילו טכנולוגיה להפקת אנרגיה גאותרמית, אנרגיה שמקורה במאגר החום הפנימי שבתוך גרעין כדור הארץ.
אמצעים אלה נקראים אנרגיה ירוקה, או אנרגיה מתחדשת. אמצעי האנרגיה המתחדשת, לעומת הדלקים המאובנים, מאפשרים ייצור של "חשמל נקי", כלומר חשמל שאינו מזהם את כדור הארץ. כלומר, זו אנרגיה חסכונית והיא אינה מכלה משאבים יקרים שעלולים להיגמר בעתיד, כמו הגז הטבעי, הנפט או הפחם.
יש גם אנרגיה גרעינית, אנרגיה שמייצרים בתהליך של מיזוג גרעיני או של ביקוע גרעיני. אבל באנרגיה כזו יש בעיות וסיכונים אחרים, אז לא נכלול אותה באנרגיה הירוקה.
כך גילה האדם ולמד לנצל מגוון מקורות אנרגיה במהלך ההיסטוריה (עברית):
https://youtu.be/a415XK4FSCY
במשבר האקלים הקשה שגרמנו, כדור הארץ מתחנן שנבדוק שוב את מקורות האנרגיה שלנו ואת השפעתם על כדור הארץ:
http://youtu.be/8rrgpGo1Fw8
מקורות אנרגיה מתחדשים שחשוב להשתמש בהם כמה שיותר:
http://youtu.be/BpWw7Cq2shA?t=13s
והמירוץ לפיתוח אמצעים לאגירת האנרגיה הנקייה והלא יציבה של השמש והרוח (עברית):
https://youtu.be/DhCMYteuM3o?long=yes
המצבר, אותו מתקן פשוט ויעיל, שאוגר חשמל ושומר אותו לשעת הצורך, שינה לחלוטין את חיינו בעידן המודרני. אין מכשיר המשמש אותנו כשאנו ניידים, שאינו מופעל על ידי מצברים כלשהם.
אבל מצברים כאלו הם מוגבלים. הם קטנים ומשמשים לאגירת כמויות קטנות של חשמל ולא יכולים לאגור אנרגיה בכמות שתאפשר יותר.
הצורך באגירת אנרגיה (Energy storage) בימינו הוא עצום. הוא הכרחי בעידן ההתחממות הגלובלית, עידן בו נעשים מאמצים לעבור לאנרגיות חלופיות ונקיות במקום האנרגיות המזהמות והמתכלות כמו פחם, דלק וגז.
ובעידן הזה מורגש יותר מתמיד חסרונם של מצברים או פתרונות אגירה של אנרגיה ירוקה בכמויות ענק.
למעשה, מה שמקשה יותר מכל על האנושות לעבור לאנרגיות חלופיות, ובמיוחד לאנרגיות נקיות, הוא חוסר היכולת הנוכחית לאגור את האנרגיה הירוקה והעצומה שניתן לייצר באמצעים הללו, לזמנים בהם השמש לא זורחת או שהרוח לא נושבת.
כי טורבינות רוח ענקיות, חוות ענק סולאריות המייצרות חשמל מאור השמש, סכרים עם טורבינות מים שמפיקות חשמל מכוח המים הזורמים וכדומה - כולם טובים ומייצרים חשמל בנדיבות, אבל איך נשמור ונאגור את החשמל שהם מייצרים ללא סוג מתאים של מצברים או אמצעי אגירה כלשהם?
הרי אם אינך יכול לשמור לחורף את החשמל שצברת מהשמש הקיצית, איך תסתדר בלי פחם או גז מזהמים בחורף הקר?
זו השאלה הגדולה וזה האתגר הטכנולוגי הגדול ביותר של פיזיקאים וממציאים בזמננו, כשברור שמשבר האקלים לא יסתיים מעצמו, שהשעון מתקתק וממש לא לאיטו.
חברות טכנולוגיה מנסות לפתח את האמצעים הללו, שיצילו במידה רבה את העולם. בעולם משתמשים באנרגיה הנותרת מעודף הייצור הירוק, כדי להחזיר את המים בחזרה למאגר העליון. זה יאפשר להשתמש בהם שוב כשיהיה צורך בחשמל רב, אבל מחייב מערכות עצומות ויקרות ושטחים נרחבים.
