תחליפי דלק בתחבורה
מנחה:
מגישים:
כיתה
תוכן עניינים
מבוא 2
סקירת ספרות 4
השימוש הגלובלי במקורות אנרגיה פוסיליים ואספקתם 4
תחליפי דלקים פוסיליים – סקירה 5
מקורות האנרגיה המתחדשת 8
טכנולוגיה חשמלית לתחבורה 8
מגבלות טכנולוגיות 13
השפעות השימוש באנרגיה חשמלית על הסביבה 15
סיכום ומבט לעתיד 17
ביבליוגרפיה 20
מבוא
הביקוש העולמי לאנרגיה לתחומי החיים ולתחבורה בפרט עולה בהתמדה. עם העלייה הזאת גם עולים תוצרי הלוואי שהם גזי החממה הנפלטים. לפי הערכות, אם לא תהיה פעולה אקטיבית משמעותית בנושא, פליטת גזי החממה תוכפל על שנת 2050. בנוסף לבעיה זו, ישנה הבעיה של מלאי סופי של דלקים קונבנציונליים שהולכים ומתמעטים. הדרך היחידה להימנע מבעיה סביבתית קשה, ומהגעה למחסור בחומרי אנרגיה – היא החדרת טכנולוגיות הנעה חלופיות אשר יהיו יעילות לפחות באותה מידה ונקיות יותר (אילון ורוזנטל 2014). לפי השערות, כבערך שישים אחוזים מהאנרגיה הנצרכת מיועדת לתחום התחבורה. מתוך הכמות הזאת, כתשעים ושבעה אחוזים מהאנרגיה מגיעה מנפט, ורק שלושה אחוזים מגיעים מגז טבעי (Atabani 2011).
הסברה הרווחת הינה שפליטת גזי החממה גורמים למגוון של השפעות במעטפת האוזון של האטמוספירה ולבעיות זיהום אויר על פני הקרקע. התוצאה של השפעות אלה, בין היתר, היא עליה בטמפרטורה הכללית בכדור הארץ. לפי השערה, אם הטמפרטורה הממוצעת בכדור הארץ תעלה בשתי מעלות צלסיוס בלבד – כמיליון מינים שונים של אורגניזמים יוכחדו לחלוטין, ומאות מיליוני בני אדם לא ישרדו את השינוי. ישנם כמה סוגי חלופות אנרגיה לנפט הקונבנציונלי. סוג אחד הוא דלק פוסילי, כלומר מחומרים ביולוגיים שעברו שינוי כימי כלשהו שגרם לתוצר לוואי ממנו ניתן להפיק אנרגיה. סוגים של דלקים פוסיליים הם למשל נפט, אתנול וגז טבעי. ישנם גם מקורות אנרגיה חשמלית שנובעת מריאקציות כימיות בין יסודות מסויימים כמו עופרת, אבץ, ליתיום וכדומה. בנוסף יש גם מקורות אנרגיה מתחדשים שמפיקים אותם ממקור טבע לא מוגבל, כמו שמש, רוח או גשם (Ibid.).
מתנול הוא תחליף אפשרי לבנזין, והוא הוצע לראשונה עם פרוץ משבר הנפט העולמי בשנת 1973. מתנול מכיל אנרגיה פנימית גבוהה שניתן לנצלה דרך מנוע בעירה פנימית (ICE). מאחר והוא נוזלי, ניתן לערבב אותו עם דלקים אחרים. עלות ההפקה של מתנול זולה רק במעט מזו של בנזין. השימוש במתנול לא חדר לשוק בצורה מוצלחת, וכיום הוא משמש בעיקר כרכיב להפקת ביו-דיזל שזה תחליף דלק נוסף (Bromberg & Cheng 2010). אתנול הוא גם אופציה חלופית ראויה והיא נפוצה בעיקר בארצות הברית וברזיל. מחקרים הראו כי שימוש באתנול יכול להוריד את צריכת הדלק בצורה משמעותית מאוד (Wu et al. 2006). אופציה נוספת הוא המימן, שבתגובה בינו לבין חמצן משתחררת אנרגיה שניתן לנצל להנעה. להונדה יש דגם מונע מימן והוא בתקופת ניסיון במדינת קליפורניה. יש למימן מספר חסרונות בטיחותיים , יחד עם זה שעלות הפקתו גבוהה במיוחד (רונן 2009).
