אנרגיות מתחדשות הן אנרגיות שנוצרות מהשמש, הרוח, המים, תהליכים ביולוגים, מגאות ושפל ומהחום הפנימי של כדור הארץ.

מקור האנרגיה המתחדשת הוא בתהליכים טבעיים, שיתרונם הוא בכך שהם אינם מתכלים כתוצאה מהשימוש בהם להפקת האנרגיה.

זאת בניגוד למקורות אנרגיה מדלקים מאובנים, כלומר ממשאבי כדור הארץ שהם מוגבלים, כגון דלק, פחם, גז טבעי ופצלי שמן.

מעבר לשמירה על כדור הארץ, בעזרת האנרגיה המתחדשת ניתן לצמצם את פליטת גזי החממה שלא זו בלבד שמזיקים לכדור הארץ, אלא גם פוגעים באדם ובבעלי החיים ובשימוש בה ניתן לתרום משמעותית לאיכות הסביבה.


#מקורות האנרגיה המתחדשת
בין מקורות האנרגיה הירוקים נוכל למצוא את אנרגיית המים, אנרגיית הרוח ואנרגיית השמש (הידועה גם כאנרגיה סולרית) הידועות ביותר.

אבל לצד הפקת האנרגיה בדרכים מוכרות אלה, מפיקים היום אנרגיה גם מתהליכים ביולוגיים, שנקראת "ביומסה". יש הפקה של אנרגיה שמקורה במאגר החום הפנימי של כדור הארץ ונקראת "אנרגיה גאותרמית" ולצידה אנרגיית גאות ושפל, המייצרת אנרגיה מהתופעות הללו, המתרחשות כתוצאה מכוחות המשיכה של הירח והשמש.


הנה סרטון על האנרגיות המתחדשות (עברית):

http://youtu.be/Ljuyf2EVHyk


החשיבות של המעבר לאנרגיות כאלה (מתורגם):

https://youtu.be/RnvCbquYeIM


תולדות ההתמכרות האנושית לדלקי המאובנים הבולמת את האנרגיות מתחדשות (עברית):

https://youtu.be/a415XK4FSCY


על המאמצים ליצירת אנרגיה מתחדשת בישראל (עברית):

http://youtu.be/ZGoUcHwP-co


כמה חשוב לנטוש את האנרגיה המתכלה (עברית):

https://youtu.be/lxIztw8k6do


אנרגיית המימן שמבטיחה להפוך לאנרגיה הנקייה של העתיד (עברית):

https://youtu.be/ZIPX2CeuiyY?long=yes


ודלק המימן שייתכן שישראל תהיה המובילה בו (עברית):

https://youtu.be/ZUKQmVmzsrc?long=yes

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

מרביתנו תופסים ובמידה רבה של צדק את האנרגיה הגרעינית כהרסנית, או לפחות כמסוכנת כמו שהוכח בפוקושימה ובאסון המפורסם בברית המועצות. אבל המדענים עובדים קשה כדי להשתמש באנרגיה הנקייה הזו ולעצור את השימוש באנרגיה המזהמת ואת משבר האקלים ההרסני.

המפתח לזה הוא כנראה היתוך גרעיני (Nuclear fusion). בתהליך מבטיח זה, במקום לבצע ביקוע גרעיני, כמו שעושים בכור גרעיני כדי לייצר אנרגיה גרעינית, עושים ההיפך - מצמידים גרעינים ביחד, בתהליך שיוצר לא פחות אנרגיה.

כמה לא פחות? - בהיתוך גרעיני יכולה כוס אחת של דיטריום שנחוץ להיתוך גרעיני (משהו כמו חנקן בתוך מים) לייצר 9 מיליון קילוואט של אנרגיה בטוחה. רק שנבין - זו כמות חשמל שתספיק לאנרגיה של בית ממוצע ליותר מ-850 שנה או תאפשר נסיעה של 50 מיליון קילומטרים במכונית חשמלית... הכל מכוס אחת, כן?

איך זה קורה? איך מתיכים גרעין? - אפשר פשוט לדמות את התהליך של ההיתוך הגרעיני לשני ערסים, שמישהו שלישי מחמם אותם זה כנגד זה. התוצאה היא בבירור עצבים, המון המון המון עצבים... אנרגיה!!!