בישראל פועל מיזם פורץ דרך שכבר הוכיח את יכולתו באגירת החשמל לסלעים אבל נתקל בבירוקרטיה מרגיזה שמונעת פתרון ארצי והפיכה למעצמה המובילה בתחום. בפינלנד מפתחים טכנולוגיה שבה יאגרו את חום השמש בחול, עד לשימוש בו בעונת החורף. נקווה לטוב.
הנה כתבה מצוינת על הצורך באגירת אנרגיה בעולם המתחמם (עברית):
https://youtu.be/DhCMYteuM3o
ישראל הפכה בשנים האחרונות למעצמת אגירה (עברית):
https://youtu.be/DGJYEf30GcY
פטנט ישראלי לאגירת חום בסלעים הוא מוצלח ומבטיח (עברית):
https://youtu.be/-6Rzs5mrEqs
אגירת מים קרים בלילה כפתרון למיזוג חסכוני של בניינים בשעות היום (עברית):
https://youtu.be/GRd-2iTQJDQ
האם אלה מצברי העתיד?
https://youtu.be/ZXo66rawpHQ?long=yes
אולי ים יוכל לשמש לאיחסון של אנרגיה?
https://youtu.be/gd1fTJ-csio?long=yes
וסרטון תיעודי על הצורך הגדול בפתרונות אגירת אנרגיה למעבר לאנרגיה חלופית:
https://youtu.be/EoTVtB-cSps?long=yes
המצבר (Battery) הוא מתקן שאוגר אנרגיה חשמלית ושומר את החשמל לשעת הצורך. שום מכונית מודרנית לא תוכל לנסוע או אפילו להפעיל את המנוע שבה בדרכים, ללא המצבר. כך גם כל מערכת חשמלית קיימת, אם היא ניידת, או מסיבה כלשהי אינה מחוברת כל הזמן לרשת החשמל.
אגירת אנרגיה היא טכנולוגיה חשובה מאוד בעידן המודרני. כל מכשיר נייד חייב מקור אנרגיה וללא אגירת חשמל בתוכו לא יוכל לפעול מכשיר כזה בכל זמן שנצטרך אותו.
יש אמנם מכשירים קטנים שמותקנים בהם תאים סולאריים. אלה מתמלאים מאור השמש או הנורות. אבל הם מתמלאים לאט ובמעט אנרגיה ומאפשרים עבודה לזמן מה בלבד או טעינה ארוכה מאוד בכל פעם שנרצה לטעון את המכשיר.
לכן מצברים משמשים כיום בכל מצב בו נצטרך חשמל שיהיה זמין תמיד. כך נצטרך מצבר בכלי רכב למשל, במכשירים נטענים מסוגים רבים ובמערכות אל-פסק, המופעלות כדי לשמור מכשירים במצב עבודה, גם בזמן של הפסקת חשמל.
הטלפון הסלולרי שבכיסנו, למשל, חייב בתוכו מצבר זעיר. כשאנו טוענים את הטלפון שלנו, נטענת סוללה פנימית, שהיא בעצם מצבר זעיר, ומאפשרת לנו להשתמש בטלפון גם כשהוא לא מחובר לחשמל.
אגב, אחד הקשיים שמונעים מעבר מלא של האנושות לאנרגיה ירוקה, כזו המבוססת על שמש למשל, או רוח, הוא המחסור בטכנולוגיית מצברי ענק, שיכולים לאפשר אגירת אנרגיה בכמויות עצומות, מהקיץ המלא בשמש לחורף המעונן וקודר. רק מצברים כאלו יאפשרו לנו שימוש בחשמל שצברנו בימים עתירי השמש או הרוח, גם בעונות ובימים שחסרים את מקור האנרגיה הללו.
הנה הסבר על המצבר (עברית):
https://youtu.be/EI_uXo1iSSA
ייצור המצברים והעתיד שלו (עברית):
https://youtu.be/1Q8MQ7A52lQ
על פס הייצור של המצברים (עברית):
https://youtu.be/8CvSlL1wx2U
איך המצבר פועל?
https://youtu.be/4IgHj2Uim_0
כך בנוי המצבר:
https://youtu.be/Fo2xwTF0VTU
מצברי הענק החסרים למעבר מלא לאנרגיה חלופית בעולם:
https://youtu.be/EoTVtB-cSps
הבטון (Concrete) הוא חומר הבניה השימושי בעולם וליטרלי ניתן לומר שהוא שבנה את העולם המודרני. עכשיו דומה שיש סבירות יפה שהוא גם יוכל להציל אותנו מהרס כדור הארץ. השיטה: אוגרים חשמל כשיש עודף ממנו ומנצלים אותו כשצריך.
