בימים אלו נעשה מאמץ כלל עולמי להתמודד עם התחממות כדור הארץ. במסגרת מאמץ זה נעשה ניסיון לעבור ככל הניתן, לשימוש ב"אנרגיה ירוקה", כלומר אנרגיה אשר במהלך הפקתה, לא משתחררים לאטמוספרה חומרים מזהמים (בניגוד לתהליך בו מופק אנרגיה מבערה של דלקים כגון פחם, השיטה הנפוצה היום).

חלק גדול מן המאמץ הזה מופנה להפקת אנרגיה ממקורות מתחדשים, כאשר שני המקורות המוכרים ביותר הינם אנרגיית הרוח, ואנרגית השמש. אנרגית הרוח מופקת באמצעות טורבינות ענקיות ההופכות את תנועת האוויר – הרוח, לתנועה סיבובית של הטורבינה ומפיקות אנרגיה מתנועה זו. אנרגיית השמש מופקת באמצעות תאים סולאריים מתוחכמים ההופכים את אנרגית השמש לאנרגיה חשמלית.

בכתבה זו אסקור סוג נוסף של מקור אנרגיה מתחדש, אשר פחות מוכר מן השניים שציונו לעיל, על אף שבימים אלו החלה הפקת אנרגיה ממנו. מקור זה הינו גלי הים.

מרבית הגלים בים נוצרים בעקבות הרוחות הזורמות מעל הים עצמו. אלו הם הגלים מהם מופקת אנרגיה. במהלך יצירת הגל, כל עוד מהירות הגל נמוכה ממהירות הרוח, אנרגיה עוברת מן הרוח אל הים, והגל הולך ומתעצם. גם כאשר הרוח פוסקת, ממשיך הגל להתקיים והוא יכול לנוע לאורך מרחקים עצומים.

כמות האנרגיה המקסימאלית אותה ניתן להפיק בשיטה זו, משתנה מאזור לאזור (על פי תנאי הים). לשם הבנת סדר הגדול המדובר, בבריטניה, הפקת אנרגיה מן הים תוכך לספק 14 אחוז מכלל הצריכה של המדינה, ובארה"ב 6 אחוזים, כמות מרשימה ביותר.

כיום קימות מספר שיטות להפקת אנרגיה מגלי הים, וטרם הוחלט מי מהם היא היעילה ביותר (ויתכן כי כל אחת יעילה יותר בתנאים אחרים). השיטות הבולטות הינן:

א) סופג נקודתי (Point absorber) – מצוף צף על פני הים, כאשר הוא מחובר בחוט אל עוגן המונח על קרקעית הים. בבסיס העוגן קיים סליל חשמלי, ובתוכו מגנט גדול, המחובר לחוט המגיע מן המצוף. בעקבות תנועת גלי הים המצוף עולה ויורד ביחס לעוגן, ולכן גם המגנט עולה ויורד בתוך הסליל החשמלי. כתוצאה מכך נוצר מתח חשמלי בסליל, המתורגם לזרם חשמלי אשר נישא אל החוף באמצעות כבלים הפרוסים לאורך קרקעית הים.

כמובן שבפועל לא מונח מצוף בודד, אלא מערך המורכב מעשרות רבות של מצופים ועוגנים, המפיקים
יחדיו כמות חשמל מרבית מן הגלים.

ב) מנחת (Attenuator/Pelamis) - בשיט ה זו מונחים מצופים ארוכים, לאורך כיוון התקדמות הגל, אשר מחוברים זה לזה במפרקים מיוחדים, המכילים מערכת הידראולית. גלי הים גורמים למצוף אחד להתרומם ביחס למצוף השני, והמפרק נע. הבוכנה ההידראולית מייצרת לחץ כתוצאה מתנועה זו (לרוב באמצעות שמן), ומאוחר יותר הלחץ משוחרר על ידי הנעת טורבינה, ממנה מופק חשמל.

בניגוד לשיטה הקודמת, בה המצופים היו קטנים יחסית, במקרה זה על מנת לנצל באופן מיטבי את אנרגית הגלים, על המצופים להיות ארוכים, באותו סדר גודל של אורך הגל (עשרות מטרים).

ג) השיטה השלישית, והפחות נפוצה מן האחרות, הינה מעין שובר גלים צף. במקרה זה חזית הגל מתנפצת על "שובר הגלים", ואנרגית הגל מועברת לשובר מאחר והוא עוצר את הגל. אם השובר מתוכנן בצורה נכונה, ניתן לנצל את התנועות הקטנות של השובר המאסיבי, כתוצאה משבירת הגלים, להפקת אנרגיה

על אף הפוטנציאל הרב בהפקת אנרגיה מגלי הים, טכנולוגיה זו הינה עדיין בתחילת דרכה. קיימים מספר מכשולים טכניים המקשים על הפקת אנרגיה בצורה זו

א) אנרגיית הגל, תלויה בזמן המחזור של הגל, ובריבוע משרעת הגל (גובה הגל). ככל שמתקרבים אל החוף, בעקבות חיכוך עם קרקעית הים, מאבד הגל אנרגיה ומשרעתו קטנה. על כן יש למקם את המתקנים בלב ים. כמובן שהדבר מקשה על העברת האנרגיה בחזרה אל היבשה. כיום ממוקמים המתקנים במרחק של כ-40 מטרים מן היבשה
ב) תדירות הגלים, הינה תדירות נמוכה מאוד. הזרם המופק באמצעות שיטות אלו, הינו זרם חילופין, בתדירותם של הגלים, כלומר בתדירות נמוכה מן התדירות של זרם החילופין המיוצר בתחנות חשמל רגילות (פחמיות). דבר זה מקשה על שילובו של זרם זה ברשת החשמל הקיימת
ג) הים אומנם צפוי בדרך כלל, אך מידי בפעם ופעם מתרחשות סערות גדולות. סערות חריגות בעוצמתן עלולות לפגוע במתקנים.

על אף כל הקשיים הנ'ל, כיום מופקת כמות משמעותית של אנרגיה חשמלית מאנרגית הגלים. כבר בשנת 1980 התחילה את פועלת תחנת הכוח הימית הראשונה, מול חופי פורטוגל. בעידן זה בו קיים דגש מיוחד על מציאת מקורות אנרגיה מתחדשים, נראה כי ההשקעה והפיתוח של תחום זה ילכו ויגדלו.

מנחת בפעולה מול חופי בפורטוגל
 

שני מנחתים בנמל, בטרם הוצאתם ללב ים. שימו לב לגודלם ביחס לגודל הספינות העוגנות
לצידם

קישורים:

לצפיה בסרט אנימציה המסביר את פעולת המנחת בפורטוגל, וכן סרטים נוספים המדגימים את ניסוי המתקן לפני הפעלתו, מתוך אתר החברה המפעילה את המתקן, לחצו כאן

להסברים נוספים (באנגלית), אודות אנרגיית גלי הים, ומקורות אנרגיה מתחדשיים נוספים מתוך אתר וויקיפ לחצו כאן

ביבליוגרפיה

Harvesting Ocean Wave Energy, Science 323, 1176

 

מאת: ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

0 תגובות