אנרגיה הידרואלקטרית

אנרגיה הידרואלקטרית (מיוונית: הידרו [ὑδρο-‎] = מים, אלקטרו [ἠλεκτρο-‎] = חשמל) היא אנרגיה חשמלית שמקורה בתנועת המים. זוהי האנרגיה המתחדשת הנפוצה ביותר על כדור הארץ, המיוצרת באמצעות ניצול תנועת המים בנהרות, בנחלים, במפלים, בגלי ים ובתנועת גאות ושפל של האוקיינוסים. את האנרגיה מתנועת המים ניתן להסב בקלות לחשמל על ידי ניצול זרימת המים לסיבוב גלגל (טורבינה), המייצר אנרגיה חשמלית. האתר שבו מותמרת האנרגיה מאנרגיה מכנית לחשמלית נקרא "תחנת כוח הידרואלקטרית". בתחנת כוח הידרואלקטרית מים הנופלים מפתח סכר או ממפל מים טבעי, מסובבים טורבינה. מרגע שתחנת כוח כזו נבנית ומופעלת, כמעט שלא נוצרים גזי חממה או פסולת בעקבות פעולת התחנה.

סכר אסואן הגבוה. הסכר מפיק 2.1 ג'יגה וואט חשמל.

תחנת הכוח ההידרואלקטרית בסכר שלושת הערוצים – תחנת כוח הגדולה בעולם, בעלת תפוקה מרבית של כ-22.5 גיגה-ואט.

המים ניתנים לאגירה באגמים טבעיים או מלאכותיים או במאגרים אחרים. באופן זה ניתן לאגור את אנרגיית המים הפוטנציאלית (כאנרגיה שאובה) ולהשתמש בה לייצור חשמל כאשר יש צורך בכך.

היסטוריה

תחנת הכוח ההידרואלקטרית הראשונה הוקמה באנגליה בשנת 1870.

בסך הכל, נכון לשנת 2020, סך הייצור העולמי של אנרגיה זו הגיע קרוב ל-4500 טרה (תחילית)-ואט-שעה (הספק ממוצע של כ-500 גיגה-ואט), שהוא כ- 17% מתצרוכת החשמל העולמית, וכ-60% מהחשמל שהופק בעזרת אנרגיה מתחדשת. החל משנת 2007 תחנת הכוח הגדולה ביותר בעולם היא התחנה ההידרואלקטרית בסכר שלושת הערוצים שבסין, ומשנת 2012 כושר הייצור שלה עומד על 22.5 גיגה-ואט.

שיטות

סכמה של תחנת כוח הידרואלקטרית

תחנת כוח הידרואלקטרית היא תחנת כוח המייצרת חשמל באמצעות זרימת מים. אנרגיה המיוצרת בתחנת כוח כזו היא אנרגיה מתחדשת, ולאחר סיום בניית תחנת כוח זו, ייצור החשמל נעשה כמעט ללא תוצרי לוואי כגון גזי חממה או פסולת המשתחררים לאוויר.

זרימת מי נהרות

סכירת מי נהרות היא השיטה הוותיקה והידועה ביותר להפקת חשמל הידרואלקטרי, ונפוצה עד היום בכל העולם. בין הסכרים ההידרואלקטריים המפורסמים ניתן למנות את סכר הובר שעל נהר הקולורדו בארצות הברית, סכר אסואן שבמצרים וסכר שלושת הערוצים שבסין. המדינה שבה יש שימוש מרבי באנרגיה הידרואלקטרית היא סין, שם הוקמו על נהרות עשרות סכרי ענק, שבהם מפיקים אנרגיה רבה, תוך פינוי המוני בני אדם מבתיהם. על פי טענות ארגוני סביבה, יצירת סכרי הענק גרמה גם לפגיעה סביבתית גדולה ולשינויים במאזן האקולוגי. מדינות נוספות שבהן משתמשים רבות בטכנולוגיה זו הן קנדה, ברזיל, רוסיה וארצות הברית.

