אנרגית גלים
אנרגית גלים היא שם לאנרגיה (בד"כ חשמלית, אך יתכן שגם מכנית) המופקת מהאנרגיה הקיימת בגלי הים.
זוהי אנרגיה מתחדשת, אשר מקורה ברוחות על פני גופי המים, אשר בתורן מקורן בחום השמש.
תחת השם כלולות מאות טכנולוגיות שונות, אשר נבדלות בהיקף ייצור האנרגיה שלהן, במיקום ובאופן הפקת האנרגיה.
היסטוריה[עריכה]
לאורך ההיסטוריה, הפוטנציאל הגלום בגלי הים היה מוכר. העדויות המוקדמות ביותר לרתימת אנרגית הגלים הן כבר מהמאה ה-13 מסין, להנעת טחנות[1]. למרות זאת, מחקר אקדמי בנושא לא החל באופן רציני עד למשבר הנפט של שנות ה-70, אז החלו מדינות רבות לחפש מקורות חלופיים לאנרגיה.
ההתייחסות המדעית המודרנית הראשונה לכך הופיעה בכתב העת Nature בשנת 74', אז פרסם חוקר בשם Salter הערכה בנוגע לאנרגיה האצורה בגלי הים, והציע פתרונות טכנולוגיים להפקת האנרגיה[2].
יתרונות[עריכה]
- השפעה סביבתית קטנה ביחס לשיטות הפקת אנרגיה אחרות, ולעתים אף תועלת (כמו בשימוש במנחתים להפקת אנרגיה ובו בזמן לשבירת גלים וצמצום שחיקת חופים).
- בגלים צפיפות אנרגטית גבוהה (כ-2 עד 3 ) יחסית לשמש או לרוח.
- רציפות שטף האנרגיה - כ-90% מהזמן ניתן להפיק אנרגיה.
- התאמה בין דרישות האנרגיה ליכולת ההפקה:
- חלק גדול מאוכלוסיית העולם חי על החוף, בקרבה לגופי מים גדולים.
- יכולת ההפקה גבוהה יותר בעונות בהן הדרישה לאנרגיה גבוהה יותר (בעיקר באקלים ממוזג).
חסרונות[עריכה]
- על-מנת לרתום את אנרגית הגלים האיטית (כ-0.1 הרץ) והאקראית יש צורך בהמרה לאנרגיה חשמלית ולאחר מכן העלאת המתח ע"מ להעביר את האנרגיה ליבשה.
- אופי הגלים אקראי כאמור, וכך רמת האנרגיה בכל גל. לרוב על-מנת לספק אנרגיה רציפה וקבועה יש צורך בתיווך של מערכות אגירה.
- המתקנים לעתים ממוקמים בסביבה בה התנאים קיצוניים, דבר המקשה על פעילותם התקינה וגם על תחזוקתם.
- במקרים רבים אנרגיית הגלים העוצמתית ביותר קיימת הרחק מהחוף, עובדה המקשה על חיבור לרשת החשמל היבשתית.
- האזורים הימיים העשירים ביותר באנרגיית גלים ממוקמים בין קווי רוחב 40 ל-60 (ב-2 ההמיספרות). הפוטנציאל בים התיכון נמוך בהשוואה לאזורים ימיים בעולם, ולחופי ישראל הפוטנציאל אף נמוך בהשוואה לשאר הים התיכון.
טכנולוגיות עיקריות[עריכה]
קיימות מספר טכנולוגיות מתאימות להפקת אנרגיה, אשר ניתן לחלק על-פי 2 קטגוריות כלליות: מיקום ועקרון הפעולה. בשוק פותחו מאות טכנולוגיות, אשר משלבות בין מיקומים שונים ועקרונות פעולה שונים, אך המפורטות כאן הן העיקריות והנפוצות כיום.
מיקום[עריכה]
- צמודי חוף (On-shore), לעתים משולב בסכר או על צוק. הובלת האנרגיה קלה והתחזוקה נוחה עקב קרבה ליבשה, אך עוצמת הגלים פחותה.
- בקרבת החוף (Near-shore). במרחק מאות מטרים מהחוף, היכן שהעומק המים בינוני.
- הרחק מהחוף (Off-shore). עוצמת הגלים גבוהה, אך תחזוקת המתקנים והובלת האנרגיה מסובכת יותר ויקרה יותר, ההובלה יקרה ומסובכת. התנאים הפיזיים בהם על המתקנים לעמוד קשים יותר.
עקרון הפעולה[עריכה]
מנחת (Attenuator)[עריכה]
מתקנים מסוג זה מוצבים באופן מקביל לכיוון הגל ולרוב ארוכים מאורך הגל. שמם נובע מכך שהם מנחיתים את משרעת (אמפליטודת) הגל בעת ספיגת האנרגיה. מתקנים אלו בנויים מסדרה של צילינדרים נעים המחוברים במחברים גמישים המאפשרים לכל צילינדר לנוע בנפרד מהאחרים.