בהיתוך הגרעיני, באופן דומה, מועכים שני אטומים זה אל זה ויוצרים יסוד חדש. ממש כמו ש"המחמם" או "המסכסך" ההוא עשה לערסים. מהמעיכה של אטומי מימן נוצר יסוד ההליום.


#אז איפה האנרגיה, אתם שואלים?
התשובה היא שבמעיכת שני האטומים והפיכתם לאטום חדש, הם מאבדים מעט מהמסה שלהם. והרי אלברט איינשטיין, במשוואה המפורסמת שלו, כבר קבע מזמן שאפילו כמות זעירה של מסה יכולה לייצר אנרגיה עצומה.

כך הוכיחו המדענים שהאנרגיה הנפלטת ממעיכת האטומים והיתוך הגרעיני עשויה להיות האנרגיה שתניע בעתיד את העולם קדימה.


#איפה בטבע מתרחש היתוך גרעיני?
המעניין הוא שהתהליך הזה דומה להיתוך הגרעיני שנוצר במרכזם של כוכבים ובננסים חומים. אנרגיה רבה נדרשת כדי להניע את ההיתוך הגרעיני בכוכבים כאלו והיא נוצרת בזכות הדחיסה הכבידתית העצומה שבהם, או במילים אחרות בכוח הכבידה הגדול שהם מפעילים.

כתוצאה מההיתוך הגרעיני מקרינים כוכבים, שהם בעצם שמשות אדירות אנרגיה עצומה, העוברת מרחקים עצומים ושורדת מיליארדי שנים.


הנה בניית כור עצום מבוסס ההיתוך הגרעיני לצורך ייצור אנרגיה בריאה וירוקה (עברית):

http://youtu.be/igszbU0XAHk


ההיתוך הגרעיני כפי שהוא נוצר בכוכבים, כולל השמש שלנו:

http://youtu.be/bg3Q98bolK8


האם כדאי לנו ליצור היתוך גרעיני ולייצר אנרגיה בכמויות? (מתורגם)

https://youtu.be/mZsaaturR6E


הסבר התהליך מבחינה כימית:

http://youtu.be/uKqvjEE0wFg


והמשך המימוש של הכור להיתוך גרעיני, בדרך לאנרגיית העתיד הנקייה (עברית):

https://youtu.be/eJPFc3QPkfM?long=yes

זה ייקח שנים רבות, אבל העולם עומד בנקודה בה יתכן שהיתוך גרעיני (Nuclear fusion) יוכל בתוך עשור ומשהו להתחיל ולהחליף את דלק המאובנים.

דלק מאובנים לסוגיו, שאנו מכירים בתור פחם, נפט וגז טבעי, מזהם את העולם, יוצר את ההתחממות הגלובלית ואת משבר האקלים המאיים על העתיד ועוש נזקים קשים בעולם כבר עכשיו.

מומחים מגדירים את היכולת החדשה של היתוך גרעיני כהישג של ממש. הם אומרים על היכולת הזו שהיא קצת כמו "להכניס את השמש לקופסה". ומעניין שעל אף העוצמה האדירה שלו, ההיתוך הגרעיני כלל אינו מסוכן. זאת בניגוד אולי לביקוע הגרעיני שמתבצע בכורים גרעיניים ויש בו גם סכנות, כפי שלימדה אותנו ההיסטוריה הקצרה שלו.

ייצור האנרגיה באמצעות ההיתוך הגרעיני הוא למעשה חיקוי של האופן בו השמש מייצרת את האנרגיה המטורפת שלה ובדומה לכוכבים שאנו רואים בשמיים. הכוכבים הללו כולם הם בעצם שמשות המייצרות אנרגיה כל כך אדירה שהיא מקרינה למרחקים אדירים ובמשך מיליארדי שנים.


#איך היתוך גרעיני כזה עובד?
נסביר בפשטות שהיתוך גרעיני הוא תהליך שבו מתמזגים גרעיני אטומים לגרעין גדול מהם. הסבר מפורט יותר תמצאו בתגית "היתוך גרעיני".

מכל מקום, זהו תהליך שפולט אנרגיה עצומה וזו הכוונה בהישג הזה, שלקח 60 שנה ואלפי מדענים כדי להגיע אליו - לייצר אנרגיה עצומה ונקייה שתניע את העולם קדימה ולא תזהם, תחמם ותהרוס אותו עליכם, ילדינו ונכדינו.

