סיקור מקיף

חלופה ייחודית להמרת אנרגיית שמש לדלק

האם יש דרך לשמור את אנרגיית השמש ליום גשום? – שיטה חדשה שפותחה במכון ויצמן זולה יחסית, יעילה מאוד ואינה מייצרת פסולת מסוכנת לסביבה

ד"ר איגור לובומירסקי.
ד"ר איגור לובומירסקי.
אחד המכשולים שיש להתגבר עליהם בדרך לשימוש נרחב במקורות אנרגיה מתחדשים, כמו אור השמש או רוח, הוא העובדה שאלה לא בהכרח מספקים את האנרגיה בזמן ובמקום שבהם היא נחוצה. קרינת שמש ורוח העומדות לרשותנו יכולות להפעיל את כל המכונות, המזגנים והמחשבים בעולם – אך אספקת אנרגיה ממקורות אלה בהתאם לדרישה ולצרכים עדיין אינה מעשית, ואינה כדאית.

האם יש דרך לשמור את אנרגיית השמש ליום גשום? הפחם, למשל, הוא מקור לאנרגיה אצורה: אפשר לשרוף אותו בכל זמן שרוצים ולייצר קיטור, ומהקיטור להפיק חשמל. לעומת זאת, התאים הסולאריים ותחנות הרוח ממירים את אור השמש ואת הרוח ישירות לחשמל. תהליך זה אמנם שימושי להפעלת מכשירים ביתיים, אבל אי-אפשר לאגור ולנייד אותו.פתרונות רבים הוצעו לבעיה, אך מרביתם (כמו סוללות ענק, או הפיתרון המקובל ביותר – שאיבת כמויות גדולות של מים) הם מוגבלים, יקרים, או מסורבלים. אפשרות מבטיחה שבוחנים מדענים רבים היא המרת האנרגיה שנאספת מהשמש או מהרוח לסוג אנרגיה אחר, שאותו אפשר לאחסן, להוביל ולשרוף בזמן ובמקום הרצויים. בשנות ה-80 וה-90 של המאה ה-20 החלו מדעני מכון ויצמן למדע לחקור דרכים לשמירת אנרגיית שמש בתוך קשרים כימיים עתירי אנרגיה, תוך שהם משתמשים בקרני אור מרוכזות שנוצרו במגדל השמש במכון – שיטה המכונה צינור חום תרמו-כימי.

באחרונה פיתח פרופ' איגור לובומירסקי, מהמחלקה לחומרים ופני שטח שבפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע, חלופה ייחודית להמרת אנרגיית שמש לדלק. השיטה החדשה זולה יחסית, יעילה מאוד, ואינה מייצרת פסולת מסוכנת לסביבה. במקום לנצל פחם (שנוצר במשך מיליוני שנה ושריפתו גורמת לפליטת מזהמים), בשיטה החדשה של פרופ' לובומירסקי נוצר גז פחמן חד-חמצני (CO) – שאינו גורם לתהליכי איכול (קורוזיה), ואפשר לשרוף אותו ישירות בטורבינות או בגנרטורים – או להפוך אותו לדלק נוזלי. על אף העובדה שריכוזים גבוהים של הגז הזה רעילים, הפחמן החד-חמצני מצוי בשימוש זה יותר מ-100 שנים כתוצר-ביניים כימי; עשרות מיליוני טונות של הגז מיוצרים מדי שנה מפחם או מעץ, בתהליך תעשייתי מוכר היטב.בשיטה שמציע פרופ' לובומירסקי מייצרים פחמן חד-חמצני מפחמן דו-חמצני (CO2) – במקום מעץ או מפחם – בתהליך כימי פשוט, יחסית, באמצעות מערכת הדומה לסוללה גדולה וחמה. בתוך תא מיוחד, מחומם חומר כימי (טיטניום) לחום של 900 מעלות צלזיוס, וזרם חשמל מוזרם דרכו. בתנאים אלה,הפחמן הדו-חמצני המוחדר באופן רציף לתא מתפרק לפחמן חד-חמצני ולחמצן.

