אנרגיה
אנרגיית גלים גירוסקופית – ניצול הים הפראי
כ-70% משטח כדור הארץ מכוסה באוקיינוסים, המציעים מקור עצום לאנרגיה מתחדשת. הפוטנציאל שלו עצום – כל כך עצום, עד שאנרגיית הגלים לבדה מוערכת כעולה על הביקוש העולמי הנוכחי לחשמל אם תייעל במלואה.
עם זאת, זהו מקור מתחדש ברובו לא מנוצל, שכן לכידת האנרגיה של גלי האוקיינוס ביעילות תסכלה מהנדסים במשך זמן רב.
כדי לפתור בעיה זו, מחקר חדש מאוניברסיטת אוסקה פנה לשיטה חדשנית: ממיר אנרגיית גלים גירוסקופי (GWEC) המשתמש בגלגל תנופה מסתובב בתוך מבנה צף כדי להמיר תנועת גלים לחשמל.
ניתוח המחקר מגלה כי, בעקרון, מכשיר זה יכול לספוג עד מחצית מאנרגיית הגלים הנכנסת בכל תדר גל, ומציע דרך לנצל אנרגיית אוקיינוס עצומה ולא מנוצלת.
סיכום:
- מחקר GWEC מצביע על כך שכיוון גירוסקופי יכול להגיע תיאורטית לספיגת 50% מאנרגיית הגלים על פני תדרים רחבי פס.
- המציאות המסחרית עדיין תלויה בהישרדות, בתפעול ותחזוקה (O&M) בים, ובהפסדי יעילות מעשיים מעבר למודלים ליניאריים.
- זווית השקעה: שקלו לשלב נציג של תשתיות מתחדשות עם שם מרשימת המעקב של חברה טהורה בתחום אנרגיית הגלים.
מגוון החשמל העולמי: אנרגיות מתחדשות עולות, דלקים מאובנים עדיין מובילים
עם שינויי האקלים המחוללים הרס ברחבי העולם, חיוני שנעבור מדלקים מאובנים – מקורות אנרגיה בלתי מתחדשים הנוצרים במשך מיליוני שנים וגורמים לבעיות סביבתיות משמעותיות.
אחת הדרכים היעילות ביותר להפחית את התלות בדלקים מאובנים אלה היא באמצעות מקורות אנרגיה מתחדשים, הכוללים אנרגיה סולארית, רוח, הידרואלקטרית, גיאותרמית וביו-מסה.
מקורות מתחדשים אלה מפחיתים פליטות גזי חממה, מוסיפים לביטחון האנרגטי של אומה ומפחיתים את הפגיעות להפרעות גיאו-פוליטיות. הודות ליתרונות אלה, מקורות אנרגיה מתחדשים מהווים כעת חלק גדל בייצור החשמל העולמי. ב-2024, הם סיפקו שיא של 32% מייצור החשמל העולמי, עלייה של 2% מהשנה הקודמת, כאשר הביקוש הכללי לחשמל גדל ב-4%, בעיקר עקב מרכזי נתונים.
“מדינות חושבות על הביטחון והביטחון האנרגטי שלהן יותר מאי פעם, ואני חושב שזה אומר שאנרגיה מתחדשת מקומית כמו רוח ושמש הופכת אטרקטיבית יותר ויותר.”
– אנליסט החשמל והנתונים של צוות החשיבה אנרגיה Ember, יואן גרהם, סיפר לרויטרס בשנה שעברה
בעוד שתעשיית האנרגיות המתחדשות סיפקה 858 טרה-וואט-שעה נוספים של ייצור למערכת ב-2024, דלקים מאובנים, כולל פחם, נפט וגז טבעי, עדיין מניעים את רוב צורכי האנרגיה של העולם. פחם הוא כיום מקור ייצור החשמל הגדול ביותר, המהווה 34% מייצור החשמל העולמי, בעוד שתרמי גז מהווים 22%.
עם זאת, לפי התחזיות של הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה (IEA), קיבולת החשמל המתחדש תגדל בכמעט 4,600 ג’יגה-וואט בין 2025 ל-2030.
מבין כל המקורות המתחדשים, האנרגיה הסולארית היא הצומחת במהירות הרבה ביותר עם ירידת העלויות והאצת האימוץ העולמי. קיבולת הרוח גם היא צומחת במהירות, בעוד שהידרואלקטרית נותרת התורמת המתחדשת הגדולה והמתמשכת. באשר לביו-אנרגיה, היא החלה לתפוס תאוצה, והגיאותרמית צוברת שותפויות תאגידיות. עתיד האנרגיה נראה ירוק יותר ויותר.
ניצול הפוטנציאל הלא מנוצל של האוקיינוס
בנוף האנרגיה המתחדשת, כוח האוקיינוס מציע פוטנציאל משאבים גלובלי עצום. הוא כולל ניצול כוח ממקורות ימיים, כולל גלים, גאות ושפל, המרת אנרגיה תרמית באוקיינוס (OTEC), וזרמי ים. אנרגיית גאות מנצלת זרמי גאות צפויים, OTEC משתמשת בהפרשי טמפרטורה במי אוקיינוס עמוקים, וזרמי ים לוכדים אנרגיה מזרמי אוקיינוס בקנה מידה גדול.
