1. מקורות אנרגיה מתחדשת

2. Worldometer
העולם בזמן אמת

3. מהי אנרגיה מתחדשת?
אנרגיה מתחדשת היא אנרגיה שמקורה בתהליכי טבע מתמשכים שאינם מתכלים כתוצאה מרתימת האנרגיה האצורה בהם. מקורות אנרגיה מתחדשים נבדלים ממקורות אנרגיה כגון דלק מאובנים (נפט, פחם וגז טבעי), ואנרגיה גרעינית, שהשימוש בהם כרוך בהקטנה משמעותית של מאגר האנרגיה הזמינה האצורה בהם.

4. מקורות אנרגיה אלה כוללים בראש ובראשונה את האנרגייה הסולארית, ומקורות אנרגיה שמקורה באצירה של אנרגיה זו, כגון אנרגיית רוח ואנרגית מים; הפקת אנרגייה מתהליכים ביולוגים; אנרגיה גאותרמית שמקורה במאגר החום הפנימי של כדור הארץ; ואנרגיית גאות ושפל כתוצאה מכוחות המשיכה של הירח והשמש.

5. העולם מכור לדלקים מאובנים!
מהווים למעלה מ-90% מתפוקת האנרגיה העולמית

6. מיהן הצרכניות הגדולות?

7. דלקים מאובנים
דלק מאובנים (דלק פוסילי בלועזית) הוא דלק הנוצר מהתאבנות של חומר אורגני בסביבה מחוסרת חמצן (אנאוקסית).
תהליך ההיווצרות כולל קבורה של החומר האורגני, שקיעה ודחיסה אל מתחת לפני האדמה ו"בישול" (בטמפרטורה ולחצים ספציפיים) לאורך זמן. תהליך זה יוצר סוגים שונים דלקים מאובנים בהתאם לתנאי הסביבה שהופעלו על החומר: פחם, נפט או גז טבעי.

8. פחם

9. הפחם האיכותי מורכב מבין 92% ל-98% פחמן
הפחם האיכותי מורכב מבין 92% ל-98% פחמן. שאר הפחם מורכב מחומרים אחרים, לרוב מימן, חנקן, חמצן, גופרית, מים ואפר. איכותו של הפחם נקבעת על פי תכולת הפחמן שבו. ככל ששכבת הפחם קדומה יותר, כך גבוהה יותר איכותה של השכבה ואחוז הפחמן שבה גבוה יותר.
סוגי הפחם מתחלקים לארבעה על פי דרגת איכותם:
ליגניט - מכיל בין 46% ל-60% פחמן
פחם תת-ביטומני – מכיל בין 60% ל-79% פחמן
פחם ביטומני - מכיל בין 69% ל-86% פחמן
אנתרציט - מכיל בין 86% ל-98% פחמן

10. השימוש המאסיבי בפחם החל עם המהפכה התעשייתית – במחצית המאה ה-18.

11. מנוע הקיטור של וואט

15. מפעל פלדה

17. תחנות כח

19. כריית פחם

22. חסרונות מרכזיים של הפחם
שריפת הפחם גורמת לנדיפות של גופרית המעודדת היווצרות גשם חומצי.
תהליך הכרייה והפקת הפחם יקרים יחסית למשאבי טבע אחרים. הכרייה יוצרת "צלקות" על פני השטח.
הפחם תופס נפח רב ועלות ההובלה יקרה.
אינו מקור טוב לדלק לתחבורה.

23. נפט

24. נפט (בלטינית: Petroleum - שמן האבן; בעברית נגזר מהמלה הפרסית נאפאטה, שפירושה לזרום) הוא נוזל דליק סמיך בצבע חום כהה או ירוק כהה ובעל ריח אופייני, אשר קיים בנקודות מסוימות ברובד העליון של קליפת כדור הארץ.
הוא מורכב מתערובת מסובכת של פחמימנים שונים, בעיקר ממשפחת המתאן, אך יכול להשתנות במראה שלו, בהרכבו ובתכונותיו.

25. מקורו של הנפט הוא יצורים ביולוגים ימיים (כפלנקטון ואצות) שחיו, מתו, ולפיכך הצטברו בקרקעית האוקיינוסים במשך מאות מיליוני שנים (זאת בניגוד לפחם, שמקורו יצורים ביולוגיים יבשתיים, כגון עצים). עם הזמן, וללא נגישות לחמצן שישרוף (יחמצן) את החומרים הביולוגיים חזרה לפחמן דו-חמצני, וללא יצורים אחרים שיאכלו ויפרקו את החומר הביולוגי, התרחשו שינויים כימיים שהפכו עם הזמן את שיירי היצורים לנפט.

26. בתחילה הופך בדרך כלל החומר הביולוגי שנלכד בסלעים לחומר דמוי שעווה הידוע כקרוגן, מעין חומר קדם לנפט הגולמי שמופק באופן מסחרי מבארות נפט. תחת השפעה של טמפרטורה ולחץ, ממשיך קרוגן ועובר תהליכי פירוק כימי וגם משנה מצב צבירה, לגז או לנוזל. גם הנוזל (הוא הנפט) וגם הגז (המכונה "גז טבעי") נוטים לנדוד דרך סלעים נקבוביים עד שהם נתקלים בקרקעית בלתי חדירה, ואז הם נוטים להצטבר.

27. ממה מורכב הנפט?
נפט מורכב ברובו מפחמימנים פרפינים, אלה המורכבים רק ממימן ופחמן.
השרשראות בעלות 5-7 פחמנים הן כולן מולקולות נקיות וקלות לאידוי של נפט. משתמשים בהן כממסים, נוזלים לניקוי יבש, ומוצרים אחרים לניקוי יבש.
השרשראות בעלות 6-12 פחמנים מעורבות ביחד ומשתמשים בהן לבנזין.
קרוסין עשוי משרשראות פחמנים ואחריו דיזל ודלק חימום (10-20) וכן דלקים כבדים יותר, כמו אלה הנמצאים בשימוש במנועי ספינות. רכיבי נפט אלה הם נוזלים בטמפרטורת החדר.