גלי גאות

מפרץ פאנדי הקנדי ידוע בהפרשים הגדולים בין גלי גאות ושפל, דבר שניתן לנצל באמצעות טורבינות תת-מימיות להפקת חשמל

שיטה נוספת היא אנרגיית גאות ושפל המתבססת על ההפרשים של גובה גלי האוקיינוסים בעולם בזמני הגאות והשפל. בצפון צרפת נחנכה בשפך נהר הראנס, בשנת 1966 תחנת הכוח לה ראנס, שהיא בעצם סכר גאות ושפל, שבה קבועות 24 טורבינות דו כיווניות. כל אחת בהספק של 10.3 מגה ואט בזמן שיא (240 מגה ואט לכל התחנה), כך שבאופן ממוצע מספקת התחנה 68 מגה ואט לשעה. הפרובינציה נובה סקוטיה הקנדית במזרח קנדה הציבה במפרץ פאנדי, על קרקע המפרץ, טורבינות תת-ימיות שמנצלות את האפקט של תהודת גלי גאות המיוחדים למפרץ זה.

אנרגיית גלים והפרשי חום

סוג חדש יחסית של אנרגיה הידרואלקטרית היא אנרגיית גלים, אשר בה מנצלים את גלי הים לסיבוב טורבינה וייצור חשמל. ניתן לנצל באופן דומה זרמי ים קבועים שנגרמים על ידי רוחות. ונעשו גם ניסיונות ביפן להפקת חשמל באמצעות רפסודות האוצרות את אנרגיית הגלים ונבנו מתקנים בחוף המערבי של ארצות הברית ובארצות הסקנדינביות לניצול הזרם הנובע מהפרשי החום והקור הניכרים בין שכבות המים השונות.

יתרונות וחסרונות

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.

יתרונות:

• לא מזהם את האוויר אחרי השלמת ההקמה וחסר סכנת זיהום קרינה.
• מופעלת על ידי אנרגיית התנועה של המים
• אנרגיה נקייה המיוצרת ללא תהליך בערה
• נצילות גבוהה- לאנרגיה זו נצילות גבוהה סביב 90% (לעומת אנרגיית רוח בעלת 25%)^{[דרוש מקור]}.

חסרונות:

• זיהום המים^{[דרוש מקור]}
• גרימה למותם של יצורים החיים במים, כמו דגים ואצות
• הצפה.
• השקעה התחלתית- השקעה ראשונית גבוהה כדי ליצור תחנת כוח חדשה^{[דרוש מקור]}.
• כמות המשקעים בהתאם- היצור תלוי בגשמים, בעיקר באזורים מסוימים.

כל אלה גורמים למריבות רבות בין החברות שמייצרות את הסכר לבין ארגוני טבע.

אנרגיה הידרואלקטרית בישראל

בפרק זה אין מקורות ביבליוגרפיים כלל, לא ברור על מה מסתמך הכתוב בה וייתכן שמדובר במחקר מקורי. אנא שקלו לשפר את אמינות הפרק באמצעות הבאת מקורות לדברים ושילובם בגוף הפרק בצורת הערות שוליים. (1 בינואר 2021)

בישראל מספר תחנות הידרואלקטריות קטנות, המייצרות חלק זניח מתוך סך החשמל הכללי המיוצר במדינה.

בישראל אין מפלים המאפשרים ניצול אנרגיה הידרואלקטרית, אולם כבר בנימין זאב הרצל העלה בספרו אלטנוילנד את רעיון תעלת הימים. מדובר על חפירת תעלה שתזרים מים לים המלח מהים התיכון או מים סוף לשם ייצור חשמל בעזרת זרימת מים זו, בזכות הבדלי הגבהים שבין ים המלח לימים האחרים. בשנות החמישים החלו לעבד תוכניות לייצור חשמל מטורבינות מים בתעלת הימים, שהייתה אמורה לזרום מהים התיכון או מים סוף לים המלח, תוך ניצול הפרשי הגבהים הגדולים. בדיקות הראו שאין לתוכנית כדאיות כלכלית, למרות ההשקעות העצומות שכבר גויסו לשם כך מיהודי התפוצות, והתוכנית ננטשה.

בתוכנית למוביל המים הארצי, שהוצגה על ידי שמחה בלאס בשנת 1943 בפני ראשי היישוב נכללה גם תוכנית לייצור חשמל במסגרת מפעל הידרואלקטרי (גרסה מוקדמת של תעלת הימים). במסגרת התוכנית היו מי הים התיכון אמורים להגיע עד לכנרת (דרך תעלות ומנהרה) ומשם עד לים המלח דרך שורת אגמים מלאכותיים.

