אנרגיה מתחדשת ודלקים טבעיים, איפה זה עומד?

אם למישהו היה עדיין ספק, הרי שמחירי הדלקים לאחרונה מבשרים לכולנו שמשבר האנרגיה כבר מזמן כאן. מלבד הדיונים על זיהום האוויר שגורם השימוש בדלק ובגז ועל ההתחממות הגלובלית, עובדה אחת ברורה- הדלק המחצבי (כך קרוי הנפט, כי הוא נחצב מהאדמה) בעולם הולך ואוזל. כמותו ידועה ומוגדרת והוא פשוט נגמר. יתירה מזו, חלק ניכר מאוד מהדלק המחצבי בעולם מצוי בשטחן של מדינות הפכפכות, הגורמות לחוסר יציבות עולמי.
כיום, הצרכנית הגדולה ביותר של דלק מחצבי נוזלי היא כמובן המכונית. בארצות הברית לבדה צורכות המכוניות כ1.75 מיליארד ליטרים של דלק מידי יום, שהם שלושה רבעים מצריכת האנרגיה שם. והבעיה הולכת ומחמירה כי מספר המכוניות בעולם הולך וגדל... בארצות המתפתחות במהירות, כמו סין והודו, יותר ויותר אנשים שואפים ורוכשים מכוניות לשימוש אישי ומגדילים את הצריכה העולמית לאנרגיה.

צרכניות גדולות אחרות של אנרגיה כמו תחנות כח להפקת חשמל, יכולות להשתמש במגוון רחב של אנרגיות, כמו אנרגיה גרעינית, אנרגיה מגז טבעי, רוח, שמש ועוד... אולם בכלי רכב ישנן מספר הגדרות ברורות שנותנות יתרון עצום לבנזין ולסולר.
כיום, ישנן מספר שיטות להקטנת השימוש בדלק במכוניות, אולם אף אחת מהן אינה מושלמת ואינה עונה על ההגדרות המעשיות שציינו.
לפני שנדון בפיתוחים השונים ובאפשרויות השונות שעומדות בפני המהנדסים והמדענים בעולם, נסקור את הדרישות השונות מאמצעי האנרגיה ואת היתרון שיש לנפט בכל אחת מהן.

א) מרחק נסיעה- על פי ההגדרה המקובלת מכונית צריכה להיות מסוגלת לנסוע לפחות 500 קילומטרים בין "תדלוק" ל"תדלוק" כדי שהיא תהיה נוחה לשימוש. כיום מכלי הבנזין הקיימים מספקים קרוב ל600 ק"מ בין התדלוקים.
ב) בטיחות- מכוניות, כידוע, עוברות אתגרים רבים בתחום הבטיחות, הן מתבלות, נשחקות ועוברות תאונות. אחסון של דלק או אמצעי אנרגיה אחר חייב להיות בטוח גם במקרים כאלה. כך, לדוגמא, אחסון של מימן בתור דלק יכול להיות מסוכן מאוד בזמן תאונה ולגרום להתפוצצות גדולה. בדיוק כמו שאחסונו בלחץ גבוה מאוד לאורך שנים הוא משימה לא פשוטה (שלא לדבר על העברתו לתחנות תדלוק שונות במרחקים של אלפי קילומטרים, אחסונו לאורך זמן בתחנות אלו וכדומה...)
ג) נוחות תדלוק- לנוחות התדלוק יש משמעות גדולה בזמן שקובעים באיזה דלק להשתמש במכונית. חיבור לחשמל בכל לילה, לדוגמא, יכול להיות בעיה לא קטנה למכוניות החונות על הכביש, בדיוק כמו הטענה בתאי דלק או כל אמצעי אחר שאינו נוזלי. מה גם שתדלוק בבנזין או בסולר לוקח דקות מעטות בלבד, הישג שרבים מסוגי הדלק המתחדשים מתקשים מאוד לעמוד בו.
ד) עלויות- בסופו של דבר על אמצעי הדלק להיות זול במידה יעילה, כך שישתלם להפיק אותו, להוביל אותו, לאחסן אותו ולהשתמש בו. אמצעי תדלוק חדשנים יכולים להיות יקרים מאוד להפקה, או ל"בזבז" יותר אנרגיה בהפקה מאשר החסכון בשימוש.

בכל אחד מהסעיפים שנמנו יש לשיטת התדלוק בנפט יתרונות גדולים, עוד לפני שהוזכרו התשתיות הרחבות הפרוסות, מערכות לשינוע דלק, תחנות תדלוק בכל פינה ועוד... כך שהאתגר הניצב בפני המדענים והמהנדסים המפתחים אנרגיה מתחדשת הוא עצום. לאחרונה גם ישנן שמועות על כך שחברות הענק והמדינות המפיקות נפט ממש נלחמות ביצרני האנרגיה המתחדשת, אולם לשמועות אלו אין עדיין ביסוס של ממש.

מהנדסי כלי רכב בכל העולם כולו מנסים למצוא את הנוסחה הגואלת ואת השיטה שתאפשר בניית כלי רכב בטוחים, ארוכי טווח, חסכוניים ולא מזהמים... כיום מושקעים המשאבים הרבים בכמה תחומים מרכזיים-
א) כלי רכב שיתבססו על חשמל כמקור אנרגיה. בין אם בטעינה יום יומית או על ידי מקורות אנרגיה סולרית.
ב) כלי רכב שיתבססו על מנוע הבעירה הפנימית המוכר כיום, אולם שהדלק המניע אותם יהיה שונה- ביולוגי, קל להפקה או לגידול ופחות מזהם.
ג) כלי רכב שיתבססו על מקור אנרגיה "אקזוטי" ולא מוכר, כמו מימן, תאי מימן או חומרים דומים.
ד) כלי רכב שיפעילו שילוב של שתיים או יותר מהשיטות הללו.

אולם, כפי שצויין, בכל אחת מהשיטות הללו ישנן חסרונות בולטים. בשיטה החשמלית הבעיה הגדולה ביותר היא האחסון והטעינה. המצברים של היום והסוללות הנטענות פשוט אינם מספיקים לשימוש ארוך טווח ונח. כמו בתחומים רבים, הסוגיה של סוללה נטענת שתספק הרבה כח למשך זמן ארוך היא הסוגיה המרכזית והכלים הקיימים כיום פשוט אינם עומדים בסטנדרט (שהוא נסיעה רצופה של 500 ק"מ ללא טעינה נוספת, כפי שהבאנו). המהנדסים נאלצים לפנות לשילובים שונים בתחום זה,כמו התקנת קולטנים סולריים שיהפכו את אור השמש לאנרגיה חשמלית או שימוש בזמנים שבהם הרכב בולם כדי לטעון מעט את הסוללה... אולם פתרון הפלא עדיין לא נמצא וכעת יכולות מכוניות חשמליות לשמש רק לנסיעות בטווחים קצרים, במהירויות קטנות יחסית וקרוב למקום הטעינה שלהן. וזאת למרות יתרונות בולטים למכונית החשמלית, כמו מניעת זיהום, מומנט זמין וחזק של המנוע בכל רמת סל"ד, פשטות תפעולית לעומת מנוע הבעירה פנימית ועוד.
גם השיטה של שימוש בדלקים ביולוגים למיניהם רחוקה מהשלימות. למרות העובדה ששמן צמחי יכול ככל הנראה להחליף את הסולר ברוב המקרים, הרי שהפקתו והפיכתו למקור אנרגיה יקרה מאוד... לטענת מומחים רבים תהליך העיבוד של הצמחים והפיכתם לדלק גורם ליותר זיהום אוויר ויותר בזבוז של אנרגיה מאשר החיסכון שנגרם כתוצאה מהשימוש בהם. השימוש בצמחי מאכל (תירס ודומיו) כדי להפיק אתאנול שבו ניתן להשתמש להנעה, כבר גרם להתייקרות מחירי המזון בעולם (למרות שיש רווח מסויים בתחום של זיהום האוויר בגלל שטחי גידול גדולים וירוקים) ומדענים רבים עסוקים כיום בחיפוש צמחים שאינם אכילים שמכילים כמות מספיק גדולה של שמן שיוכל לשמש להנעה.
במקביל, ממשיכים יצרני המכוניות ומכוני מחקר שונים בעולם לחפש מקור אנרגיה חילופי ושונה, כמו המימן לדוגמא. המימן דווקא מסוגל להניע מכונית למרחק לא רע ותוצר הלוואי היחיד הוא מים וחום שנפלטים מצינור המפלט של הרכב... מבחינת האנרגיה הגלומה בכל קילוגרם של חומר, הרי שהמימן יעיל לפחות פי שלוש מהדלק הנוזלי. אולם למימן ישנה בעיה לא קטנה- קשה מאוד לדחוס אותו במיכל הדלק. יחס הדחיסה של המימן מצריך שימוש במכלי דלק חזקים במיוחד וכן קירור משמעותי מאוד של תא הדלק כדי שהמימן לא יהפוך לגז ויתפרץ החוצה... מה שנראה כמעט בלתי אפשרי בקנה מידה גדול של מיליוני מכוניות על הכביש. גם האחסון וההובלה של מימן לתחנות דלק שונות ברחבי העולם הוא משימה הנדסית לא פשוטה. וכיום עסוקים החוקרים בחיפוש שיטה לדחיסת כמות גדולה של מימן, בטמפרטורה סבירה, כך שניתן יהיה להתקדם עם המנוע המימני. בין הפתרונות המוצעים ישנם גם תאי דלק העשויים כמעין "ספוג" שהמימן מאוחסן בין התאים שלו, או תרכובות כימיות שונות שיאפשרו את דחיסת המימן עד לפירוק שלהן סמוך לשימוש.
כלי הרכב התחליפיים הנפוצים ביותר כיום מבוססים על שילוב של שתי שיטות מהמצויין למעלה, בעיקר שילוב של מנוע בעירה פנימית רגיל עם מנוע חשמלי. מכוניות אילו כבר מיוצרות ונמכרות כבר בכמות מסחרית (כולל בישראל) ונראה שלפחות בעתיד הקרוב הן יהיו הנפוצות ביותר.

בכתבה הבאה נעסוק מעט יותר במכוניות אלו (הקרויות מכוניות היברידיות) ונראה את היתרונות והחסרונות שלהן.