שובר גלים (Terminator)[עריכה]
מתקנים מסוג זה מוצבים באופן ניצב לכיוון הגל וצפים על פני המים. במתקנים אלו האנרגיה הקינטית האצורה בגל מגיעה אל המתקן, ומשמשת להנעת בוכנה כאשר ישנו חלק מקובע. אחד המתקנים הידועים יותר הוא ה"ברווז" שפותח ע"י החוקר הבריטי פרופ' סטפן סולטר. תחת סוג זה נמצאים גם מתקני Overtopping, בהם מי הגלים מועברים דרך מאגר הנמצא מעל פני המים ומוזנים בחזרה לים דרך טורבינות.
שיטה נוספת היא (Oscillating Water Column). אחת השיטות הוותיקות (משנות ה-40), בה המתקן ממוקם בחלקו מתחת למים, כאשר הפקת האנרגיה מתבצעת כאשר מים נכנסים לתא, ודוחקים החוצה כמות אוויר שווה אשר גורמת לסיבוב טורבינה.
סופג נקודתי (Point Absorber)[עריכה]
במתקנים מסוג זה כיוון הגל אינו חשוב. גודלם קטן יחסית לאורך הגל והם נעים מעלה ומטה על פני המים או בעומק המים על-ידי לחץ המים. תחת תת-קטגוריה זו נמצאים ממירי אפקט ארכימדס. מתקנים אלו ממוקמים קרוב לחוף ומקובעים לקרקעית, כאשר האנרגיה מופקת ע"י ניצול הפרשי הלחצים בין פסגת ושפל הגל. כאשר פסגת הגל מעל המתקן הוא נע מטה וכאשר שפל הגל מעליו הוא שב למעלה.
ממיר תנודות גלים (Oscillating Wave Surge Converter)[עריכה]
מתקנים מסוג אלו ניצבים לתנועת הגלים. במתקן זרוע אשר מחוברת בציר למתקן מקובע לקרקעית הים. תנועת הגלים גורמת ל"נדנוד" חוזר של הזרוע אשר מחוברת לבוכנה.
השלכות סביבתיות[עריכה]
מתקני אנרגיית גלים אינם פולטים מזהמים כחלק מתהליך ייצור האנרגיה , בגזים, בנוזלים או במוצקים ואינם נחשבים לפיכך למתקנים מזהמים. עם זאת, לפריסה של חוות אנרגיית גלים יכולה להיות השפעה על הסביבה. השפעות אלה יכולות להיות מתונות יותר במתקנים צפים שלא על החוף לעומת מתקנים מבוססים על החוף.
השלכות עיקריות:
- מתקנים כבתי גידול מלאכותיים: באינטראקציה שבין המתקנים לסביבה הימית, יש לקחת בחשבון כי המתקנים עצמם עשויים להיות מצע להתפתחות חיים ויציעו בתי גידול חדשים לסביבתם. מתקני גז ונפט בסביבה הימית מספקי משטחי הצמדות למגוון של אצות וחסרי חוליות. גם מתקני הפקת אנרגיה מגלים צפויה להתאכלס באורגניזמים נצמדים (צִמְדָּה). אכלוס זה יהיה מושפע ממיקום האתר, מרחק מהחוף, עומק המים ושקיפות/עכירות, מזג האוויר השולט, מיקום ביחס לזרמים חופיים ומהירות הזרמים הללו ועוד. יתכן שתידרש נקיטת פעולה נגד הצמדות כאמור בגלל השפעתה על פעולת המתקן (סתימות, קורזיה וכו') וגם לפעילות זו עלולה להיות השפעה סביבתית (צבעים מונעי הצמדות, טיפול בכלור או במחטאים אחרים). מתקנים מלאכותיים יכולים לשמש מקומות מסתור והתקבצות אפקטיביים לדגים של הים הפתוח, מקום נחיתה לעופות ים ומקור משיכה ליונקים ימיים. לפעילות זו יכולה להיות תועלת כלכלית מתיירות.
- תום השימוש: יש להתייחס לטיפול במתקני המרת אנרגיית גלים לאחר תום פעולתם. נטישתם של מתקנים לבלייה על ידי כוחות הים או גריסתם לשקיעה על קרקעית הים משנה לתמיד את הרכב הקרקעית. גרוטאות של מתקנים יכולים בפועל להפוך לשוניות מלאכותיות, אבל קשה לחזות את הרכב האוכלוסייה שיהנה או יפגע משונית שכזו. עלול להיווצר גם שינוי בדפוס הדיג באזור שונית מלאכותית שכזו.