הצורה הנחקרת ביותר של אנרגיה ימית היא אנרגיית גלים, הממירה אנרגיה קינטית של גלים לחשמל. גלים הם בשפע, חזקים ורציפים. הם גם פחות מקוטעים מרוח או שמש. יכולת החיזוי הגבוהה הזו אומרת שניתן לנצל את תנועת הגלים על פני השטח 24/7, מה שהופך אותה למועילה מאוד לשיפור תכנון ויציבות הרשת.
מקור אנרגיה זה, שאינו פולט פליטות, ראה פריסה מסחרית מוגבלת, הרבה מתחת למקורות מתחדשים בוגרים כמו סולארי. הוא מייצג כיום את החלק הקטן ביותר בשוק האנרגיה המתחדשת. ב-2024, העולם הוסיף 1.6 מגה-וואט (MW) של קיבולת כוח אוקיינוס, והביא את הקיבולת התפעולית הכוללת לכ-513 MW.
אימוץ איטי זה נובע ממספר גורמים, כולל עלויות הון גבוהות, מגבלות ספציפיות לאתר, ומכשולים טכנולוגיים כמו שילוב רשת. כישורי כוח אדם ואי-ודאות רגולטורית גם חוסמים התקדמות בכל המגזר. בנוסף, תחזוקת מכשירים בתנאי אוקיינוס קשים נותרת אתגר מרכזי לצד יעילות המרת האנרגיה.
כתוצאה מכך, חוקרים באקדמיה ובתעשייה ממשיכים לעבוד על שיפור מערכות אלה, והופכים אותן לעמידות יותר ומסוגלות יותר להתמודד עם אי-סדירות הגלים. מערכת אחת שזכתה לעניין היא ממיר אנרגיית גלים (WEC), מכשיר הממיר אנרגיה קינטית של גלים לחשמל.
מספר מחדשים עובדים על קידום טכנולוגיה זו. לדוגמה, החברה השוודית CorPower Ocean שיתפה פעולה עם OPS Solutions הנורווגית דרך פרויקט COMPACT כדי להפחית את העלות והמסה של WECs על ידי פיתוח אב-טיפוס של צילינדר מתיחה מוקדמת (PTC). בתמיכת מענקי EEA “תוכנית הצמיחה הכחולה”, הפרויקט מפתח מארז לחץ קל משקל כדי להתמודד עם עלות הון ועמידות המכשיר.
במקביל, מפתחים השיגו רווחי ביצועים מדידים. החברה הנורווגית Havkraft דיווחה על שיעור המרת אנרגיה של מעל 80% בבדיקת המעבדה האחרונה שלה לדגם WEC מוקטן, עלייה של 15% מניסויים קודמים. צעד זה מאפשר להם לזהות סיכונים, להבטיח איכות ולהבין ביצועים, מה שיעזור להם להתרחב לקראת מסחור.
“התוצאות מראות שהמחקר שלנו נושא פרי, ואנחנו צעד אחד קרוב יותר לפתרון מסחרי.”
– מנהל התפעול ניקולאי הלדיין
בינתיים בסקוטלנד, AWS Ocean Energy קידמה את ה-“Archimedes Waveswing” שלה, מצוף תת-ימי המופעל בלחץ שנועד להמיר תנועת גלים מתחת לפני השטח. המכשיר רשם הספק ממוצע מעל 10kW והגיע לשיא של מעל 80kW במהלך תנאי גלים מתונים, 20% גבוה יותר מהציפיות של החברה.
היחידה השקועה בגובה שבעה מטרים תוכננה לעמוד בתנאי סביבה קשים בים, כולל סערות בדרגה 10. עיצובה כמבלע יחיד גם הופך אותה למתאימה ליישומי כוח מרוחקים שבהם חוסן הוא חיוני.
מעבר לביצועים טכנולוגיים, שילוב מערכתי רחב יותר צובר תשומת לב. מחקר היתכנות אחרון מציע1 כי פריסת WECs לא חייבת להיות על חשבון פעילויות חופיות כמו תיירות או דיג. למעשה, התקנות שתוכננו כראוי יכולות לספק הגנה על החוף.
“אפשר להגן על החוף מפני פעולות הסביבה הימית ובו-זמנית לייצר חשמל נקי, ובכך לתמוך במעבר האנרגטי והעצמאות האנרגטית של פורטוגל.”
– פאולו רוזה סנטוס, שותף-מנהיג ב-CIIMAR
התקדמויות אלה משקפות מגזר שעובר מאבות-טיפוס ניסיוניים לפתרונות מעשיים.
שחרור ספיגת אנרגיה מקסימלית עם גירוסקופים
מכשירי אנרגיית גלים (WECs) שואפים להמיר תנועת גלים רציפה לחשמל שמיש ביעילות. מונעים על ידי יוזמות חדשנות לאומיות, התקדמויות טכנולוגיות ושילוב עם תשתיות מקומיות, שוק ממירי אנרגיית הגלים העולמי צפוי לגדול מ-21.6 מיליון דולר ב-2025 ל-38.2 מיליון דולר ב-2034, בשיעור צמיחה שנתי ממוצע (CAGR) של 6.5%.
WECs עדיין לא מוצאים מסחרית במלואם עקב אתגרים טכניים, כלכליים ורגולטוריים, כך שעדיין אין פתרון אופטימלי יחיד. הוצעו סוגים רבים ושונים, כולל מבלעי נקודה, עמודות מים מתנודדות (OCWs), מכשירים גולשים, מחלישים ומערכות גירוסקופיות.
החליקו לגלול →