הרעיון הוא של חברה שוויצריות שמציעה מודל חדש של אגירת אנרגיה וקוראת לו "אנרגיית גרביטציה" (Gravity Energy). החברה בונה מגדלי ענק, עם מנופים מטורפים, שמרימים ומורידים קוביות בטון ענקיות. הרעיון שלה הוא לשמר אנרגיה פוטנציאלית מהזמן שיש יותר מדי אנרגיה לזמן שבו נזדקק לאנרגיה והיא איננה.
מתי אין אנרגיה ירוקה? - כשאין שמש למשל. בחורף, בלילה או ביום מעונן. או כשאין רוח וטורבינות הרוח, אלה עם השבשבות הענקיות, לא מייצרות חשמל.
#איך פועלים מגדלי הגרביטציה?
זה עובד ככה: בשעות שבהן יש רוח רבה, למשל, מייצרות הטורבינות האדירות עם שבשבות הענק שלהן המון חשמל. החשמל הזה עובר למגדלי הבטון והם מעלים לגובה המון קוביות בטון כבדות. כך הם שומרים את האנרגיה הפוטנציאלית.
אם בימים חסרי השמש או בשעות שבהן הרוח לא נושבת צריך חשמל ואין אותו, אז מגיעה השעה לממש את הפוטנציאל של האנרגיה שנאגרה במגדלים. אז מורידים המנופים את קוביות הבטון לקרקע. כוח הכבידה שמושך את הקוביות אל הקרקע, מפעיל טורבינות שמייצרות... חשמל.
פשוט, יצירתי להפליא ומעורר השראה. כי מגדלי הבטון של אנרג'י וולט (Energy Vault) הופכים בכך לסוללות גרביטציה (Gravity Batteries) עצומות, המשתמשות בחשמל שיצרו משאבים בלתי מתכלים כמו שמש ורוח, כדי לאגור אנרגיה שתמומש לחשמל באמצעות כוח הכבידה, שכל היקום בנוי עליו ולעולם לא בו יהיה מחסור או פגיעה סביבתית.
במילים פשוטות, המגדלים הללו הם מצברים או סוללות נטענות לכל דבר. רק שהפרשי הגודל עצומים. ממש כמו הטעינה של הטלפון שלנו, טוענים אל המגדל שמספק חשמל לפי הצורך.
#אז האם זה הפתרון לאגירת חשמל?
האם העולם ייהנה מהאצת ייצור החשמל הירוק מרוח ושמש ויזנח את הדלק, הפחם והגז המזהמים כל כך? - יתכן שזה אכן אחד הפתרונות ואולי אפילו הטוב שבהם. אבל יש ויכוחים אדירים על הצד הכלכלי של אנרגיית הגרביטציה שנצברת כך. האם הבנייה האדירה שדרושה כדי לבנות סוללות גרביטציה שכאלה היא כלכלית? ומה באשר לזיהום ולמשאבים שדרושים כדי לייצר את כל המערך הזה, כולל כמויות עצומות ומזהמות לכשעצמן של בטון?
אלה רק חלק קטן מהשאלות שכלכלנים מנסים לברר ומומחי סביבה מתווכחים עליהם. נמתין ונראה.
הנה הדרך בה מציגה אנרג'י וולט את שיטתה:
https://youtu.be/dQSOj-LfaSE
מצגת על מגדלי הגרביטציה (עברית):
https://youtu.be/GdqXYCUY5_I
הביקורת על השיטה היא ממש לא פשוטה:
https://youtu.be/iGGOjD_OtAM
הדגמה של המערכת באנימציה:
https://youtu.be/itbwXMMkBQw
ניתוח כלכלי של סיכויי מערכות גרביטציה כמו מגדלי הבטון והמשאבות אל מול מצברי הענק של אילון מאסק:
https://youtu.be/lGPlrzk5iDE?long=yes
וסרטון תיעודי על סוללות הגרביטציה השוויצריות:
https://youtu.be/WCawtiU4o1o?long=yes
יש הטוענים שהפקת חשמל היא תגלית עתיקה הרבה יותר משידענו. סוללת בגדד היא אולי סוללה עתיקה במיוחד, "בטרייה" בת כ-2,000 שנה.