28. נפט מסווג לפי משקלו הסגולי ורמת הגופרית שבו.
כמות גופרית של יותר מ-1% גורמת לנפט להיות "חמוץ", ורמות נמוכות של גופרית יהפכו נפט ל"מתוק". ככל שכמות הגופרית גדולה יותר כך יהיה תהליך הניקוי והזיקוק ארוך יותר. בנזין וקרוסין מיוצרים מנפט מתוק וקל לעומת מזוט המזוקק מנפט חמוץ וכבד.

29. עד תחילת המאה ה-20 הביקוש העולמי לנפט היה נמוך (רוב צריכת האנרגיה הייתה פחמית), אולם לאחר המצאת מנוע הבעירה הפנימית נוצר ביקוש רב למוצרי הנפט.

30. שוויו של הנפט כמקור אנרגיה נייד וזמין המניע את הרוב המוחלט של כלי הרכב (מכוניות, משאיות, רכבות, ספינות וכלי טיס) והבסיס לכימיקלים תעשייתיים רבים, הופך אותו לאחד מחומרי הגלם החשובים ביותר של העולם.

31. הנפט הינו המוצר החשוב ביותר מבחינת טון-ק"מ בסחר העולמי, כאשר רבע מנפח המסחר הבינלאומי הוא בנפט. הובלתו היא התנועה המסחרית הגדולה ביותר היום וכמחצית מתפוקתו העולמית נכנסת כל שנה למסחר הבינלאומי.

32. הפקת נפט
משאבה קלאסית – חמור מתנודד

33. קידוחים במזה"ת

34. אסדות נפט בים הצפוני

35. תפוקת הנפט העולמית

36. מחיר הנפט

38. תיאורית שיא תפוקת הנפט של הברט

39. שאלות העולות מתחשיבי הברט
האם כבר הגענו לשיא?
כמה נפט צריך להשקיע כדי להפיק נפט?
כיצד יראה משק האנרגיה של העולם בעידן שבו התפוקה יורדת והצריכה עולה?

40. לכמה זמן יספיק הנפט?
“Using these data (estimated reserves: 800 billions of barrels, world consumption: 76 millions per day), it looks like planet Earth has have oil for about 10,000 days, i.e. about 27 years. Assuming that consumption does not increase... If consumption increases an average 5% a year, then we have oil for about 15 years”
(Official Resources, 2002)

41. גז טבעי
גז טבעי הוא תערובת של גזים שהמרכיב העיקרי בה הוא מתאן. גז טבעי הוא גז חסר צבע וחסר ריח, אך כאשר הוא משווק לשימוש מסחרי מוסף לו גז בעל ריח חריף, כדי שתתאפשר הבחנה מהירה בדליפה של הגז.

42. גז טבעי הוא אחד ממקורות האנרגיה החשובים ביותר
גז טבעי הוא אחד ממקורות האנרגיה החשובים ביותר. תחנות כוח לייצור חשמל, מפעלי תעשייה ואוטובוסים עושים בו שימוש לצורך פעולתם.

43. בעיה עיקרית בניצולו של גז טבעי כדלק היא הובלתו משדות הגז אל הצרכנים
בעיה עיקרית בניצולו של גז טבעי כדלק היא הובלתו משדות הגז אל הצרכנים. הדרך המקובלת היא באמצעות צינור גז, שיש בו תועלת כאשר הצרכנים נמצאים במרחק של מאות קילומטרים משדה הגז. הובלה של גז טבעי בצורה נוזלית, באמצעות מיכליות, אפשרית אף היא, אך נחשבת לבעייתית מבחינת בטיחות וכדאיות כלכלית.

44. גז טבעי המופק בשדות הנפט בערב הסעודית, אגב הפקתו של הנפט, אינו משווק בשל חוסר כדאיות כלכלית, והוא נשרף בעת הפקתו. במדינות רבות נאסרה פעולה בזבזנית ומזהמת זו, ונדרשת החזרתו של הגז הטבעי לבטן האדמה.
Every year, the oil industry burns
off up to 170 billion cubic meters of natural gas
released in the oil extraction process,
according to a new report commissioned by the World Bank

45. הכימרה –
סמוך לחוף אולימפוס,
דרום טורקיה

46. ההשפעה הסביבתית של שימוש בדלקים מאובנים
ההשפעה הסביבתית של שימוש בדלקים מאובנים
פליטת גזי חממה לאטמוספירה.
פליטת תרכובות גופרית הגורמות לתופעת הגשם החומצי.
פליטת מזהמים שונים המזיקים לבריאות.
השחתת אזורי הכרייה וההפקה.
זיהום סביבתי כתוצאה מתקלות ותאונות.

49. גשם חומצי

50. דליפות נפט

51. אנרגיה גרעינית

52. יתרונות וחסרונות של כור גרעיני כמקור אנרגיה
יתרונות:
ניצולת גבוהה של הדלק הגרעיני, מספר קטן של טונות של דלק גרעיני מספיקים לתדלק כור למשך כשנה. ניצולת טובה זו נובעת מהעובדה שהתהליכים הגרעיניים מניבים הרבה יותר אנרגיה לכל תגובה בודדת מאשר תהליכים כימיים.
הכור אינו מזהם את הסביבה , לא פולט חומרים לאטמוספירה.
כורים גרעיניים הנם בין המתקנים הבטוחים ביותר שיוצרו על ידי האדם. דאגה זו לבטיחות נובעת מהתוצאות הרות האסון שעלולות לנבוע מתקלה בכור. דוגמה למנגנון בטיחות הוא מנגנות תליית הוסת בליבה - הוסת מוחזק תלוי באוויר על ידי אלקטרומגנט כך שבעת תקלה באפסקת המתח הוסת יפול לתוך הליבה ויפסיק את תגובת השרשרת בכור.
בחישוב לאורך זמן, חשמל שיוצר בתחנת כוח גרעינית זול יותר מחשמל שיוצר בתחנת כוח המונעת בנפט או בגז.