בנושא הרכבים החשמליים, יש כיום טכנולוגיות מתקדמות מאוד שעדיין לא הגיעו לכדי ייצור מסחרי. יש מספר דגמים חשמליים המסוגלים לנסוע עד 400 קילומטרים , עבור טעינה מלאה בודדת (Pearre et al. 2010). הדגמים שעומדים על הפרק בשנים אלה מסוגלים להגיע לטווח קטן משמעותית – בסביבות 160 קילומטרים לטעינה מלאה בודדת (רונן 2009). הדגמים ההיברידיים גם כן מאוד התקדמו והחדירה שלהם לשוק נהייתה פופולריות יותר במיוחד בשנים האחרונות עם דגם הפריוס של חברת טיוטה. הטכנולוגיה הנדרשת ברכבים חשמליים היא לא פיתוח חדש. הפיתוחים המשמעותיים ביותר בתחום נעשו כבר בסוף המאה התשעה עשרה, ובתחילת המאה העשרים. מאז אותם פיתוחים הנושא דעך עם השימוש במנוע מונע בנזין. עם העלייה בפליטת גזי החממה, והתדלדלות משאבי הנפט – נושא הרכבים החשמליים (וצורות הנעה נוספות) חזר לדיון הציבורי והדבר גרר גם חזרה לפיתוח דגמים מסחריים חדשים.
העלות הכספית העיקרית בהחזקת רכב חשמלי הוא ברכישה הראשונית שלו, שמהווה קרוב לשמונים אחוז מהעלות. שאר האחוזים מהווים את עלות טעינת הרכב, ועלות תחזוקתו השוטפת (אילון ורוזנטל 2014). העיכוב העיקרי בהחדרת המכונית החשמלית לשוק המסחרי הוא בעלות המצבר של הרכב החשמלי. כיום עלות מצבר ממוצע למכונית עם טווח נסיעה ריאלי – עומד על ארבעים אלף דולרים (מצבר בלבד). יחד עם מחיר שאר רכיבי הרכב, המחיר הסופי אינו ריאלי לצרכן הממוצע (רונן 2009).
התועלת שבשימוש באנרגיה חלופית לא תמיד ברורה. במידה והפקת אנרגיה חלופית מתבצעת תוך השקעת אנרגיה בצורה הקונבנציונלית – התועלת הסופית מוטלת בספק (Hoyer 2007). רכבים חשמליים למשל, מתבססים על טעינה מרשת החשמל המקומית. במידה והרכב החשמלי נפוץ באזור מסוים, ייווצר עומס על רשת החשמל המקומית. עומס זה יגביר את הזיהום של תחנת הכוח המקומית ויגרום לחוסר יציבות של רשת החשמל. בעיה זו הינה נושא מחקר נפוץ, והוצעו כמה אפשרויות להתמודדות (Green et al. 2010). פתרון אחד הינו הוזלה של תעריפי הטעינה בשעות מסוימות בהן אין עומס כללי. פתרון נוסף הוא בניית רשת פנימית בלעדית לטעינת רכבים, אשר לחברת החשמל תהיה שליטה על שעות הטעינה. בעזרת כלים אלה ניתן יהיה להתמודד עם העומס, ללא הגדלה משמעותית של עתודת החשמל (2010 Clement-Nyns).
אתר סמינריון מהווה פלטפורמה למכירה ולקנייה של עבודות אקדמיות איכותיות בין סטודנטים. באתר תוכלו למצוא עבודות אקדמיות במגוון תחומים ובמגוון סוגים החל מתרגילים דרך סמינריונים ועד עבודות תזה. באתר תוכלו למכור את העבודות שלכם לסטודנטים אחרים ולהרוויח עליהן כסף.