בשנת 1936 נמצאו סוללות כאלה עשויות חימר, בהריסות הכפר פארטיאן, במקום שבו בנויה כיום בגדד בירת עיראק.
החוקרים מעריכים שאת המתקן בנו הפרתים, ששלטו באזור בסביבות שנת 250 לפני הספירה.
היה זה הארכיאולוג הגרמני וילהלם קניג שחקר את המתקן עשוי החימר, שהתגלה כשהפועלים הניחו פסי רכבת. כשבחן היטב את הסיר העשוי קרמיקה ובתוכו מוט ברזל וצילינדר מנחושת, הוא נדהם. התברר לו שככל הנראה ולמרבה ההפתעה הוא אוחז בידיו מתקן קדום שיתכן ששימש להפקת חשמל מחומרים חומציים (מיצי הדרים, ענבים וסוגי חומץ).
מטרת המכשיר, לדעתו של קניג, הייתה לצורך ציפוי של חפצים באלקטרופלט. טענה זו אינה מקובלת היום, מאחר שמעולם לא התגלו באזור חפצים מצופים מאותה תקופה.
מתנגדים להשערה הזו גורסים שאותם כדי חימר שימשו לאיחסון מגילות, או כמשככי כאבים, המקילים על הכאב באמצעות העברת מטען חשמלי, תחליף לדגי החשמל ששימשו לא פעם את התרבויות היוונית והרומית לטיפול בכאבי ראש ושאר מיחושים.
מכל מקום, ההשערה הפופולרית היא שזו אולי סוללה עתיקה, שקדמה באלפי שנים לכל טכנולוגיה חשמלית מודרנית. הרי הסוללה החשמלית המודרנית הומצאה רק בשנת 1867.
כך או כך, סוללות בגדד ההן הפיקו באמצעים כימיים בערך וולט אחד של חשמל. זה אולי לא הרבה אבל זה הספיק לפרתים כדי לצפות מטבעות כסף בציפוי זהב, או לאלקטרוליזה, גלוון או ציפוי של תכשיטים וחפצי אמנות בזהב.
ואכן, אם צודקים החוקרים התומכים בטענת הסוללה, הרי שהידע לגבי יצור של חשמל ושמירתו במעין סוללה, היה בידי האדם הרבה לפני מחקריו של אלסנדרו וולטה, מי שייצר את הסוללה הראשונה.
הנה הדגמה של הסוללות העתיקות של בגדד:
http://youtu.be/fSDGpJwRSzM
סיפור התגלית של הסוללות העתיקות הללו:
http://youtu.be/8Evm9hTWYxQ
ובטריית בגדד ברצף ההיסטורי של תולדות גילוי החשמל:
https://youtu.be/dqm8PTEIcBA
אגירת אנרגיה
טעינה אלחוטית (Wireless charging) היא טכנולוגיה שמאפשרת לטעון מכשירים חשמליים ללא חיבור חוטי. למעשה, הטכנולוגיה הזו מאפשרת מעבר של חשמל ממקום למקום "דרך האוויר".
כיצד ניתן להעביר חשמל באוויר?
ובכן, הטעינה האלחוטית מתבססת על השראה אלקטרומגנטית. זהו עיקרון פיזיקלי שמאפשר לשני סלילי נחושת, המוצבים במרחק זעיר זה מזה, להעביר חשמל מאחד מהם, הטעון בזרם חילופין, אל השני. האחראי להעברת האנרגיה החשמלית באופן אלחוטי הוא השדה המגנטי שנוצר בין הסלילים.
ממש כמו ששידורי הרדיו משודרים ונקלטים דרך האוויר, במקלטי הרדיו המצויידים באנטנה, כך "נקלטת" אנרגיה חשמלית, באופן אלחוטי ובאמצעות השראה אלקטרומגנטית, ממכשירים ה"משדרים" חשמל דרך האוויר, אל מכשירים שיש בהם "מקלט" של אנרגיה כזו.
ההיסטוריה של הטעינה האלחוטית היא עתיקה למדי, שכן הטכנולוגיה הזו מתבססת על פיתוחים מהמאה ה-19, בין השאר של חוקרים וממציאים גאוניים, כמו מייקל פאראדיי וניקולה טסלה, שיצר בשנת 1891 את סליל טסלה, שנאי תהודה שמייצר זרם חילופין חזק במתח חשמלי גבוה והפך לאבן יסוד במערכת החשמל המודרנית.
