Sunday, June 1, 2008

אנרגיה

נכתב על ידי רונן
רקע בנושא אנרגיה

בכדי לעשות את הדברים היומיומיים ביותר בעולם שלנו- לצפות בטלוויזיה, להאזין למוסיקה, לבשל דברי מאכל ולהשתמש בפלאפון, מייבש שיער, דוד חימום ומגהץ, אנו זקוקים לאנרגיה חשמלית.
כשאנו משתמשים באנרגיה אנחנו משנים צורה אחת של אנרגיה לצורה אחרת. לדוגמא: בהפקת חשמל מפחם, מייצרת שריפת הפחם אנרגית קיטור (אדים) המניעה טורבינות המפיקות חשמל.
לרוע המזל, בכל תהליך המרת אנרגיה שכזה, תהיה כמות האנרגיה אשר מוכנסת למערכת גדולה יותר מכמות האנרגיה אשר המערכת "תספק" (תרמודינמיקה - נצילות ההמרה אינה 100%). כמות האנרגיה אשר ניתן לקבל כאנרגיה שימושית תלויה ביעילות המערכת.
רוב החשמל בארץ מיוצר ע"י שריפת פחם. הטכנולוגיה מנצלת רק כ- 36% מאנרגית השריפה לייצור חשמל. חלק מן האנרגיה הנותרת נפלט לאוויר כתוצר של השריפה. כך נפלטים לאוויר שאנו נושמים גזים רעילים ביותר הפוגעים בלב, בדרכי הנשימה ובכלי דם ומביאים למחלות ולמוות. תוצר שריפה נוסף בתחנת כוח השורפת פחם הוא אפר פחם, המכיל מתכות כבדות ופוגע במי תהום.
יש להבדיל בין מקורות אנרגיה קונבנציונלית מתכלה הנחצבת מקליפת כדור הארץ (הנפט הגולמי, הפחם, הגז הטבעי והאורניום המשמש כדלק לכורים גרעיניים, נחשבים למקור אנרגיה מתכלה), לבין מקורות אנרגיה חלופית מתחדשת הכוללים את: אנרגיית הרוח, אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגיית השמש (חום וחשמל), הביומסה, אנרגיה גיאותרמית, וכו'.
מאמצע שנות השבעים (לאחר 'משבר האנרגיה') קיימת מגמה עולה (בעיקר באירופה) של שימוש באנרגיה מתחדשת אשר עולה בקנה אחד עם עליית המודעות הציבורית לנושא איכות הסביבה. בישראל הפקת החשמל כולה מתבססת על אנרגיות מתכלות, בעיקר פחם (ומעט סולר, מזוט וגז טבעי).
הפקת חשמל ממקורות אנרגיה מתכלה כרוכה בנזק רב לסביבה:
ראשית, מדובר במשאב מתדלדל. כאשר אנו כורים פחם ברחבי העולם, אנו מצמצמים את עתודות הפחם. יום יבוא (בטווח של עשרות או מאות שנים) ולא יוותר פחם בעולם. כך גם לגבי נפט, גז ושאר המקורות המתכלים. הכרייה עצמה אף היא מביאה לנזקי סביבה ובריאות.
שנית, הפקת חשמל ממקורות אילו יוצרת זיהום בריאותי חמור. בישראל תחנות הכוח הפחמיות הן מקורות הזיהום הגדולים ביותר. הזיהום בא לידי ביטוי, בנוסף לזיהום האוויר, בזיהום מי תהום, בזיהום ימי, בתפיסת שטחי חוף, בבזבוז עצום של מים ועוד..
הנזק הגלובלי אף הוא רב; הגזים הנפלטים משריפת הדלקים כוללים גם גזי חממה (כמו פחמן דו חמצני, מתאן ואוזון), התורמים לאפקט החממה ושינויי אקלים (ראה/י בפרק על שינויי אקלים).
העולם המערבי הכיר במקור הבעיה ועל כן גיבש את אמנת האקלים והיישום שלה: "פרוטוקול קיוטו". על פי הפרוטוקול מחויבות מדינות העולם לצמצם את פליטת גזי החממה משטחן.
על מנת לעשות זאת יש לנקוט במספר מהלכים:
1. חיסכון- ניתן לצמצם את צריכת החשמל ע"י חיסכון. לצד חיסכון ביתי פשוט ומובן (בו כולנו מכבים אורות מיותרים, דודים, קונים פחות מוצרי חשמל וכו..), ניתן לחסוך באמצעות תמריצים כלכליים לצורכי חשמל גדולים, החלפת מכשירים ישנים ו"זוללי חשמל" ועוד..
2. מעבר לטכנולוגיות הפקת אנרגיה חדישות ויעילות יותר- בהן "נצילות האנרגיה" גבוהה יותר. כך בפחות חומר גלם ניתן להפיק יותר אנרגיה והיקף המזהמים יורד.
3. מעבר לשימוש באנרגיות מתחדשות- אשר אינן מייצרות זיהום.