לאורך היקום, האנרגיה שנדרשת להיתוך הגרעיני בשמשות, אותם כוכבים שאנו רואים בשמיים, היא עצומה. את האנרגיה הזו הכוכבים הללו חייבים לדחיסה הכבידתית העצומה שבהם, או במילים אחרות - לכוח הכבידה הענקי שלהם.

את התהליך הזה מנסה וככל הנראה הצליחה סוף סוף הטכנולוגיה האנושית לייצר ואת זה הכריזו המדענים בדצמבר 2022. המפצחים, אגב, נמנים על "המעבדה הלאומית של לורנס ליברמור", חברה פרטית ועסקית שככל הנראה עומדת להיות עשירה כקורח.

שנבין, המדענים כיוונו למטרה זעירה בגודל של גרגר חומוס, לא פחות מ-192 אלומות של קרן הלייזר החזקה בעולם וייצרו היתוך גרעיני מהיר שיצר הליום. המדהים הוא יחס המאמץ והתוצאה האנרגטית שלו. כי האנרגיה שנוצרה בתהליך היא פי 50 גדולה מזו שהושקעה בו - הישג שהטכנולוגיה מעולם לא התקרבה אליו.

וחשוב לומר שניגוד לפיצול אטומים, מה שנקרא ביקוע גרעיני שאנו מכירים מתחנות כוח גרעיניות, ההיתוך הגרעיני מבטיח לייצר את כל האנרגיה הזו מבלי להשאיר פסולת רדיואקטיבית וללא סיכון לאסונות נוסח צ'רנוביל או פוקושימה.

אז יתכן שעשור הוא זמן שאינו מספיק מהיר כי כל המדענים המתמחים במשבר האקלים וגורמיו אומרים בבירור שהשינוי צריך היה להתחיל אתמול, אבל לפחות יש סיכוי לטווח הרחוק שהמצב האקלימי ישתפר.

פרטים נוספים בתגית "היתוך גרעיני"


הנה פריצת הדרך המדעית של הפקת אנרגיה שחומה גדול מהחום שהושקע בתהליך (עברית):

https://youtu.be/eJPFc3QPkfM


מדען מסביר (עברית):

https://youtu.be/QLHf18YwJbg


בניית כור עצום מבוסס ההיתוך הגרעיני לצורך ייצור אנרגיה בריאה וירוקה (עברית):

http://youtu.be/igszbU0XAHk


מה הסיכוי ליצירת היתוך גרעיני ואנרגיה בכמויות? (מתורגם)

https://youtu.be/mZsaaturR6E


וההיתוך הגרעיני לאנושות, ממש כמו בשמש ובכוכבים (עברית):

https://youtu.be/RrjyUutRL2M?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

הליוסטטים (Heliostats) הם מראות קעורות, שמאפשרות ייצור של חשמל מקרני השמש. המראות הללו עוקבות אחרי השמש על ידי תנועה לזוויות שונות, כך שיכוונו בכל שניה את קרניה בצורה הטובה ביותר לעבר מגדל סולארי. המגדל הסולארי ממיר את הקרניים שמופנות אליו מההליוסטטים לחשמל, לרוב על ידי חימום מים ויצירת קיטור.

כל הליוסטט (Heliostat) עוקב בנפרד אחר מיקום השמש ביחס אליו, באמצעות תוכנת מחשב המחשבת את מיקומו המדויק ומסובבת אותו כך שיכוון את קרני השמש לכיוון המגדל. הנתונים שבהם משתמשת התוכנה הם מיקום המראה עצמה על פני כדור הארץ ומיקומו של המגדל הסולארי שאליו יכוונו הקרניים. אלה נבחנים באלגוריתם ממוחשב, על פי הזמן המדוייק בחלקי שניות ומערכת הבקרה הממוחשבת מסובבת את ההליוסטט ומכוונת אותו בזווית הנכונה לשיגור קרני השמש אל המגדל הסולארי. לפי הוראת המחשב מניעים מנועים חשמליים את המראה בצידוד והגבהה לזווית המדויקת והאופטימלית שאליה היא צריכה לפנות.

כמובן שזה קורה בו-זמנית באלפי הליוסטטים שסובבים את המגדל הסולארי. הקולטים הנעים הללו מנצלים את קרני השמש ומאפשרים יצירה של יותר חשמל, ביעילות גדולה יותר ובשטחים קטנים יותר מאשר אלו הנדרשים לחוות קולטים גדולות או לריצוף גגות בקולטים רגילים. חוות הליוסטטים כזו מבטיחה את הניצול המרבי של קרני השמש ליצירת חשמל, בכל שעה ביום ובשנים האחרונות גם בלילה.


הנה המגדל הסולארי הראשון בעולם שמייצר חשמל 24 שעות ביממה:

http://youtu.be/14F1sW7U7GM


מגדל השמש שבנגב שלנו, עם 50 אלף הליוסטטים, הוא הגדול ביותר בעולם:

https://youtu.be/No12saDyyoU


ההליוסטטים, כלומר המראות ששולחות את קרני השמש אל המגדל הסולארי:

http://youtu.be/LMWIgwvbrcM


כך מסתובב הליוסטט ממוחשב:

http://youtu.be/RSjefWkZAzI


והליוסטט פשוט עובד כך:

http://youtu.be/AiwAFCa5CEI

כבשן סולארי (solar furnace) הוא מתקן שמרכז את קרני השמש כדי להפיק טמפרטורות גבוהות. כדי ליצור כבשן סולארי בונים מבנה הכולל מערך גדול של מראות או מראה פרבולית אחת, שמרכזים את האור על נקודת מוקד קטנה. ריכוז האור בנקודת המוקד יכול להביא את הטמפרטורה בה עד ל-3,000 מעלות צלזיוס.

החום העצום שנוצר בנקודת המוקד של הכבשן הסולארי משמש כדי לחמם מים למערכות חימום מרכזי בארצות קרות, להתיך מתכות כמו פלדה או להפעיל טורבינה להפקת חשמל.

הכבשן הסולארי הגדול בעולם הוא הכבשן הסולארי בגובה 9 קומות שנבנה ב-1970 באודילו שבהרי הפירנאים בצרפת. קראו עליו באאוריקה בתגית "הכבשן הסולארי באודילו".

כיום בונים בעולם יותר מגדלים סולאריים, שבנויים על עיקרון דומה, אבל בצורה חסכונית וקלה יותר להפקת אנרגיה.


הנה הכבשן הסולארי באודילו שבצרפת:

http://youtu.be/k9YfyzJ7S8Q

למים שזורמים בנהרות ובנחלים יש בדרך כלל כוח רב. אם מניחים טורבינות על זרימת המים, הן מסתובבות בכוח המים ומייצרות חשמל.

כך יוצרים תחנות כוח המייצרות אנרגיה מנפילת המים והזרימה החזקה שלהם. הן נקראות תחנות הידרו-אלקטריות.

כשצריך להגדיל את כוחם של המים לייצר חשמל מייצרים סכרים ומוסיפים את כוח הכבידה. המים נופלים מגובה רב וכך מתעצם כוחם לייצר חשמל.


הנה הדרך שבה המים הופכים לאנרגיה (מתורגם):

http://youtu.be/FUCkaXsqRP8

מהו המינרל שנקרא בעבר "זהב השוטים"?


המינרל פיריט (Pyrite) יוצר גבישים מרובעים להפליא, שנראים כמו יצירת אמנות מודרנית. גבישי הפיריט כה מרשימים שהם כונו בעבר "זהב השוטים". האגדה מספרת שמחפשי זהב נהגו להתבלבל וחשבו שגילו זהב, כשהתגלתה האבן. זוהי אבן מתכתית זהובה, המתגבשת לעיתים לכדורים או קוביות או נראית פשוט כגוש ללא צורה מוגדרת.

יש הרואים בה את אבן האשליות. אחרים רואים בה אבן שמעניקה לנושאים אותה הגנה מאנרגיות שליליות סביבם.

מקור השם פיריט הוא מיוונית שבה הפירוש שלו "אש" בשל הגיצים שגורם חיכוך הפיריט בפלדה או "האבן שיוצרת אש", על שום מראה הניצוצות הזהובים שלה.

כיום משתמשים בפיריט בעיקר בתעשייה. בנוסף, במחקר שפרסמה ב-2011 אוניברסיטת אורגון בארצות הברית, התגלה ש"זהב השוטים" עשוי להיות שווה זהב בסוף. זאת בזכות העובדה שהוא בעל יכולת נהדרת לקליטת אנרגיה סולארית ובעצם לייצור של חשמל. עובדה זו עתידה להעלות משמעותית את יעילות התאים הפוטו-וולטאים, שבקולטי השמש לייצור חשמל, אם הפיריט יחליף את החומרים הנפוצים בהם.


הנה "זהב השוטים" - גבישי הפיריט:

http://youtu.be/7bMYEtOHe9M


כך מבדילים בין פיריט לזהב:

http://youtu.be/TQ2DFMmIMR0


וכך בנוי הגביש שלו:

http://youtu.be/c74LrNz9Khc

דרך סולארית (Solar road) היא רעיון "פורץ דרך", לדרך, שלכל אורכה תהיה מורכבת מפאנלים סולאריים, לוחות הקולטים את אור השמש וממירים אותו לחשמל. על הלוחות הסולאריים הללו ניתן לצעוד ולנסוע עם מכוניות ומשאיות, הם אינם נשברים בקלות, שכן הם מצופים בזכוכית מחוסמת שחוזקה הוא גדול בהרבה מאספלט של כבישים, מבטיחים לשרוד מיליארדי שנים ויש להם יתרונות שונים נוספים.

למשל העובדה שהם יכולים לכלול נורות לד, שיאירו את הדרך לכל אורכה, או החימום שמותקן בהם, בכדי למנוע הצטברות של שלג וקרח על הכביש בחורף. יש בהם יכולות תקשורת, בינם לבין עצמם, בינם לבין מרכזי בקרה ועם מכוניות שנוסעות עליהם.


הנה טכנולוגיית הדרך הסולארית:

https://youtu.be/YQba3ENhlKA


הטכנולוגיה:

https://youtu.be/qlTA3rnpgzU


בצרפת היו הראשונים לסלול דרך סולארית:

https://youtu.be/I7H2qPZZwa4


החברה הזו כבר פיתחה את הקולטים הסולאריים כך שיציגו תמרורים וצבעים על הדרך:

https://youtu.be/-n7R6I5Q5uY


ויש גם שיטה מעניינת ליצירת חשמל מהנסיעה בכביש:

https://youtu.be/MraQUltjkQ8

דוד שמש הוא מוצר פופולארי בבתי ישראל. הוא חוסך כסף רב על חימום המים והוא מההמצאות הבולטות בתחום הסולארי - בתחום החשוב של ניצול קרני השמש ליצירת אנרגיה.

הראשון שבנה סוג קדום של דוד שמש היה חוקר שוויצרי שב-1777 עשה זאת, אך לא ידע להפוך את המצאתו למוצר של ממש.

200 ומשהו שנה אחר כך, לא רבים יודעים שמי שהמציא את דוד השמש, כפי שאנו מכירים אותו, הוא חוקר ישראלי בשם פרופסור צבי תבור מהאוניברסיטה העברית בירושלים.

המדען הישראלי, שעלה לארץ מאנגליה בתחילת שנות ה-50, החליט להתרכז במחקר שילמד אותו כיצד ניתן לנצל את מקורות האנרגיה הטבעיים שקיימים בארץ.

הוא התמקד במחקר על אנרגיה סולארית וכיצד ניתן לנצלה לשימושים הכרחיים, בבית למשל.

ממצאיו של צבי תבור הובילו די מהר לפיתוחו של דוד השמש הסולארי, שבלעדיו אי אפשר כיום לדמיין כמעט שום בניין ישראלי ורבים מהבתים בעולם.


הנה סיפורו של צבי תבור מפיו:

http://youtu.be/9j8jAMR80jE?t=18s


וההמצאה הישראלית המופלאה שלו - דודי השמש (עברית):

https://youtu.be/Rd6P8lVgU4Y

כבר בימי קדם למדו בני האדם לנצל את כוח הרוח, כדי לעשות מלאכות שדרשו הרבה אנרגיה.

המפרשים שעל הספינות, למשל, איפשרו להשתמש ברוח כדי לשוט למרחקים ארוכים.

במאות הקודמות איפשרו תחנות הרוח לטחון את החיטה בכוח הרוח.

בימינו משמשות טורבינות רוח ענקיות לייצור של חשמל מכוח הרוח.



הנה טחנות רוח בנות 1,000 שנה שעדיין טוחנות באיראן:

https://youtu.be/3qqifEdqf5g


בימינו מפיקים חשמל ואנרגיה מרוח:

http://youtu.be/kSFy-0xE-1U


והחשיבות של יצירת אנרגיה מהרוח לאמריקה:

http://youtu.be/RxZ46DTALIA

כוחה של הרוח הוא גדול ולרוח אין סוף. את כוחה ליצור אנרגיה הבינו כבר לפני אלפי שנים. מסירות מפרש ועד לתחנות רוח, השתמשו בכוח הרוח כדי ליצור כוח ואנרגיה. להשיט סירות או לטחון קמח הרוח הצליחה בקלות.