כך פועלת טעינה אלחוטית ומי יוצריה:
https://youtu.be/5cILFl0tzpI
הסבר טכני:
https://youtu.be/-Wf7aadxBkE
אפילו חברת איקאה הוציאה סדרת רהיטים שטוענים אלחוטית:
https://youtu.be/Uwmm_NCKSps
ומעט על האמת על הטעינה האלחוטית של הטלפונים:
https://youtu.be/iOVg62_DUYU?long=yes
אנרגיה חלופית (Alternative energy) היא אנרגיה שמיוצרת בתהליכים שאינם פוגעים בסביבה. זוהי אנרגיה ממקור חלופי, שהוא בלתי מתכלה.
הפחם והגז הם מקורות המבוססים על דלק מאובן, שאריות פריסטוריות של צמחים ובעלי חיים קדומים ששקעו ונרקבו. הם מוגבלים בכמותם בכדור הארץ. המקורות החלופיים לעומתם, הם אינסופיים.
מקור חלופי לאנרגיה הוא גם נקי יותר מאשר יצור אנרגיה ממקורות מתכלים ומזהמים. אם משתמשים בחומרים כמו פחם וגז, תהליך הזיקוק והשריפה שלהם מזהם את הסביבה מאד. התהליכים הללו הם בלתי נמנעים בשימוש במקורות אנרגיה כאלה. לכן האנרגיה החלופית עדיפה לאדם ולסביבה.
מה שמקשה על האנושות לעבור לאנרגיות חלופיות וכמובן אנרגיות ירוקות הוא חוסר היכולת נכון להיום, לאגור את האנרגיה הזו לזמנים בהם השמש לא זורחת והרוח לא נושבת. אם אינך יכול לשמור את החשמל שצברת מהשמש הקיצית עד לעונת החורף, איך תסתדר בלי פחם או גז בחורף הקר?
זו השאלה הגדולה וזה האתגר הטכנולוגי בגדול ביותר של זמננו, בהם ברור שמשבר האקלים לא יסתיים מעצמו והשעון מתקתק.
בין סוגי האנרגיה החלופית ניתן למצוא את האנרגיה הסולארית, את אנרגיית רוח, אנרגיית המים, אנרגיה זמינה מדלקים ביולוגיים, אנרגיה שנוצרת ממשאבי החום שבכדור הארץ, אנרגיית גאות ושפל שמנצלת את שינוי גובה פני הים להפעלת טורבינות ליצירת חשמל ועוד.
הנה החזון הנפלא של אנרגיה שלא הורסת את העולם (מתורגם):
https://youtu.be/_6gV8Fzszjg
דוגמאות לשתי שיטות של אנרגיה חלופית (עברית):
http://youtu.be/OOilTP0lJag
הקושי הגדול למעבר מלא לאנרגיה החלופית הוא אגירת האנרגיה (עברית):
https://youtu.be/DhCMYteuM3o
על האפשרויות שגלומות בפיתוח האנרגיה הסולארית:
https://youtu.be/NDZzAIcCQLQ
והעתיד של מקור האנרגיה החלופית עשוי להיות בחלל:
https://youtu.be/1JHY4KLz4M4
בעיקרון הסוללה הנטענת היא סוללה חשמלית. כמו סוללה רגילה, גם בה יש חומרים כימיים שמפיקים חשמל. זה קורה על ידי מעבר של אלקטרונים מצד לצד שלה.
אבל ליד חומרי יצירת החשמל הרגילים, יש בסוללה נטענת גם תא אלקטרוליטי. תפקידו של התא הזה הוא להשיב את האנרגיה החשמלית, האלקטרונים, אל הסוללה המרוקנת מחשמל.
זה נעשה באמצעות שינויים כימיים. השינויים הללו מחייבים אנרגיה ולכן מחברים את המטען אל החשמל, או לקולטי שמש שייצרו חשמל. רק אז יכולה הסוללה הנטענת להיטען מחדש.
הנה סרטון מפורט על פעולת הסוללות הללו (מתורגם):
http://youtu.be/9OVtk6G2TnQ
וכך פועלת סוללה נטענת:
http://youtu.be/3KX_KuS6FPI
הסוללה החשמלית, או "בטריה" כמו שקראו לה פעם, מכילה חומרים כימיים שיוצרים חשמל.