53. חסרונות
תקלה בכור גרעיני עלולה להסתיים באסון בקנה מידה לאומי, כמו אסון צ'רנוביל בו הותכה ליבת כור וזיהמה אזור ענק בתוצרי ביקוע רדיואקטיביים, וזאת בניגוד לתקלה בתחנות כח קונבנציואליות.
החיסרון העיקרי בשימוש בכור גרעיני למטרת הפקת אנרגיה הם תוצרי הביקוע. תוצרי הביקוע רעילים ביותר ועמידים ביותר. תוצרי הביקוע רדיואקטיביים באופן קיצוני ובעלי זמן מחצית החיים ארוך מאוד (אלפי שנים). הטיפול בתוצרי הביקוע הנו מסובך, קשה ויקר. כיום קוברים את חומרי הביקוע באזורים יציבים גאוגרפית, באדמה נייטראלית (כגון מכרות מלח נטושים ועמוקים).

54. צ'רנוביל

55. Greenpeace documenting Russian ship TNT27
dumping nuclear waste.

56. אנרגיה ירוקה ומתחדשת

57. מה ההבדל בין המושגים: אנרגיה מתחדשת אנרגיה ירוקה אנרגיה חלופית
אנרגיה ידידותית לסביבה
אנרגיה מוסרית

58. האנרגיה המתחדשת העתיקה ביותר:
עץ הסקה!
האם ניתן לומר על מקור אנרגיה זה כי הוא ירוק או ידידותי לסביבה?

59. אנרגיה מתחדשת וגם ירוקה בזמני קדם
תחבורה
ימית

60. תחבורה יבשתית

62. חריש השדות

63. טחינת קמח

65. שיטות מודרניות להפקת אנרגיה מתחדשת
שיטות מודרניות להפקת אנרגיה מתחדשת
מהו מטבע האנרגיה השכיח ביותר בעידן המודרני?

66. חשמל !!

67. ברקים ובנג'מין פרנקלין (1750)

68. הפקת חשמל ע"י דינמו – הומצא על ידי פאראדיי (1831)

69. לחשמל כצורת אנרגיה יש מספר יתרונות ומספר חסרונות:
יתרונות:
הובלה קלה, מהירה וזולה, לאחר השקעות ראשוניות יקרות.
ניתן לווסת את השימוש בו ולפצל את השימוש ליחידות קטנות או גדולות.
יעילות וגמישות בשימוש.
שימוש נקי ואינו מזיק לסביבה לרוב

70. תלות רבה (שימושים ביתיים, תעשייה, רפואה, מסחר וכל תחומי החיים).
חסרונות:
יש הפסד אנרגיה לאורך מרחק. לכן המרחק המרבי להובלתו אינו עולה על 700 ק"מ בדר"כ.
עלויות ראשוניות יקרות של הקמת רשת חשמל.
לא ניתן לאגור אותו וצריכתו נעשית באותו הרגע.
תלות רבה (שימושים ביתיים, תעשייה, רפואה, מסחר וכל תחומי החיים).

71. תחנות כוח הידרואלקטריות
תחנת כוח הידרואלקטרית הינה תחנת כוח המונעת באנרגיית מים הנופלים מפתח סכר או ממפל מים טבעי.
תחנת הכוח ההידרואלקטרית הראשונה הוקמה בשנת 1870 באנגליה.

72. החשמל ההידראולי מהווה כ – 20% מכלל החשמל המיוצר בעולם (7% מסך ייצור כל האנרגיה). כמות האנרגיה המופקת ממים זורמים תלויה בכמות המים, עצמת הזרימה ושיפוע הזרימה. מאחר והנתונים הללו אינם שכיחים בטבע, יצר האדם תנאים מלאכותיים, כגון: סכרים גדולים וטורבינות הידראוליות.

73. הכי גדולה כיום, הינה תחנת הכוח בקומפלקס לה-גרנדה בקויבק, קנדה המספקת 16,021 מגה-ואט, אך לקראת שנת 2009 תתפוס את המקום הראשון בעולם תחנת הכוח בסכר שלושת הנקיקים שבסין.

74. תחנת הכוח הראשונה שסיפקה חשמל לארץ ישראל ולעבר הירדן הייתה תחנה הידרואלקטרית - התחנה בנהריים הוקמה על ידי פנחס רוטנברג ונחנכה בשנת 1932, ניצלה את מי הנהרות ירדן וירמוך להפקת חשמל.

75. תנאים גיאוגרפים להקמת תחנות הידרו-אלקטריות:
כמות משקעים גדולה של 750 מ"מ גשם בממוצע לשנה.
מבנה גיאולוגי מתאים: סלעים המונעים חלחול ומאפשרים נגר עילי מירבי ויצירת מאגרי מים.
תנאים טופוגרפיים מתאימים: שיפעים חזקים, מפלי מים ועמקי זרימה צרים, המאפשרים הקמת סכרים.
קירבה לקהל הצרכנים ומרכזי האוכלוסייה.

76. הפקת חשמל בתחנות הידרו-אלקטריות זולה יותר מהפקת חשמל בתחנות תרמיות, אולם ההשקעות הראשוניות בתחנות הידרו-אלקטריות גבוהות יחסית ותחנה מסוג זה נחשבת ל"נוקשה" מבחינת גורמי מיקומה, לעומת התרמית,
שהיא יותר "גמישה".

77. הקמת סכר כרוכה גם בתופעות שליליות:
יישובים ובתי גידול שנמצאו במעלה הנהר מוצפים.
נוצרים מחסומי רבייה על ידי סכרים.
סחף שמקורו בהרים אינו מגיע עוד לדלתת הנהר, והדלתה נאכלת.
סחף אינו מדשן את אדמות החקלאים לאורך הנהר, והנהר אינו מציפן, כפי שהיה קורה פעם לאורך הנילוס למשל.
המדף היבשתי של חופים סמוכים נשחק עקב אי הגעת סחף (תהליך שמשפיע בצורה חזקה על מישור החוף של ארץ ישראל)

78. פרויקט הנרמדה

80. ...וההפתעה הגדולה ביותר:
מאגרי מים מלאכותיים הקשורים לתחנות כוח הידרואלקטריות מייצרים לא פחות גזי חממה, ואולי אף יותר, מתחנות כוח המונעות בדלקים פוסיליים !!!
הסיבה לכך היא ריקבון חסר חמצן של חומר אורגני לאחר הצפת מאגר המים, והפיכתו למתאן.
תהליך זה מתרחש באופן מחזורי במאגרים עונתיים.