מה המצב בישראל?
בעשור הקודם עלתה צריכת החשמל בישראל ב- 7.5% מדי שנה. זוהי עלייה ללא אח ורע בעולם המערבי. המשמעות היא: הכפלת צריכת החשמל תוך 10 שנים. כלומר: יותר תחנות כוח פחמיות המזהמות את הסביבה.
לעומת זאת, פיתוח משק החשמל איטי ומיושן לעומת מדינות המערב. קיימות רק מספר תחנות כוח מאוד קטנות בישראל, המשתמשות בכוח הרוח, השמש וביו-אנרגיה (מפיקה חשמל מגז מתאן הנמצא בפסולת). כל אילו התחלות בלבד. בנוסף, מתוכננת תחנת כוח המונעת בטורבינות רוח בגלבוע. התחנה תהיה בעלת הספק (תוכל להפיק) עד 50 מגה וואט חשמל (לשם השוואה: משק החשמל הישראלי כולו הוא בעל הספק של כ- 10,000 מגה וואט). מתוכננת גם תחנת כוח סולרית (מפיקה חשמל באנרגית השמש) בנגב. התחנה תפיק בשלב ראשון 100 מגה וואט.
למרות התחלות אלה, עדיין קרוב ל- 100% מהחשמל בארץ מיוצר בטכנולוגיות מזהמות ובאנרגיות מתכלות. רוב החשמל בארץ מיוצר ע"י שריפת פחם. המיקום של תחנה פחמית חייב להיות על חוף הים (מי הים משמשים לקירור טורבינות הענק) ושטח תחנה פחמית עצום יחסית לתחנות כוח אחרות.
בשנה האחרונה הוכנס לשימוש גם גז טבעי, הנמצא במאגרים תת ימיים מול חופי אשקלון. הגז הטבעי, עם היותו משאב מתכלה ומזהם, יעיל בהרבה מבחינה סביבתית מאשר פחם.
למרות זאת, חברת החשמל מתכננת הקמת תחנה פחמית ענקית נוספת בחופי אשקלון. המשרד לאיכות הסביבה והארגונים הסביבתיים נאבקים בהחלטה זו וזוכים לתמיכת הדרגים המקצועיים במשרד התשתיות ומשרד האוצר.

טכנולוגיות עיקריות לניצול אנרגיה מתחדשת

אנרגיה סולארית (שמש):
ישראל היא ארץ חמה. רוב הימים בשנה הם ימים "שמשיים". ניתן לנצל את
קרינת השמש הן בתהליכי חימום והן לצורכי ייצור חשמל באופן ישיר.
הטכנולוגיה הנפוצה ביותר לניצול קרינת השמש היא שימוש בדודי שמש לחימום מים. בישראל נחסכת 9% מצריכת החשמל הביתית, באמצעות דודי שמש.
יתרונות הטכנולוגיה: מאוד זמינה, לא מזהמת, משאב בלתי מתכלה, לטווח הארוך- רווחית.
חסרון עיקרי: על מנת לייצר חשמל באמצעות אנרגיה סולרית בטכנולוגיה הקיימת- יש צורך בשטח רחב ביותר. הטכנולוגיה עדיין יקרה.
הערה: ברגע שיהיה ביקוש גדול יותר לטכנולוגיה- היא תשתפר ותוזל.

