תחנת הכוח הסולרית הראשונה בעולם

הטכנולוגיה שהקדימה את זמנה: 104 שנים לחנוכתה של תחנת הכוח המצרית ששימשה לשאיבת מים מהנילוס ופורקה בגלל מלחמת העולם הראשונה

ב-11 ביולי 1913 התקיימה חגיגה גדולה באל-מעאדי, כפר קטן על גדת הנילוס, קצת דרומה מקהיר. פקידים בכירים בריטיים, דיפלומטים ועיתונאים התאספו לחגוג עוד מפעל מפואר של האימפריה הבריטית הגדולה. גברים במגבעות ונשים מהודרות עם שמשיות התהלכו בין שורות רבות של מראות שמיקדו את אור השמש בדודי חימום גדולים מברזל יצוק וחיממו בהם את המים ליותר מ-93 מעלות צלזיוס. החום הפיק קיטור בלחץ נמוך שהפעיל מנוע של 74 כוחות סוס. כמעשה קסם, באמצעות אור בלבד, המנוע שאב מהנילוס יותר מ-22 אלף ליטר מים בדקה והרווה את האדמה היבשה.

הייתה זו חגיגה של קידמה מדעית וטכנולוגית שבמרכזה עמד הוגה בעל חזון – הממציא האמריקאי פרנק שומן. הוא נודע בין השאר כממציא של זכוכית ממוגנת יעילה – פיתוח שהפך אותו לאדם אמיד, והגה גם הנעת צוללות באמצעות חמצן נוזלי ועוד יותר משישים פטנטים, אבל גולת הכותרת של המצאותיו והישגיו הייתה תרומתו לפיתוח הטכנולוגיה הסולרית.

מזכוכית ממוגנת ועד צוללות, דרך אנרגיה סולרית. פרנק שומן | צילום: Science Photo Library

אנרגיה נגד ברבריות

כבר ב-1897 פיתח שומן מנוע סולרי ראשון, שהתבסס על חימום של אֶתֶר לקיטור בצינורות שחורים בתוך תיבות לאגירת חוֹם. ב-1908 כבר הקים בפילדלפיה את חברת "כוח השמש" (Sun Power), שפיתחה טכנולוגיה חדשנית של חימום מים בלחץ נמוך באמצעות מראות שמיקדו את אור השמש על צינורות מים. במאמציו לפיתוח "מנוע שמש", כפי שכינה את המצאתו, הניע אותו חשש עמוק מפני התלות הגוברת של העולם בדלקים בלתי מתחדשים, ובמיוחד פחם., במאמר שפרסם בשנת 1914 בכתב העת Scientific American הוא התנבא: "אם האנושות לא תלמד לנצל את אנרגיית השמש, היא תידררדר לברבריות".

את החווה הסולרית הניסיונית הראשונה הוא הקים כבר ב-1910 בטאקוני (Tacony), פרבר של פילדלפיה, גרסה מורחבת של חוות הניסויים שהקים שם שלוש שנים קודם לכן. הוא השתמש שם בלחץ נמוך בצינורות כדי להוריד את טמפרטורת הרתיחה של המים ל-39 מעלות צלזיוס בלבד, וכך יצר קיטור שהפעיל את מנוע המשאבה.

הבעיה הייתה ההספק, שעדיין היה רחוק מאוד מזה של תחנות הכוח פחמיות – אלה שאת מקומן שאף שומן לתפוס. להגשמת המטרה הזאת הוא העריך שיזדקק ל-16 דונם של מראות סולריות והשקעה נכבדת של כ-40 אלף דולר – סכום קשה להשגה בימים ההם. תחילה הוא פנה לבעלי הון בפילדלפיה שסייעו לו בהמצאותיו הקודמות, וכשלא הצליח לרכוש את אמונם בהמצאה החדשה, חצה שומן את האוקיינוס ללונדון בניסיון לשכנע משקיעים שאנרגיית השמש עדיפה על דלקי מחצבים וזמינה מהם. הרצאותיו קנו לו קהל מעריצים לא קטן בקהילה המדעית הבריטית, ובעלי הון פתחו את כיסיהם למענו.

עם הפנים למדבר

בלונדון חבר אליו המהנדס הבריטי אס"א אקרמן (A.S.E. Ackermann), ויחד הם החלו לחפש אתר מתאים לצרכיהם ומטרה ראויה לניצול האנרגיה שיפיקו. מטרתם הייתה למצוא מקום שקרינת השמש בו חזקה כל השנה, שהפחם בו יקר ונדיר, הקרקע זולה וכוח האדם זמין. מצרים התאימה למטרותיהם מכל הבחינות. יתר על כן, התלות של כלכלת מצרים בנילוס יצרה צורך עז באמצעי שיאפשר לשאוב כמויות גדולות של מים להשקיית אדמות המדבר הסובבות את הנהר.

לכך נוספו גם שיקולים פוליטיים ומדיניים – השלטונות הבריטיים במצרים התמודדו עם תסיסה מתמדת נגדם ועם פיגור טכנולוגי וכלכלי משמעותי. האימפריה הבריטית הייתה להוטה למצוא פרויקטים שיסייעו לתעש את מצרים ולשכנע את העם המצרי ביתרונות הממשל האימפריאליסטי. העיתונות הבריטית הרבתה לעסוק במצב במצרים, דבר שהבטיח ליזמים כותרות אוהדות ותשומת לב ציבורית.

כאן נכנס לתמונה הקונסול הכללי הבריטי במצרים, הורציו הרברט קיצ'נר (Kitchener), שביקש לקדם את כלכלת מצרים כדי לשמר את ההשפעה הבריטית במדינת המפתח, היושבת על תעלת סואץ. תחנת כוח סולרית זולה שתאפשר לשאוב מים מהנילוס לשדות הכותנה הייתה בדיוק מה שהוא חיפש.

בברכת הקונסול ובתמיכתו הפעילה חכר שומן קרקע באל-מעאדי – כיום פרבר עירוני של קהיר ואז כפר חקלאי ומרכזמינהלה, שהיה גם מקום מגוריו של קיצ'נר. אולם בדרך להקמת החווה היה על שומן לעבו משוכה נוספת, בדמות הפיזיקאי הבריטי הנודע דאז צ'רלס ורנון בויז (Boys), שהספונסרים הבריטים הזמינו כיועץ מיוחד למיזם.

בויז המליץ על שיטת חימום אחרת, שתחליף את קולטי החום הזולים של שומן במראות פרבוליות, בערך כפי שנעשה בחוות סולריות מודרניות, אך שומן היה מודאג מהעלות שלהן – הרבה מעבר ל -40 אלף הדולר שגייס במקור, מה שיבטל את היתרון הכלכלי שהיה לשיטה שלו על פני תחנות הכוח הפחמיות. הברירה הייתה להגדיל את התקציב או לצמצם מאוד את תפוקת התחנה.

המנוע הסולרי של שומן בצילום בכתב העת Technical World magazine משנת 1907 | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

רוחות מלחמה

רעיונותיו של בויז ניצחו, ושומן החל ב-1912 בבניית חוות המראות במעאדי. וביוני 1913 תחנת הכוח הסולרית המסחרית הראשונה בעולם החלה לפעול ולספק אנרגיה למשאבות שהזרימו אלפי ליטרים של מים נקיים לשדות הכותנה בלב המדבר.

ההצלחה הייתה מרשימה, וקיצ'נר הציע לשומן להקים בסודן חווה נוספת של 120 אלף דונם שדות כותנה. ממשלת גרמניה, מצידה, העניקה לשומן 200 אלף דולר להקים מערכת השקיה דומה באנרגיית השמש במושבותיה בדרום מערב אפריקה. שומן החל לתכנן תחנת כוח ענקית בלב הסהרה להפקת 270 מיליון כוחות סוס – הספק שווה, לדבריו, לכל תפוקת הדלק העולמית ב-1909.

ואז, בשיא ההצלחה, באה המציאות וטפחה על פניו. ב-28 ביוני 1914, פחות משנה אחרי הקמת חוות המראות באל-מעאדי, נרצח הארכידוכס האוסטרו-הונגרי פרנץ פרדיננד ופרצה מלחמת העולם הראשונה. המעצמות האירופיות הפנו את כל משאביהן לניהול המלחמה והאנרגיה הסולרית נפלה בין הכיסאות. המהנדסים שעבדו אל מעאדי, כולל שומן עצמו, חזרו לארצותיהן ותוך חודשים ספורים תחנת הכוח כולה פורקה ולא נשאר ממנה זכר.

מעבר להשפעה המיידית, מלחמת העולם גם הבליטה את הצורך בדלקי מחצבים, ובעיקר פחם ונפט, והובילה לעלייה בייצורם ולירידה במחיריהם במהלך המלחמה, כך שהצורך במקורות אנרגיה חלופיים פחת למשך שנים רבות. באותה תקופה בערך גם התגלו שדות נפט גדולים בחצי האי ערב ובקליפורניה – דווקא במקומות חמים ושטופי שמש שיכלו להרוויח במיוחד מניצול האנרגיה הסולרית. חלפו עוד עשורים רבים עד שמשבר האנרגיה העולמי ושיקולים סביבתיים הניעו מחדש את המאמצים לניצול יעיל של אנרגיית השמש.

ביולי 1916, שנתיים לפני מותו, התראיין שומן ל"ניו יורק טיימס" ונשאר איתן באמונתו בטכנולוגיה החדשנית שפיתח: "הוכחנו את הערך המסחרי של אנרגיית השמש באזורים הטרופיים ויתר על כן הוכחנו שאחרי שמאגרי הנפט והפחם שלהו ימוצו, האנושות עדיין תוכל לקבל אנרגיה בלתי מוגבלת מקרני השמש".

גם כיום, יותר ממאה שנה אחרי ייסוד תחנת הכוח הסולרית באל-מעאדי, העולם עדיין תלוי במקורות אנרגיה בלתי מתחדשת, ובמיוחד פחם, נפט וגז טבעי. רק שיעור נמוך מאוד מתצרוכת האנרגיה העולמית מסופק על ידי ניצול של אור השמש. בשנים האחרונות נעשים מאמצים רבים לפתח מקורות אנרגיה מתחדשים, בגלל שילוב של סיבות כלכליות – התייקרות דלקי המחצבים בעולם וסביבתיות – החיפוש אחרי מקורות אנרגיה פחות מזהמים.

למרות הפוטנציאל הרב, התקוות הגדולות של שומן עדיין רחוקות ממימוש. הפקת אנרגיה מהשמש בכמויות מסחריות עדיין דורשת שטחי קרקע גדולים ויקרי ערך ויעילה הרבה פחות באזורים הממוזגים של כדור הארץ, שקרינת השמש בהם נמוכה יחסית. ועדיין, החזון של הממציא היצירתי מפילדלפיה רלוונטי היום יותר מתמיד, וברור שבעתיד הלא רחוק, כשמאגרי דלקי המחצבים יאזלו, תהיה חשיבות קריטית להמשך הפיתוח של רעיונותיו.