אז אם בימי קדם הרוח סייעה לטחנות רוח לטחון חיטה לקמח, שממנו הכינו לחם, כיום מייצרים מהן חשמל.

כשבונים טחנת רוח מודרנית, במקום שבו יש רוחות עזות, הכנפיים של הטחנה מסתובבות בזכות הרוח. הכנפיים הללו מחוברות לטורבינות, מנועים שתוך כדי הסיבוב שלהם מייצרים חשמל נקי וזול.


הנה כוח הרוח ולמה יש לטורבינות רוח 3 להבים:

https://youtu.be/RNPIRfxUTQ4


וכך פועלות הטורבינות לייצור חשמל מהרוח (מתורגם):

http://youtu.be/kSFy-0xE-1U

כולנו יודעים שטורבינת חשמל היא אחת הדרכים הטובות ביותר לייצר אנרגיה ירוקה, שלא מנצלת חומרים שכמותם מוגבלת ושהשימוש בהם מזהם והורס את כדור הארץ.

אבל כיצד מייצרת הטורבינה את החשמל?

ובכן, תודות למבנה שלה, טורבינת רוח מסתובבת בכל פעם שיש רוח. משום כך נוהגים להציב אותן באזורים שהרוחות בהם מרובות. כשהרוח הנושבת, היא מסובבת את כנפי הטורבינה ובכך מעבירה את אנרגיית הרוח למנוע.

כנפי הטורבינה מחוברות למנוע שהוא למעשה גנרטור. גנרטור שפותח כדי להמיר אנרגיה סיבובית לחשמל. המשמעות של זה היא שסיבובי המנוע שנוצרים מהכנפיים והרוח מייצרים עתה חשמל.

כל שנותר עתה למערכת הוא להעביר את החשמל שנוצר מהסיבובים הללו שגרמה הרוח, אל מערכת החשמל האזורית והארצית.

ואכן, החשמל הזה עובר מהטורבינה אל רשת החשמל. באמצעות כבלי חשמל הפרושים בכל האזור, נאסף החשמל מכל הטורבינות. הוא מועבר מכאן לשימוש בנייני המגורים, התעשייה והעסקים בכל רחבי האזור והמדינה.


כך נוצר חשמל מטורבינות רוח (מתורגם):

http://youtu.be/kSFy-0xE-1U


וכך פועלות טורבינות רוח:

https://youtu.be/cuKpaPbxlvk

צבע סולארי (Solar paint) הוא החלום של שוחרי הסביבה ויוכל להיות גם הפתרון שיספק לנו בעתיד אנרגיית שמש חינמית בכמויות וללא הגבלה. נסו להזכר כמה יקר להתקין דוד שמש וכמה יקרים קולטי השמש שלו..

באוניברסיטאות שונות וסטרטאפים ירוקים מפותחים בשנים האחרונות צבעים שיכולים להפוך כל משטח לתא סולארי. במילים אחרות, שיהפכו את קרני השמש לאנרגיה חשמלית. חלקם מבוססים על ננו-חלקיקים המכונים "נקודות קוונטום", שיאפשרו את התכונות הנדרשות להמרת אור לאנרגיה.

היתרון ברור. אנרגיה שמקורה בשמש היא אנרגיה מתחדשת, חינמית ודי קבועה בימים שאינם ימי החורף הקשים. נסו לחשוב כמה טפשי זה להשתמש בחשמל, שמקורו בפחם או בגז מתכלים, בארץ חמה עם כל כך הרבה ימי שמש.

החוקרים מעריכים שבעתיד יהפוך הצבע הסולארי הזה למוצר מסחרי ושווה לכל נפש ויאפשר להפוך כמעט כל משטח למקור אנרגיה בריא וירוק.


מדען מסביר את הצבע הסולארי של העתיד:

https://youtu.be/upI7QJis3bY


יש סטארטאפ ישראלי שמפתח מוצר דומה:

https://youtu.be/4R8-ylw0Hf4


וספריי סולארי שיבוא בעתיד:

https://youtu.be/vLTak-gY2jM

תחנות רוח מעופפות (Flying wind turbines) הן סוג של דאונים ממונעים הטסים במעגלים וזרמי האוויר. אלה מניעים בהם מדחפים המחוברים לדינמו ויוצרים חשמל.