81. גיאות ושפל
תופעת הגאות והשפל מתרחשת בגלל כוח הכבידה של הירח ובמידה מועטה יותר בגלל כוח הכבידה של השמש. היא באה לידי ביטוי באופן חזק בחופים אשר נושקים לאוקיינוסים (מדובר בהפרשים של 6-8 מטרים). לעומת זאת בים התיכון שהוא ים הכלוא בין יבשות אפריקה ואירופה, תופעה זו חלשה יחסית (חצי מטר בערך בחופי ישראל). מחזור הגאות והשפל מתרחש פעמיים ביום. הזמן בין גאות אחת לשנייה הוא כ-12 שעות ו-24 דקות, כתוצאה משילוב סיבוב כדור הארץ סביב עצמו עם מסלולו של הירח סביב כדור הארץ.

82. כוחות גאות שמפעיל הירח על נקודות שונות בכדור הארץ
כוחות גאות שמפעיל הירח על נקודות שונות בכדור הארץ. כוח הגאות בכל נקודה (באדום) הוא ההפרש בין כוח המשיכה של הירח בכל נקודה (בשחור) לבין כוח המשיכה של הירח על מרכז הכובד של כדור הארץ

83. כוחות הגאות מותחים את כדור הארץ לצורת אליפסואיד, שצירו נמצא על הקו המחבר את מרכז כדור הארץ ומרכז הירח.
גודלם של כוחות הגאות פרופורציוני למסת הגוף שמפעיל אותם, ויורד לפי המרחק בשלישית - בניגוד לכוח המשיכה עצמו, שיורד לפי המרחק בריבוע. לכן כוחות הגאות של הירח (שמסתו קטנה מזו של השמש פי107 × 2.7 אך גם מרחקו הממוצע מכדור הארץ קטן פי 390 ממרחקה של השמש) גדולים פי 2.2 מאלה של השמש. זאת למרות שכוח המשיכה של השמש על כדור הארץ עצמו גדול פי 180 מזה של הירח.

84. ניצול אנרגיית הגאות והשפל
ניתן להפעיל תחנת כוח על ידי ניצול הגאות והשפל אולם מספר קשיים מהותיים מקשים על ניצול האנרגיה:
יש צורך להקים סכר שהטורבינות המייצרות חשמל יהיו משולבות בו, כלומר יש צורך בגוף מים סגור כמעט לחלוטין
ניצול הגאות והשפל כלכלי רק כאשר ההפרש הוא משמעותי, בגופי מים כמו הים התיכון בהם ההפרש קטן יחסית אין הצדקה כלכלית להקמת תחנת כוח
האופי המחזורי של התהליך גורם לכך שהטורבינות מסובבות בכיוון ההפוך בשפל יחסית לגאות, דבר שמסבך את הבניה
הכמות המופקת של החשמל לא ניתנת להגדלה לפי הצורך אלא תלויה בתהליכים טבעיים שאין לאדם שליטה עליהם ובפרט אין אפשרות לתאם בין הכמות המופקת לשעות הביקוש
למרות קשיים אלו יש בעולם מספר תחנות כוח המפיקות חשמל על ידי כוח הגאות והשפל שהראשונה שבהן, תחנת הכוח לה ראנס, הוקמה בנהר ראנס בצרפת בשנות השישים.

85. תחנת הכוח לה ראנס היא תחנת כוח הנמצאת בשפך נהר הראנס (La Rance) בצפון החוף האטלאנטי של צרפת, המפיקה חשמל מניצול האנרגיה הטמונה בתופעת הגאות ושפל.
בניית התחנה החלה ב-20 ביולי 1963 והסתיימה כשלוש שנים לאחר מכן. התחנה נחנכה ב-26 בנובמבר עלות הקמת התחנה הייתה כ-620 מיליון פרנקים (מעל 500 מיליון אירו במונחים של 2005).

86. תחנת הכח לה – ראנס בצרפת

87. בבסיס התחנה עומד סכר באורך של 750 מטר על שפך הנהר, היוצר מאגר המסוגל לקלוט בתוכו בעת הגיאות 180 מיליון מטר מעוקבים של מי ים. בעת השפל, המים האגורים זורמים חזרה אל הים בכח הכבידה, ובדרכם מסובבים את הטורבינות המפיקות את החשמל.
על מנת להגדיל את ניצולת התחנה גם לשעת הגאות (בה מתמלא המאגר), הטורבינות הן דו כיווניות, כך שגם זרם המים הממלא את המאגר משמש להפקת חשמל.
בתחנה מותקנות 24 טורבינות בהספק של 10.3 מגה-ואט כל אחת. התחנה מספקת 3% מתצרוכת החשמל של מחוז ברטאן.

88. אנרגיה סולארית
אנרגיה סולארית היא אנרגיה שמקורה בקרינת השמש ואשר נחשבת למקור האנרגיה החלופי הטוב והנקי ביותר.
אנרגיה זו נמצאת בשפע, עד פי 10,000 מהתצרוכת העולמית הנוכחית, אך יש צורך למצוא דרכים יעילות להשתמש בה. מדינת ישראל הינה אחת המדינות המתקדמות בניצול אנרגיית השמש, אם כי בשנים האחרונות היא מפגרת אחרי מדינות מפותחות שאפשרות ניצולת השמש נמוכה בהרבה אצלן.

89. מהי צורת ניצול האנרגיה הסולארית הנפוצה ביותר בישראל?

90. זווית התקנת הקולטים

91. חשמל סולארי
גישה ראשונה – ריכוז אור השמש לשם חימום נוזל המשמש להפקת חשמל.
גישה שנייה – הפקת חשמל ישירות מאור השמש – תאים פוטו-וולטאיים.

92. תחנת כוח סולארית-תרמית
בשיטה הסולארית-תרמית ראשית הופכים בעזרת קולטי שמש את האנרגיה הנקלטת לחום, ואחר כך בעזרתו מייצרים קיטור אשר מניע טורבינה המייצרת חשמל. כיום רוב תחנות הכח הסולאריות הגדולות עובדות בשיטה זו.

93. טכנולוגיות עיקריות בתחום:
שקתות פרבוליות (Parabolic Trough): נוזל תרמי זורם בצינור הנמצא בפוקוס של מראה בצורת פרבולה העוקבת אחרי השמש בציר אחד.
הנוזל נכנס למחליף חום ויוצר קיטור אשר נכנס ישירות לטורבינת קיטור המניעה גנרטור.

96. מגדל שמש המכונה לעתים מתקן מסוג קולט מרכזי (Power Tower Systems): מראות העוקבות אחרי השמש בשני צירים (הליוסטטים) מרכזות את האור לקולט מטרה הנמצא על מגדל.

98. הטכנולוגיה החדישה בתחום היא שימוש בטורבינת גז וקולט המחמם אוויר דחוס, בשיטה זו ניתן להגיע לנצילויות גבוהות ביותר, מתקן הדגמה מסוג זה הוקם במכון ויצמן והודגמו בו טמפרטורות אוויר של כ-1200 מעלות צלזיוס.

99. צלחת פרבולית (Parabolic Dish Systems) - צלחת העוקבת אחרי השמש בשני צירים. מהחום מופק חשמל בדרך כלל על ידי מנוע סטירלינג (Stirling) או טורבינת גז קטנה. ניתן לקבל נצילויות גבוהות בהקפי ייצור חשמל של עשרות ומאות קילוואט בלבד, או תחנת כוח מסחרית עם עשרות או מאות יחידות מודולריות.

100. בריכות שמש
בריכות שמש הן מקווה מים גדול, טבעי או מלאכותי המכיל מלחים בריכוז גבוה, אך מאורגנים בשכבות המשתנות בעוצמת מליחותן עם הירידה לעומק. שכבת המים העליונה מכילה פחות מלח וככל שמעמיקים בבריכה נעשה ריכוז המלח גבוה יותר.
מבנה שכבות המלח במים יוצר מעין מלכודת חום המונעת מהמים החמים לעלות לשכבות העליונות ובכך נמנעת בריחת חום מהבריכה.
המים הרותחים בתחתית משמשים
להנעת גנרטור וייצור חשמל.

101. תאים פוטו-וולטאיים
המרה ישירה של אנרגיית השמש לחשמל נעשית באמצעות תא פוטו-וולטאי (תא שמש), שעשוי לרוב מסיליקון בטכנולוגיה של עשיית שבבים, בנוי מסרט מוליך למחצה הנתון בין שתי אלקטרודות. בחשיפה לאור האלקטרונים
ניתקים ממקומם ויוצרים תנועה
חשמלית. הניצולת של תא כזה
היא נמוכה, (כ-15 אחוז) ומחירו יקר,
בשל טכנולוגית הייצור המורכבת שלו.

102. במרכז הלאומי לאנרגיית השמש באוניברסיטת בן גוריון, נערכים מחקרים בתחום הסולרי-תרמי והפוטוולטאי, העוסקים בין השאר בתא פוטו-וולטאי מבוסס פחמן, ובייצור חשמל פוטו-וולטאי באמצעות שימוש במראה מרכזת גדולה. הציפיות הן שמחקרים אלו יבשילו בעשור הבא לכדי מערכות זולות והמוניות לייצור חשמל מאנרגיית שמש.

103. המצב כיום
התאים הפוטו-וולטאיים משמשים כיום לאספקת חשמל לתחנות חלל וללוויינים, למכשירי חשמל קטנים כגון מחשבונים ולאספקת חשמל למקומות מבודדים. בישראל ניתן לראות תאים פוטו-וולטאים המותקנים על עמודי תאורה ליד תחנות הסעה מבודדות.
בשנים האחרונות חברות ישראליות נכנסו לשוק זה ומציעות לרכישה תאים פוטו-וולטאים לשימוש פרטי לצורך חסכון בחשבון החשמל המשפחתי. אפשר להתקין שעון חשמל דו-כיווני שמאפשר לייצר חשמל ו"למכור" אותו למעשה לחברת החשמל ובכך להקטין את חשבון החשמל.

104. נכון ל-2006, עלות מערכת המייצרת הספק שיא של קילוואט אחד הוא כ-35,000 שקלים. בשל העובדה שהמערכת אינה מייצרת חשמל בלילה ובימים מעוננים וגשומים, ניתן לייצר במרכז הארץ באמצעות מערכת כזו כ-1,600 קוט"ש בשנה. באזורים מדבריים נצילות המערכת יכולה להיות גבוהה יותר. לכן התקנה ביתית של פנל פוטו-וולטאי אינה כדאית כיום מבחינה כלכלית, שכן החזר הוצאות ההתקנה נמתח על פני תקופה של עשרות שנים (בין 20 שנים באזורים מדבריים ל-40 שנים ויותר במרכז הארץ).

105. הפארק הסולארי בסקסוניה מיועד להיות תחנת הכוח הגדולה בעולם המופעלת באמצעות מערכת של תאים פוטו וולטאים.
הפארק קיבל את כל האישורים הנדרשים ועתיד לקום בבסיס חיל האוויר הגרמני לשעבר ממזרח ללייפציג שבגרמניה. הפארק יספק 40 מגה-ואט של אנרגיה סולארית ובניתו תושלם עד סוף שנת 2009.
הפארק יוקם על שטח של 2,200 דונם ועלותו המשוערת היא כ-130 מיליון אירו.

106. מרוצי מכוניות סולאריות

109. היתרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית:
עצמאות בהפקת חשמל, חוסר תלות במקורות דלק מתכלים ובמדינות המפיקות אותם, כמו התלות בעליית מחירי הדלקים.
הפקת אנרגיה נקיה שאיננה פוגעת בסביבה.
בעיקר לגבי הטכנו' הפוטו-וולטאית, אפשרות להתקנה על גגות ובכך לחסוך משאבי קרקע.
אנרגית השמש אינה מתכלה כמו מקורות אנרגיה המתבססים על דלק.
התאמה טובה לעקומת הביקוש לחשמל.
תחנה תרמית סולרית יכולה לכלול גם גיבוי בדלק אחר, ולא נדרשת הקמת תחנת כוח נוספת לגיבוי כמו בתחנות רוח למשל.
בתחנה תרמית סולרית אין ירידה משמעותית בביצועי התחנה לאורך שנים (זאת בניגוד לתחנות פוטו-וולטאיות).

110. החסרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית כיום:
השקעה ראשונית גבוהה המתבטאת בעלות גבוהה לקוט"ש בהשוואה לתחנות כוח קונבנציונליות.
הפקת אנרגיה לא סדירה בימים מעוננים ובלילה בתחנות כוח ללא אגירה או מקור אנרגיה נוסף.
תפיסת שטח רב יחסית להפקת חשמל בשיטה הקונבנציונליות בפחם, דלק נוזלי או גז.

111. אנרגיית רוח
בשיטה זו משתמשים באנרגיית רוח להפעלת מדחפים אשר ממירים את האנרגיה לחשמל. טורבינת רוח מודרנית כיום מאפשרת לספק חשמל לכ-2,000 בתי אב.

112. דנמרק הינה חלוצה בהקמת טורבינות רוח, ונכון לשנת 2004 כ-20% מהחשמל במדינה זו יוצר באמצעות טורבינות רוח. במדינות הסקנדינביות השימוש בטורבינות רוח נפוץ ביותר וקיימות בה חוות טורבינות בים,
במרחק של מספר
קילומטרים מהחוף
במים רדודים.

113. בארץ הוקמו טורבינות רוח בגולן ברכס חזקה, ליד היישוב אלוני הבשן ובגלבוע ליד היישוב מעלה גלבוע. כמו כן מתוכננות בניה של חוות טורבינות ברמת סירין בגליל.

114. טורבינות רוח מופיעות בשתי גרסאות עיקריות:
טורבינות ציר אופקי, ברובן בעלות מבנה הדומה בעיקרו לזה של מאוורר אך אופן פעולתן הפוך: בעוד שבמאוורר אנרגיה החשמלית מסובבת את כנפי המאוורר באמצעות מנוע לשם יצירת רוח מלאכותית, בטורבינת רוח אנרגיית הרוח מסובבת את להבי הטורבינה המניעות גנרטור להפקת אנרגיה חשמלית.
טורבינות ציר אנכי, ברובן בעלות מבנה דמוי "להבת נר" הנוצר באמצעות שניים עד שלושה להבים קשתיים המחוברים בקדקדם ובבסיסם אל ציר אנכי המניע גנרטור.

115. הנסיון מראה כי נצילותן של טורבינות ציר אנכי גבוהה מזו של טורבינות ציר אופקי, אך השימוש בהן רווח פחות, מסיבות של עלויות תכנון והקמה.

116. נצילות הטורבינה הוא היחס המבוטא באחוזים בין כמות האנרגיה הקינטית של הרוח שהייתה עוברת ביחידת זמן דרך שטח חתך הפעולה של המדחף ("שטח הדיסק") בהיעדר המדחף, לבין כמות האנרגיה החשמלית הרגעית המופקת ביחידת זמן בפועל באמצעות המדחף. נצילותה המקסימלית התאורטית של טורבינת רוח הוא כ 59.3% ("גבול בץ" או Betz-Limit), אולם נצילות זו איננה בת השגה. הנצילות המעשית לה טוענים יצרני ומפעילי טורבינות רוח הוא בין כ-15% לכ-35%.

117. פוטנציאל ייצור החשמל באנרגיית הרוח, יחסי למהירות הרוח בחזקה שלישית
פוטנציאל ייצור החשמל באנרגיית הרוח, יחסי למהירות הרוח בחזקה שלישית. למשל: תפוקת החשמל מיחידת שטח הניצבת לכיוון הרוח ברמת הגולן, היא בממוצע פי 8 מאשר במישור החוף, מאחר שמהירות הרוח ברמת הגולן היא בקירוב כפולה מזו שבמישור החוף.

118. ההערכה היא שייצור החשמל באנרגיית רוח הוא כלכלי, באזורים בהם מהירות הרוח עולה על 8 מטרים לשנייה (28.8 קמ"ש), בממוצע. מהירויות כאלה נרשמו באזורים שונים בעולם, כגון בקליפורניה (בין האוקיינוס למדבר), באיים שונים (הקנאריים, הים האגאי, הוואי) ועוד. עם זאת, עשרות אלפי טורבינות רוח הותקנו בארצות הברית ואלפי טורבינות באירופה, בהודו ובמדינות נוספות רבות, גם באזורים בהם עוצמת הרוח קטנה יחסית.

119. בשנת 2002 ייצרו טורבינות רוח בעולם כולו 31,000 מגוואט-שעה חשמל
בשנת 2002 ייצרו טורבינות רוח בעולם כולו 31,000 מגוואט-שעה חשמל. מספיק כדי לספק צריכה של 5.5 מיליון בתים בעיר.
הצפי לשנת 2010 הוא
לייצור שוטף של 85,000
מגוואט-שעה.

120. יתרונות בהפקת חשמל מאנרגית הרוח
עלות הפקת חשמל נמוכה, עקב הניצול של אנרגייה זמינה חינמית. רוח איננה עולה כסף, ולא נדרש דבר כדי ליצור אותה. המקור לה הוא מהאנרגיה הסולארית (כשהאוויר מתחמם אוויר אחר תופס את מקומו ונוצרת רוח). למעשה, העלויות העיקריות הכרוכות בהפקת החשמל מטורבינות רוח הן עלויות התכנון וההקמה של התחנות המבוססות עליהן. השקעה ראשונית זו יכולה להיות מאוד כדאית, כי התהליך ייצור החשמל והתפעול השוטף זולים. עקב פשטות המערכת כמות התקלות היחסית בה נמוכה ואיננה תורמת משמעותית לעלות התחזוקה השוטפת.
יתרון גדול נוסף הוא שאנרגיה חלופית זו אינה מזהמת את הסביבה ואינה מכלה מחצבים כמו תחנות כוח מבוססות דלק דוגמת פחם, נפט וגז.

121. חסרונות ופתרוניהן: רעש
תנועת כנפי טורבינות הרוח מאופיינת כרעש מכני וכרעש אווירודינמי. הרעש המכני נגרם על ידי פעולת המערכת (גנרטור, מסבים) ועוצמתו מושפעת מגודל המערכת. הרעש האווירודינמי נגרם על ידי תנועת הלהבים באוויר, והוא תלוי בגודל הלהבים ובצורתם. ניתן להפחית את עוצמת הרעש האווירודינמי באמצעות התאמת צורת הלהבים ובחירת אתרים מתאימים, מבחינת זרימת הרוח, המרוחקים ממקומות יישוב.

122. השפעה על עופות
השפעת טורבינות הרוח על עופות נחקרה במדינות המנצלות אנרגיה של הרוח. הנושא החשוב ביותר היה התנגשויות של עופות בטורבינות, אולם נבחנו גם ההשלכות על תזונת הציפורים וקינונן. הסכנה לציפורים צומצמה במידה ניכרת באמצעות הגדלת הלהבים והקטנת מהירותם, על מנת שייראו בעיני הציפורים במעופן. כמו כן הותקנו סולמות פנימיים וחיווט תת-קרקעי כדי למנוע קינון ציפורים על המתקנים.

123. פגיעה בנוף
שאלת הפגיעה בנוף היא סובייקטיבית מעיקרה, אבל את ההתנגדות הגדולה ביותר מעוררות חוות רוח הבולטות לעין באזורים גבוהים בהרים. חלק מהגורמים המשפיעים על המראה ניתנים לוויכוח: המרחק מהמתבונן, מספר הטורבינות הנראות בשלמותן או בחלקן, סוג הטורבינות, גודלן וצבען, מספר הלהבים ומהירות סיבובם, תנאי האור וסידור הטורבינות באתר. בחינה אובייקטיבית של גורמים אלו יכולה לסייע להפחית את השפעות חוות הרוח על הנוף.

124. חסרונות נוספים:
כושר הייצור תלוי לחלוטין בתנאי הרוח המשתנים,
יש צורך בכמות גדולה של טורבינות כדי להשיג כושר ייצור המסוגל להשתוות לזה של תחנת כוח קונוונציונלית.

125. Stormblade turbine פתרונות מתקדמים עשויים לפתור חלק מן ההשפעות
הסביבתיות של
טורבינות הרוח.

127. אנרגיה גאותרמית
אנרגיה גאותרמית ליצור חשמל (Geothermal Power) פרושה שימוש במים חמים ו/או בקיטור שהתחממו בחום גאותרמי אשר נוצר באדמה מן החום הפנימי של כדור הארץ ליצור חשמל. אנרגיה כזו נחשבת לאנרגיה שניתן לחדשה ואינה מתכלה כאשר המים שעברו את התהליך מוחזרים לקרקע ועוברים תהליך חוזר של חימום.

128. המושג גאותרמי מקורו במילה היוונית גאו (geo) שפרושה ארץ והמילה תרמל (thermal) שפרושה חום.

129. מקור החום הגאותרמי
המקור הוא החום הטבעי בתוך כדור הארץ מתחת למעטה קרום הארץ. מקור החום הוא בתהליכי פרוק רדיואקטיביים המתחוללים בליבת כדור הארץ. האזורים בעולם בהם הארגיה הגאותרמית זמינה הם האזורים הפעילים מבחינה טקטונית. החום עולה לפני השטח באזורים הוולקניים עם הלבה הרותחת שמקורה במעמקים.

130. באיסלנד מרבית הבתים מחוממים ע"י אנרגיה
גיאותרמית בלבד.

131. People swimming outside a geothermal production plant in Iceland.

132. כיצד מקימים תחנת כוח גיאותרמית?

134. השדה הגאותרמי הגדול בעולם נמצא באזור הגייזרים אשר בקליפורניה, ארצות הברית, צפונית ל סן פרנסיסקו. יצור החשמל במקום שהחל בשנת 1960 מגיע ליותר מאלפיים מגה וואט בשנת 2001.

135. בשנים האחרונות כאשר הדאגה לאיכות הסביבה החלה גוברת, מרבים להחזיר לקרקע את המים החמים ואת הקונדנסט שהתעבה מן הקיטור במהלך תהליך יצור החשמל. החדרת המים חזרה לקרקע נעשית בדרך כלל בלחץ תוך שימוש בבארות הזרקה מיוחדות. המיקום והעומק של בארות ההחדרה נבחרים בקפדנות כדי לא לקרר ולא להשפיע לרעה על המאגר הגאותרמי בו משתמים להפקת החשמל. התופעה של קירור המאגר וירידת הלחץ של בארות ההפקה הן תופעות ידועות הדורשות קידוחים חדשים ואו טיפול חוזר בבארות קיימות לאוך חיי תחנת הכח הגאותרמית.

136. בשנים האחרונות נערכים בישראל חיפושים לגילוי מקורות אנרגיה גיאותרמיים
בשנים האחרונות נערכים בישראל חיפושים לגילוי מקורות אנרגיה גיאותרמיים. החיפושים מתרכזים לאורך שקע הירדן, ובמיוחד דרומית לסדום, שם מקווים לגלות קיטור בטמפרטורה של מעלות צלזיוס אשר יוכל להוות מקור להפקת חשמל, עד כה ללא הצלחה.

137. החברה הישראלית
"אורמת תעשיות"
מתמחה בהקמת
תחנות כוח גיאותרמיות
ברחבי העולם.

138. יתרונות השימוש באנרגיה גיאותרמית:
אנרגיה ללא זיהום סביבתי.
מקור אנרגיה אמין באותם מקומות בהם היא קיים.
אינו דורש שטחי קרקע גדולים (בהשוואה לניצול מקורות אנרגיה אחרים).
גמישות בשימוש.