אנרגית רוח:
טכנולוגיה זו ממירה אנרגיה קינטית המתקבלת מזרימת אויר (רוח) לאנרגיה מכנית של סיבוב מערכת כנפיים וזו הופכת לאנרגיה חשמלית באמצעות גנרטור המחובר בציר לכנפי טורבינת הרוח.
הדרך הטובה ביותר לניצול יחידות ההפקה היא בהקמת "חוות רוח"- אתרים בהם ממוקמות עשרות של טורבינות רוח. הטורבינות ממוקמות בשטחים פתוחים בעלי זמינות רוח גבוהה (כמו מישורים גבוהים).
יתרונות הטכנולוגיה: נחשבת לאסתטית יחסית. משאב בלתי מתכלה. אינה יוצרת זיהום.
חסרונות: מסוכנת לציפורים נודדות (במידה וממוקמת בנתיב הנדידה).

ביו מסה ואנרגיה מפסולת
ביו מסה הינה מכלול החומר האורגני בצמחים, בעלי חיים או בשייריהם. הפחמן מהווה מרכיב בסיסי של כל חומר אורגני ולכן ניתן לניצול אנרגטי. ישנן שתי קבוצות מקורות: האחת כוללת חומר צמחי וחקלאי והשנייה שיירי בעלי חיים, פסולת מזון וכו'.. השימוש במקורות הראשונים יעיל יותר, כיוון שאיננו מגדיל את ריכוז ה- CO2 בעת השריפה.
יתרונות הטכנולוגיה: זמינה ובעלת פוטנציאל, מסייעת במיחזור ושימוש בפסולת.
חסרונות: הטכנולוגיה עדיין בשלבי פיתוח ראשוניים.



הפעלה 1 בנושא אנרגיה - בניית תנור שמש

מטרות ההפעלה: החניכים יחשפו ויפנימו את אפשרות השימוש באנרגיה טבעית בלתי מתכלה, כאלטרנטיבה אמיתית לטכנולוגיות ממשאבים מתכלים ומזהמים הנמצאים בשימוש בישראל.
גיל: ד'- ח'.
משך הפעלה: עד לשעתיים (תלוי במתכון. רצוי להשתמש במתכון פשוט להכנה ולהציע הקמת תנור שמש בבית למתכונים מסובכים).
חומרים: קופסת קרטון גדולה, קופסת קרטון קטנה, נייר אלומיניום, צבע גואש שחור ומכחולים, לוח זכוכית,
כפפות מבודדות חום (כמו לפתיחת תנור חשמלי).

פתיחת הפעולה (10 ד')
הסבר קצר על אנרגיות מתכלות ובלתי מתכלות.

תנור שמש: (15-20 ד')
לוקחים קופסת קרטון גדולה ומניחים בתוכה קופסת קרטון נוספת מעט יותר קטנה. זה יוצר קיר כפול שלא יאבד את החום - בידוד. אפשר לצבוע את שתי הקופסאות בשחור מבפנים ומבחוץ ולהרוויח כך עוד כמה מעלות חום. מדפנים את הקופסה הפנימית בנייר אלומיניום מבפנים, מחברים לה עוד לוח קרטון מצופה אלומיניום בזוית של 45 מעלות לכיוון פנים הקופסה (כמו קולט של דוד שמש, אפשר עם רגלית שתייצב אותו). כמכסה מניחים לוח זכוכית, אפשר לעשות לו ידית לפתיחה. מניחים את הקופסה עם הפתח לכיוון השמש, שיתפוס כמה שיותר חום, אפשר לשנות את הזווית בהתאם לשינויי הקרינה. ניתן להשתמש גם בארון ישן או קופסת עץ – מה שיש ויכול להתאים.
קיבלנו תנור שמש פשוט המנצל את אנרגיית השמש הבלתי מתכלה והנמצאת בשפע – להכנת מטעמים במינימום השקעה. מכניסים תבנית אפיה או סיר בישול עם אוכל גולמי – מחכים כמה שעות, תוך כדי פעילות אחרת – ויש ארוחת צהריים !
משך הבישול תלוי בעוצמת השמש ובסוג האוכל, בחורף זה בעייתי ועלול לקחת כמה ימים – ביום שמש חם הטמפ' בתנור מגיעה ל110 מעלות. בדקו את האוכל מידי פעם ותדעו.
בעת ההמתנה אפשר לדבר על אנרגיה בישראל: ניסיונות באנרגיות חלופיות שונות, מאבק הירוקים בתוכניות חברת החשמל להקמת תחנת כוח פחמית נוספת באשקלון (פרטים נוספים באתר של מגמה ירוקה: , בקמפיינים – תחנת הכוח הפחמית באשקלון). אם החניכים בעניין אפשר גם לעשות פעילות אקטיביסטית בנושא, כמו עצומה, מכתב לשר הפנים או לחברת חשמל ועוד…
נלקח מאתר מגמה ירוקה http://www.green.org.il/beta/index.php?option=com_content&task=view&id=712&Itemid=401

Wednesday, April 2, 2008

בנייה ביו-אקלימית

חימום וקירור

בשיטה הביו-אקלימית ייבחר אתר הבנייה על פי שיקולי החימום והקירור הטבעיים. האתר המועדף יהיה במדרון מתון הפונה לכיוון דרום - דרום-מזרח. כך ניתן יהיה מחד לנצל את השמש החורפית המקרינה בזוויות נמוכות - לחימום חללי המבנה, ומאידך, לנטרל את השפעת השמש הקייצית המקרינה בזוויות גבוהות. (ניתן לנטרל את השמש גם באמצעי הצללה כגון סוכך או וילון) על פי עיקרון זה, באזורים חמים כגון עמק הירדן, הערבה ואילת, מוטב לא לבנות על מדרונות מערביים עתירי קרינת שמש בשעות אחר הצהריים. כמו כן, רצוי להימנע מבנייה על מדרונות צפוניים נטולי שמש. באזור ההר לא מומלצת בנייה על מדרונות מערביים ודרום מערביים החשופים לרוחות חורף.

אוורור טבעי

בחירת האתר תיעשה גם בהתאם לתנאי האוורור ולרוחות. כיווני הרוח ברוב אזורי הארץ, למעט באזורי העמקים, הם צפון-מערב ומערב. כיווני הרוח יכולים להיות מושפעים גם מהתנאים הטופוגרפיים. משבי הרוח מועילים לאוורור הבתים והחללים העירוניים בלילות הקיץ. באזורי השפלה והחוף, בנייה במקומות גבוהים מנצלת את האוורור הטבעי הזמין בקיץ, בסתיו ובאביב. באזורי ההר, לעומת זאת, עדיף להתמקם במדרונות הדרומיים המוגנים ולהימנע מבנייה במקומות גבוהים החשופים לרוחות חורף עזות.

בנייה משולבת

את בתי המגורים, מבני הציבור, החנויות, המשרדים והשטחים הפתוחים רצוי לבנות במשולב ובאופן נגיש ונוח, עם מסלולי הליכה ושבילי אופניים. את השטחים הפתוחים יש למקם במקומות נמוכים או ואדיות, כך שבעת הצפה ינוצלו המים להשקיה, ולא ייפגעו השטחים הבנויים. באתרים הבנויים רצוי לשלב רשת של שטחים ירוקים ומאווררים, שינעימו את הקיץ. אזורים ריקים ובלתי מטופלים אינם רצויים - לכן עדיף לשמור על רצף באתר.

נלקח מאתר
http://www.mni.gov.il/mni/he-il/Energy/EnergyConservation/ECBuilding