את הסוללה החשמלית, המייצרת חשמל באמצעים כימיים, המציא בשנת 1800 הממציא האיטלקי אלסנדרו וולטה.
התהליך הכימי ותכונות החומרים הכימיים שבסוללה, חומרים שיש ביניהם הבדל פוטנציאלי, מאפשרים לה לייצר חשמל בזרם ישר.
הבעיה היא שעם השימוש בסוללות חשמליות כאלה, החומרים הכימיים שבהן מתרוקנים מהתכונות שלהם. במצב כזה הסוללות אינן פעילות יותר ונזרקות ומזהמות את העולם מאוד.
זו הסיבה שלצד הסוללות הרגילות הללו ובהמשך גם מתוך כוונה להחליפן החלו משתמשים בסוללות נטענות, טכנולוגיה עדיפה, מכיוון שסוללות כאלה ניתן לטעון שוב ושוב ולהשתמש בהן בחיסכון ותוך שמירה על כדור הארץ.
כך פועלות הסוללות (מתורגם):
https://youtu.be/9OVtk6G2TnQ
עוד על דרך הפעולה של הסוללה החשמלית:
http://youtu.be/gWKOjncBMCQ
ודרך מעניינת ליצור סוללה חשמלית מלימון:
http://youtu.be/D23JH30ZMK0
מקור האנרגיה הכי נפוץ כיום הם דלקים מאובנים. אלו מקורות אנרגיה הנחצבים מקליפת כדור הארץ והבולטים מביניהם הם הנפט, הפחם והגז הטבעי.
למעשה, הדלקים המאובנים הם ספקי אנרגיה מזהמים מאוד וגם מתכלים, כלומר הם עתידים להיגמר בשלב כלשהו, אולי אפילו תוך מספר שנים, לא לפני שיזהמו את אטמוספרת כדור הארץ וכבר מעלים את הטמפרטורות לממדים בלתי נסבלים. לכן הם גם זכו בשמות כמו אנרגיה מתכלה, אנרגיה לא מתחדשת, או דלקים מחצבים. קראו על כך בתגית "גורמי משבר האקלים".
לא חסרות אפשרויות נוספות להפקת אנרגיה, אפשרויות שהן לא מדלקים מאובנים. הן מאפשרות הפקת חשמל, כלומר אנרגיה, מכוח המים, מאור השמש, מכוח הרוח ואפילו מצמחים.
יש גם אנרגיית גאות ושפל, שמנצלת את השינויים בגובה פני הים, שינויים שחלים במהלך היממה כתוצאה מכוח המשיכה של הירח ושל השמש.
קיימת אפילו טכנולוגיה להפקת אנרגיה גאותרמית, אנרגיה שמקורה במאגר החום הפנימי שבתוך גרעין כדור הארץ.
אמצעים אלה נקראים אנרגיה ירוקה, או אנרגיה מתחדשת. אמצעי האנרגיה המתחדשת, לעומת הדלקים המאובנים, מאפשרים ייצור של "חשמל נקי", כלומר חשמל שאינו מזהם את כדור הארץ. כלומר, זו אנרגיה חסכונית והיא אינה מכלה משאבים יקרים שעלולים להיגמר בעתיד, כמו הגז הטבעי, הנפט או הפחם.
יש גם אנרגיה גרעינית, אנרגיה שמייצרים בתהליך של מיזוג גרעיני או של ביקוע גרעיני. אבל באנרגיה כזו יש בעיות וסיכונים אחרים, אז לא נכלול אותה באנרגיה הירוקה.
כך גילה האדם ולמד לנצל מגוון מקורות אנרגיה במהלך ההיסטוריה (עברית):
https://youtu.be/a415XK4FSCY
במשבר האקלים הקשה שגרמנו, כדור הארץ מתחנן שנבדוק שוב את מקורות האנרגיה שלנו ואת השפעתם על כדור הארץ:
http://youtu.be/8rrgpGo1Fw8
מקורות אנרגיה מתחדשים שחשוב להשתמש בהם כמה שיותר:
http://youtu.be/BpWw7Cq2shA?t=13s
והמירוץ לפיתוח אמצעים לאגירת האנרגיה הנקייה והלא יציבה של השמש והרוח (עברית):
https://youtu.be/DhCMYteuM3o?long=yes