ככל שתחנת הרוח המעופפת עולה לגובה רב יותר, הרוח חזקה יותר ומאפשרת ייצור של יותר חשמל וביעילות רבה מזו של כל שבשבת רוח קרקעית.

מומחים מעריכים שתחנות החשמל המעופפות ישמשו בעתיד לייצור של חשמל באזורים נידחים שבהם לא ניתן ליצור חיבור רציף לרשת החשמל. מבסיסי צבא ומוצבים מרוחקים ועד למתקני מחקר שונים, או התיישבויות מרוחקות תחנות החשמל הללו יוכלו לספק חשמל זול וקבוע, מבלי להתבסס על גנרטורים המחייבים אספקה קבועה של דלק.


הנה סרטון על תחנות רוח המעופפות והפתרון שהן מאפשרות ליצירת חשמל מהרוח:

http://youtu.be/BIcwd0uRn10?t=26s


שימוש אפשרי בעתיד במסוקי רחפן שהטורבינות שלהם ישמשו לייצור חשמל:

http://youtu.be/m13VJ2SYcjM


ניסויים בטורבינת הרוח המעופפת Wing 7 שמדחפיה מייצרים חשמל:

https://youtu.be/hbPXXpaW5ws

קרני השמש יכולות לשמש לייצור חשמל. תאים סולאריים קולטים את קרני השמש ומייצרים מהן חשמל.

בשנים האחרונות, מתקינים אנשים רבים על גג ביתם קולטים סולאריים ומייצרים חשמל. את החשמל הם מוכרים לחברת החשמל. כך ניתן לייצר חשמל נקי יותר ולחסוך עשן וזיהום אוויר משריפה של הנפט או הפחם, היקרים והמזהמים יותר.

באמצעות המרה של המתח והזרם הדרושים למכשירים חשמליים, מאפשר החשמל שמייצרים מהפאנל הסולארי להפעילם.

את החשמל המופק מהשמש ניתן גם להמיר לזרם חילופין, הזהה למתח המסופק על ידי חברת החשמל ברשת החשמל שלה. רבים מבעלי קולטים הסולריים הללו מקבלים בעבור "החשמל שלהם" תמורה כספית.


#איך הופך אור השמש לחשמל בתאים הסולאריים?
ייצור החשמל על ידי תאים סולארים כאלה ממיר את האור הפוגע בתא הפוטו-אלקטרי לחשמל. התהליך הוא מעניין:

התא הפוטו-חשמלי הזה מורכב משני חומרים שונים. אם מחברים לשני החומרים הצמודים הללו מוליכים חשמליים, מקבלים זרם חשמלי.

פגיעה של פוטונים בעלי אנרגיה בחומר שנקרא סיליקון, למשל, מביאה מטענים חשמליים חיוביים ושליליים לעבור ממצב סטטי למצב דינמי. כך נוצר זרם ישר.

כך נוצר החשמל בתאים הסולאריים, באמצעות האפקט הפוטו-וולטאי, שגורם לפליטת אנרגיה חשמלית.


כך יכולות קרני השמש לייצר אנרגיה חשמלית (עברית):

http://youtu.be/YzbtvGmOYZQ


מעט ממה שעוד תאפשר לנו אנרגיית השמש, אם ננצל אותה כראוי (מתורגם):

http://youtu.be/S6QJtado9dw


וזו כבר כימיה - מה יקרה אם נביא חלק מהשמש לכדור הארץ (מתורגם):

https://youtu.be/J0ldO87Pprc?long=yes

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

כבר בשנת 1920 הגה מהנדס הרקטות הסובייטי פרידריך זנדר את הרעיון הנועז והחדשני שחלליות בעתיד יוכלו לטוס באמצעות הנעה חללית שמבוססת על לחץ קרינה. הרעיון היה ונשאר פשוט - מפרש שמש שיוצמד לחללית יאפשר לה לאגור קרינה מאור השמש וליצור את האנרגיה הנחוצה למסעות ארוכים בחלל.

מפרש השמש הוא משטח גדול, ממש כמו מפרש, שנהדף כשפוגעת בו קרינה של כוכב וההדף הזה הוא המטיס אותו ואת החללית שאליה הוא מוצמד. ממש כמו מפרש רוח, תוכל החללית לשייט בין כוכבים, בעזרת מפרשי השמש שלה.