139. חסרונות: ניתן לניצול מקומי בלבד באותם מקומות בהם הוא מתגלה.
יש להחזיר את המים החמים לתוך מעמקי האדמה כדי למנוע שקיעת קרקע והמלחת מי שתייה.
נדרש קידוח עמוק ויקר.
נדרשת השקעת משאבים גדולה מראש בשלב הקידוח והכנסת הצנרת. כל זאת לפני תחילת השימוש השוטף.

140. בסופו של דבר, הכדאיות הכלכלית של השימוש באנרגיה זו נקבעת לפי הפרמטרים הבאים: מיקום האתר, עומק הקידוח הנדרש, טמפרטורת המים, לחץ הקיטור הנפלט מהאדמה, קצב אפשרי לשאיבת המים או הקיטור, כמות המלחים במים והרכבם.

141. תחליפי דלק מן הצומח
תחליפים ישנים–חדשים לדלק תחבורה ממקור צמחי – ביו-דיזל וביו-אתנול.

142. ביו-דיזל
מנוע הדיזל הראשון של רודולף דיזל שהומצא ב1892 הונע בביו דיזל שהופק משמן בוטנים. כיום, ניתן להפיק שמנים ממספר רב של צמחים וליצור מהם חומר בעירה המתפקד בדומה לסולר לאחר תהליך עיבוד מסוים.
ניתן למחזר שמן טיגון
משומש ולהפכו לביו-דיזל.

143. יתרונות הביו דיזל:
פליטת הפחמן הדו חמצני בשריפת הביודיזל נמוכה בשישים אחוזים מפליטתו בשריפת דלק מחצבי. יותר מכך, הפקת הדלק הביולוגי פועלת בשיטת המעגל הסגור. משמע, הצמחים שמשמשים להפקתו גם מסייעים להפחית את שיעור הפחמן הדו חמצני באוויר.

144. ניתן להסב כל מנוע דיזל רגיל לשימוש בביו-דיזל בזמן קצר ובאופן פשוט למדי.

145. קהילת הביו-דיזל האלטרנטיבית:
קהילת הביו-דיזל האלטרנטיבית:
גיל ששון ואיל ביגר מייצרים ביו-דיזל בבית:

147. ביו-אתנול
דלק הביו-אתנול שיוצר מתירס תדלק את הדגמים הראשונים של מכוניות פורד. לצורך ייצור הדלק קנה הנרי פורד שטחים גדולים לייצור תירס, ושיווק אתנול בשם "גזוהול", אך מחירי הבנזין הנמוכים דחקו אותו מהשוק.

148. ביו אתנול מיוצר לרוב מגידולי
תירס או קנה סוכר, אולם ניתן
להפיק אותו ממקורות צמחיים
רבים אחרים.
הוא משווק כתערובת (בריכוזים שונים) עם בנזין.

149. ביו-אתנול המופק מקני סוכר מתדלק כ- 40% מכלי הרכב בברזיל, והממשלה מבקשת להסב כ- 200 אלף מוניות וכ- 80 אלף כלי רכב ממשלתיים לשימוש ב- 95 E (95% אתנול, 5% בנזין).
בארה"ב מגיע היקף השיווק של ביו-אתנול ל- 1.5 מיליארד גלון לשנה, והוא מיוצר בעיקר מתירס. ממשלת קנדה הודיעה אשתקד על כוונתה להגביר את הייצור ל- 750 מיליון טון בשנה.

150. לפי מחקרים שנערכו בקנדה מביא השימוש בדלק 85 E לירידה של 37% בפליטות גזי החממה, והשימוש בדלק 10 E (שניתן להשתמש בו בכל מכונית חדישה, ללא הסבה כלשהיא) לירידה של כמעט 4%. קשה לכמת את הערך הכלכלי של המרת יבולים חקלאיים או ביומסה לאתנול, אולם במונחי השקעת/תפוקת אנרגיה מניב ייצור ביו-אתנול רווחי אנרגיה.

151. חסרונות הדלקים הביולוגיים
הבעיה העיקרית בייצור ביו-דיזל וביו-אתנול היא תפיסת קרקעות שבהם היו אמורים לגדל מזון לבני אדם. כתוצאה מהקצאת גידולים כמו תירס וקנה סוכר לייצור אתנול חלה עליית תלולה במחירי גידולים אלו למאכל. בארצות מעוטות משקעים ברור שאין הגיון כלכלי בגידולים אלו, שכן להפיק ליטר של אתנול מגידולי קרקע יש להשקיע כמאה ליטרים של מים.

152. העתיד: היתוך גרעיני

153. על מנת להשיג תגובת היתוך, יש להביא את הפלסמה (שעשויה מיונים של דאוטריום וטריטיום) לטמפרטורה של כ-100 מיליון מעלות צלזיוס.
אין שום כלי קיבול שיכול לעמוד בטמפרטורה כזאת, ולכן יש לעצב את צורת הפלסמה ע"י שדות מגנטיים.

154. פרויקט
ה-ITER
יבנה במשך 8
השנים הבאות
בעלות של כ-10
מיליארד יורו.

155. מטרת הפרויקט העיקרית היא להוכיח היתכנות טכנולוגית של בניית כור היתוך המסוגל להפיק אנרגיה גדולה באופן משמעותי מזו הדרושה לשם הפעלתו, לאורך זמן.

157. מטרה נוספת היא לבדוק אילו חומרים בתוך הכור יוכלו לעמוד בפני הנייטרונים הסופר-אנרגטיים שיווצרו במהלך הפעלתו.

158. בכל מקרה, אין לצפות כי כור היתוך מסחרי ראשון יחל לפעול לפני שנת 2050, ואולי רק זמן רב לאחר מכן.
ועד אז....

159. עד אז כדאי לצמצם את צריכת האנרגיה שלנו, ולנסות להפיק כמה שיותר ממנה באמצעים ירוקים ומתחדשים !

160. תודה!