- רעש: חלק מהמתקנים צפויים להיות רועשים, בפרט בתנאי ים קשים. רעש עובר למרחקים גדולים בסביבה מימית, וצפויה להיות לו השפעה במיוחד על יכולות ניווט של בע"ח מסוימים (במיוחד כלבי ים ויונקים ימיים). תיתכן הפרעה לנתיבי נדידה או שטחי רבייה. מידת ההשפעה תקבע לפי גודל המתקן, וסביר שתהיה בעייתית בפריסה בקווים ארוכים (עשרות קילומטרים). במתקנים בקרבת החוף, עלולים להיווצר מטרדי רעש לשימושים בחוף עצמו. יחד עם זאת, בהפעלה השגרתית רעש זה צפוי להיות ממוסך ע"י רעשי הרקע של הרוח והגלים, בהינתן שננקטו אמצעים להשקטה.
- שימור והעברת אנרגיה: נדרשים קווי הולכת חשמל ממקום יצור החשמל למקום הצריכה שלו. כבלים מונחים על קרקעית הים, ולמרות שיכולים בתנאים מסוימים להיות מוטמנים מתחת לפני הקרקע, באזורים אחרים זה לא אפשרי – ויש צפי לקווים עיליים באזורי החוף. לכך יכולה להיות השפעה באזורים בערכיות נופית גבוהה. באזורי חוף מסוימים יש אוכלוסיות של עופות מים, וקווי מתח עיליים יכולים להעלות סיכוני תמותה, ובפרט במינים נודדים וגדולים המתקשים בתמרון. רוב הקונפליקטים עם קווי מתח עיליים מתרחשים באזורי שבין שטחי הקינון לשטחי שיחור המזון.
- אפקט ויזואלי: מתקנים בקרבת החוף עשויים להראות מכיוון החוף, ולגרום להשפעה נופית על שימושי חוף ובפרט פנאי ונופש.
הפוטנציאל[עריכה]
הפוטנציאל בעולם[עריכה]
על-פי הערכות ה-IEA (הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה) משנת 2017, סך הייצור אנרגיה מגלי הים היה זעום (פחות מ-0.2%)[3]. לשם קידום התחום הקים ה-IEA גוף בין-מדינתי בשם OES (Ocean Energy Systems) אשר חברות בו 25 מדינות מכלל היבשות, ומטרתו קידום הפקת אנרגיה שמקורה באוקיינוסים (לאו דווקא אנרגיית גלים ולא דווקא בים התיכון), כך שעד 2050 יעמוד ההספק המותקן על 500 גיגה-וואט.
הפוטנציאל בישראל[עריכה]
הפוטנציאל האנרגטי בגלי הים התיכון נמוך בסדר גודל מרוב העולם (כ-37 גיגה-וואט לעומת 286 גיגה וואט באירופה ו-324 גיגה-וואט בדרום אמריקה, לשם השוואה). גם בתוך הים התיכון, הפוטנציאל האנרגטי בחופי ישראל נמוך אפילו יחסית לים התיכון.
ראו גם[עריכה]
לקריאה נוספת[עריכה]
- Pecher, A., & Kofoed, J. P. , Handbook of Ocean Wave Energy, Springer Open, 2017
- Thorpe, T. W. (1999). A brief review of wave energy. Harwell Laboratory, Energy Technology Support Unit.
- Antonio, F. D. O. (2010). Wave energy utilization: A review of the technologies. Renewable and sustainable energy reviews, 14(3), 899-918
- Cada, G., Ahlgrimm, J., Bahleda, M., Bigford, T., Stavrakas, S. D., Hall, D. & Sale, M. (2007). Potential impacts of hydrokinetic and wave energy conversion technologies on aquatic environments. Fisheries, 32(4), 174-181
- Drew, B., Plummer, A. R., & Sahinkaya, M. N. (2009). A review of wave energy converter technology.
- Langhamer, O., Haikonen, K., & Sundberg, J. (2010). Wave power—sustainable energy or environmentally costly? A review with special emphasis on linear wave energy converters. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(4), 1329-1335.
קישורים חיצוניים[עריכה]
- אתר ארגון ה-OES. מקור מידע מקיף על טכנולוגיות, השפעות סביבתיות, וחדשות בתחום.
- אתר ארגון IRENA (הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת). מקור מידע מקיף על תחום האנרגיות המתחדשות.
הערות שוליים[עריכה]
שגיאת לואה ביחידה package.lua בשורה 80: module 'יחידה:PV-options' not found.
- ↑ שגיאת לואה ביחידה package.lua בשורה 80: module 'יחידה:PV-options' not found.Iraide López, Jon Andreu, Salvador Ceballos, Iñigo Martínez de Alegría, Review of wave energy technologies and the necessary power-equipment, Renewable and Sustainable Energy Reviews 27, עמ' 413–434 doi: 10.1016/j.rser.2013.07.009
- ↑ שגיאת לואה ביחידה package.lua בשורה 80: module 'יחידה:PV-options' not found.S. H. Salter, Wave power, Nature 249, 1974/06, עמ' 720–724 doi: 10.1038/249720a0
- ↑ שגיאת לואה ביחידה package.lua בשורה 80: module 'יחידה:PV-options' not found.IEA, Overview of renewables and waste in the world, 2017
This article "אנרגית גלים" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:אנרגית גלים. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.