במשך כמעט מאה שנים, נשאר מפרש השמש רעיון תיאורטי, אך בשנים האחרונות הטכנולוגיה הגיעה ליכולות של ממש בייצור של מפרשי שמש שמספקים מספיק אנרגיה למעוף בחלל.

הניסויים שנעשו במסלול ארץ נמוך, נחלו הצלחות מסוימות. על אף שהחללית קוסמוס 1 ששוגרה ב-2005 אבדה בחלל, בלי קשר למפרש השמש שלה, שוגרו שוב מפרשי חלל והביאו חלליות עד לכוכב נוגה.


הנה מפרשי השמש של החלליות שהוצעו כבר בשנות ה-70:

https://youtu.be/-cEXKu_Onlk


ההגיון במפרשים הללו:

https://youtu.be/8LmePYdraoU


תכניות מוקדמות של המפרשים אל מול השמש:

https://youtu.be/FPlZ0MNHerw


והחללית "הליוס" שמתוכננת לטוס עם מפרש שמש אל מחוץ למערכת השמש:

http://youtu.be/4F97NdwvmUM

מה עושות טורבינות הרוח?
איך עובדות טורבינות רוח?


טורבינות הרוח מאפשרות לאדם להפיק חשמל מכוחה של הרוח ולא מפחם ומזוט, שעולים הון ומזהמים את כדור הארץ.

זוהי אחת הדרכים הטובות לייצר אנרגיה ירוקה, כלומר אנרגיה שלא מנצלת חומרים שכמותם מוגבלת ושהשימוש בהם מזהם והורס את כדור הארץ.

טורבינות הרוח מתאימות למקומות גבוהים ופתוחים ולמעשה בכל האזורים שבהם הרוח מרובה. הן נחשבות מהמכשירים הטובים ביותר ליצירת אנרגיה חלופית וזולה. לכן כל המדינות החכמות מקימות חוות טורבינות ומייצרות בכך חשמל זול ונקי.


הנה מצגת וידאו שמסבירה את היתרונות של טורבינות הרוח להפקת חשמל:

http://youtu.be/NXUPMWDbzYs


כך יוצרות טורבינות הרוח המודרניות חשמל מהרוח:

https://youtu.be/qSWm_nprfqE


האם אפשר לסמוך על חשמל מרוח ושמש (מתורגם):

https://youtu.be/ObvdSmPbdLg


קבלו את טורבינות הרוח שעל רמת הגולן:

https://youtu.be/ubLoCHKu_pA


והצד הפוליטי של טורבינות הרוח (עברית):

https://youtu.be/pymi6O16GY8?long=yes

בעתיד העולם הולך לשלם מחיר כבד אם לא נייצר אנרגיה בשיטות חדשות ומזיקות פחות לסביבה.

זיהום האוויר, התחממות כדור הארץ ושינויי אקלים קשים - כל אלה ותופעות קשות אחרות יכריחו את האדם לייצר אנרגיה מתחדשת, מאור השמש, הרוח, המים וכדומה. האנרגיה בחיינו ובמיוחד החשמל, הם חשובים מאוד. אבל עליהם ליצור חשמל נקי ולהתבסס על אנרגיה מתחדשת.

השיטות הישנות והמיושנות הן לא רק מזיקות, אלא גם משחיתות ומייצרות פוליטיקה עולמית שבה כולם תלויים במספר מדינות שיש להן נפט והן מוכרות אותו ביוקר ומשתמשות בהכנסות העצומות ממנו למטרות שאינן תמיד טובות.

לכן, סביר שבמוקדם או במאוחר יעבור העולם לייצור חשמל ואנרגיה ממקורות חלופיים, בריאים יותר, מזיקים פחות וכאלה שיתרמו טוב יותר לרווחת האדם. מקורות כאלה הם הרוח, אור השמש, אנרגיית מימן, היתוך גרעיני, כוח המים ועוד. למדו עליהם לעומק בתגית "אנרגיה חלופית".


הנה דלק המימן שייתכן שישראל תהיה המובילה בו (עברית):

https://youtu.be/ZUKQmVmzsrc


האנרגיות המתחדשות של העתיד:

http://youtu.be/Gz_L6KuqvFI


אפשרות אחרת של איים סולאריים לייצור חשמל:

http://youtu.be/D1XyR3YOVZQ


וכמה ממקורות האנרגיה האפשריים בעתיד:

http://youtu.be/uStFvcz9Or4