תחנת הכוח הראשונה שסיפקה חשמל לארץ ישראל ולעבר הירדן הייתה תחנה הידרואלקטרית – תחנת הכוח בנהריים שהוקמה על ידי פנחס רוטנברג ונחנכה בשנת 1932, וניצלה את מי הנהרות ירדן וירמוך להפקת 18 מגה-ואט חשמל. התחנה פעלה משנת 1932 ועד כיבוש המקום על ידי חיילי הלגיון הערבי בשנת 1948.

בעת תכנון המוביל הארצי תוכנן שילוב יחידת ייצור חשמל שתנצל את הפרשי הגובה של זרימת מי הירדן (התכנון המקורי) ומי הכנרת (בתכנון הסופי) למאגר אשכול בבקעת בית נטופה. תוכנית זאת לא מומשה. ניצול זרימת המים מהמאגרים לצורך יצור חשמל נעשית במתקן בכפר יהושע המופעל על ידי מקורות, וישנן תוכניות להקמת מתקנים בהספק דומה במספר מקומות נוספים על ידי מקורות.

תחנת הכוח ההידרואלקטרית הראשונה בתחומי מדינת ישראל הוקמה על ידי קיבוץ הגושרים בשנת 1982 ביוזמתם, תכנונם וביצועם של שניים מחברי הקיבוץ, צביקה חבלין ומיקי שמחאי. הפרויקט מתבסס על קו המים הקיים, המוליך מים מנחל הדן לשטחים חקלאיים, תוך ניצול הפרש גובה של כ-50 מטר בין נקודת תפיסת המים לבין שדות הקיבוץ, לצורך הפקת חשמל. החשמל המופק מהתחנה משמש עד היום את הקיבוץ. הטורבינה מייצרת כ-180–210 קילו-ואט לשעה, ששקולים לכמיליון קילו-ואט לשנה. לאחר סיום הפרויקט זכה חבלין בפרס יו"ר הכנסת "על יוזמתו הברוכה לחיסכון באנרגיה בסללו דרכים חדשות בניצול מי נהרות לייצור חשמל ולהשקיה חקלאית תוך שמירה על מקורות המים ועל איכות הסביבה".

בשנת 1992 הקימה חברת מצד עתרת – המאגדת את קיבוץ כפר הנשיא עם מספר אנשי עסקים – תחנת כוח הידרואלקטרית קטנה בנהר הירדן סמוך למצד עתרת, כשני ק"מ ורבע מדרום לגשר בנות יעקב. לתחנה הספק של כ-2.6 מגהוואט.

בישראל מספר תחנות כוח הידרואלקטריות בהספק קטן יותר: בעמק החולה (מפעל המים חצבאני-דן, הספק של 2.2 מגה-ואט), מתקן מקורות בכפר יהושע (0.95 מגה-ואט), ובעין הנצי"ב (4 מתקנים בהספק של 0.96 מגה-ואט). החשמל המיוצר על ידי מפעלים אלו משמש לצריכה מקומית, וחלקו נמכר לחברת החשמל או מסופק לצרכנים גדולים דרך רשת ההולכה של חברת החשמל. סך הייצור הכללי באמצעות תחנות אלו (כ־6.7 מגה-ואט) הוא זניח בהשוואה ליכולת הייצור הארצית (כ־13,000 מגה-ואט, נכון לשנת 2013).

ראו גם

• אנרגיה חלופית
• אנרגיה ירוקה
• אנרגיה מתחדשת

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אנרגיה הידרואלקטרית בוויקישיתוף

• אנרגיה הידרואלקטרית, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• ד"ר ארז גרטי, איך פועלת תחנת כוח הידרואלקטרית?, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 24 ביוני 2011
• מידע נוסף על אנרגיה הידרואלקטרית באתר הגן הסולארי
• מאיר ברק, כיצד ניתן להפיק אנרגיה ממים ומהם סדרי הגודל?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009
• ג'ודי ואריה מלמד-כץ, שיטות ירוקות ליצירת אנרגיה – "שלא תיגמר לעולם", מסע אחר 205, אוקטובר 2008 – מאמר אודות אנרגיה חלופית ומתחדשת
• תחנות כוח הידרואלקטריות, דף שער בספרייה הלאומית