"יתכן שאפשר יהיה לייצר פחמן חד-חמצני בצמוד לארובות של תחנות כוח,או כל מקור אחר לפחמן דו-חמצני מזהם" אומר פרופ' לובומירסקי, "כך שגזי החממה הנפלטים מהארובה יסולקו ויעברו מיחזור עוד לפני כניסתם לאטמוספירה. המתכת שבה אנו משתמשים היא טיטניום, חומר סטנדרטי, זול, ונגיש פי כמה מהמתכות היקרות, דוגמת פלטינה, בהן משתמשים בהתקנים דומים אחרים". יתרונות נוספים לשיטה החדשה כוללים יעילות תרמית של יותר מ-85% (לא כולל האנרגיה הדרושה לחימום המערכת(יעילות גבוהה הרבה יותר משל מערכות אחרות להמרת אנרגיה, והקלות בה אפשר להוביל את הגז ולשרוף אותו. פרופ'לובומירסקי: "בעתיד, ייתכן שישתמשו בשיטה הזאת כדי לקלוט אנרגיית שמש או רוח במקומות בהם הם מצויים בשפע, להמיר אותה לפחמן חד-חמצני שיאוחסן או יומר לדלק נוזלי כמו מתנול. המחקר הזה הוא כולו תוצר של היוזמה למחקר אנרגיה חלופית במכון ויצמן למדע (AERI). יוזמה זו מאפשרת למכון לתמוך במספר מחקרים חשובים בתחום".

חברת "ידע מחקר ופיתוח", המקדמת פיתוח יישומים על-בסיס המצאותיהם של מדעני מכון ויצמן למדע, הגישה בקשה לרישום פטנט על התהליך. רישיונות הפיתוח הוענקו לחברת Campus-Tech מקבוצת Clal Industries and Investments, ולקבוצת Arte Venture. ניסויים ראשוניים מתוכננים לעתיד הקרוב.

בתוך 25 שנה עלינו לזנוח את הנפט והגז ולעבור לאנרגית השמש והרוח, אומר חתן פרס נובל לכימיה וולטר קוהן בהרצאה בבר-אילן

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

8 תגובות

  1. ניתן לנצל את החום המופק בחימום הטיטניום גם לייצור חשמל, ובכך להכפיל את ניצול האנרגיה בתהליך.

  2. רעיון יפה ומעניין עמי בכר הציע. ככל שיהיו יותר שלבי ביניים, סביר להניח שיהיו פחות איבודי אנרגיה. אני פחות מעורה בעולם החי מבחינה זו, אך הרעיון הזה מצלצל לי מוכר מניתוח תהליכים בתרמודינמיקה.

  3. הבעיה היא שפחמן חד חמצני הוא רעיל ביותר, בגלל רעילותו אפשר
    "להוביל" אותו רק במתחמים סגורים (ולא במכליות גז או "בלונים"
    של גז בישול למשל), רוצה לומר, שאו שהשימוש בפטנט יוגבל לתחנות
    כח ומפעלים גדולים, או שיהיו חייבים להמיר אותו לגז פחמימני (גז בישול)
    או דלק נוזלי מסוג כלשהו – ואז יהיה התהליך כדאי פחות מבחינה כלכלית.

  4. עמי:
    למרות שמה שאתה אומר נכון – לא הייתי מכנה את זה אבדן אנרגיה וזאת מכיוון שהאנרגיה שהולכת לאיבוד היא אנרגיית השמש שאחרת הייתה פשוט מתבזבזת.
    לכן, בחשבון ריאלי, התהליך יוצר עבורנו אנרגיה זמינה.
    אגירת אנרגיית השמש היא אחת הבעיות הקשות בניצולה של אנרגיה זו (בגלל קיומם של לילות וחורפים) וייתכן שהתהליך המדובר הוא אחד הפתרונות היותר טובים לבעיה.

  5. אין זהום יואב.
    אם מפחמן דו חמצני מיצרים פחמן חד חמצני ואז בתהליך השריפה שלו יוצרים שוב פחמן דו חמצני – לא זהמנו נטו שום דבר. כמובן שבהמרה מדבר לדבר יש איבוד גדול של האנרגיה. אין מה לעשות. איבוד ביצירת הפחמן החד חמצני ואיבוד נוסף בשריפה שלו. אבל זה אולי עדיף מכלום.

    אני הייתי מציע לכימאים ולפיזיקאים כמו גם למהנדסים שעובדים איתם, לקחת שעור מעולם החי וללמוד שצימוד תהליכים הוא הדבר הנכון ביותר. ככל שיהיו יותר תהליכים מצומדים, כך איבוד האנרגיה נטו יהיה קטן יותר ותתקבל עבודה רבה יותר פר יחידת שטח וזמן קליטת אנרגית השמש.

  6. רעיון יפה, אך השיטה לא פותרת את בעיית הזיהום. CO עדיין נחשב גז מזיק לאדם.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן