Skip to main content
header

מושגים בהפקת חשמל

תחנת כוח פוסילית

תחנת כוח היא מפעל ליצור חשמל.

"תחנת כוח פוסילית"  היא תחנת כוח הפועלת באמצעות דלק פוסילי (שנקרא גם דלק מאובנים).

השם "תחנת כוח פוסילית" מתייחס למקור האנרגיה -   בתחנות כוח פוסיליות משתמשים בפחם, נפט על נגזרותיו, גז טבעי ומחצבים אחרים כדלק (חומר בעירה).

שריפת הדלק הפוסילי מחממת מים (לפעמים גם אוויר), המסובבים טורבינה שמפעילה גנרטור המפיק חשמל.

תחנות כוח פוסיליות עלולות לגרום נזק סביבתי: כריית המחצבים מדלדלת את משאבי כדור הארץ. פליטת גזים בשעת שריפת הדלק גורמת לזיהום אוויר ולהתגברות אפקט החממה שהוא אחד הגורמים למשבר האקלים. טכנולוגיות חדישות מפחיתות השפעות אלה, אך לא מבטלות אותן לחלוטין.

תחנת כוח פחמית

תחנת כוח שהדלק שלה הוא פחם.   

תחנות כוח פחמיות שייכות למשפחת תחנות הכוח הפוסיליות  ונקראות על שם מקור האנרגיה שלהן. כדי לתאר תחנת כוח לא די לציין את מקור האנרגיה וצריך לכנותה בשם כפול: למשל - תחנת כוח פחמית-קיטורית. הפחם בתחנת כוח קיטורית משמש לחימום מים שהופכים לקיטור ועל כן הדלק הוא פחם והאמצעי לסיבוב הטורבינה – קיטור.

החום הנוצר בשריפת הפחם משמש לחימום מים והפיכתם לקיטור. הכוח שמפעיל הקיטור על להבי  טורבינה מסובב אותה והיא מפעילה גנרטור שמפיק חשמל.

חלק ניכר מהחשמל בארץ מיוצר בתחנות כוח פחמיות, דוגמת תחנת "אורות רבין" בחדרה ו"רוטנברג" באשקלון.

תחנת כוח קיטורית

תחנת כוח בה קיטור מסובב טורבינה להפקת חשמל (הטורבינה מסובבת גנראטור המפיק חשמל). הקיטור הוא למעשה אדי מים בטמפרטורה גבוהה, והוא נוצר בתחנת הכוח על ידי חימום מים באמצעות שריפת דלק. האנרגיה לחימום המים מתקבלת ממקורות שונים: מתכלים (דלקים כגון: פחם או גז טבעי) או מתחדשים (למשל אנרגיה סולארית).

לאחר שהקיטור מסובב את הטורבינה, הוא מקורר והופך בחזרה למים. בתחנות הכוח הקיטוריות בארץ משתמשים במי ים לקירור הקיטור (יש צורך בכמות מים גדולה לקירור הקיטור) ולכן הן נמצאות ליד חופי הים.

חשוב לשים לב: המים ההופכים לקיטור הם מים מזוקקים והם נמצאים במערכת סגורה בה הם מתאדים ומתעבים שוב ושוב. מי הקירור, לעומת זאת,  הם מי ים והם חיצוניים למערכת.

תחנת כוח מחזור משולב

הסוג המתקדם ביותר, מבחינת יעילותו ואפשרויות השמירה על הסביבה, מבין תחנות הכוח הפוסיליות.

המחזור המשולב (מחז"ם) פועל בטכנולוגיה חדישה – דו שלבית.

בשלב ראשון- מתקיימת שריפת דלק מחצבי, הגזים הנוצרים במהלך השריפה יחד עם אוויר חם מניעים טורבינה (נקראת "טורבינת גז") להפקת חשמל.

בשלב שני - הגזים משלב א' עדיין חמים, ועל כן מחממים בעזרתם מים ליצירת קיטור. הקיטור שנוצר מפעיל טורבינה נוספת להפקת חשמל.

כך משלבים שני סוגי טורבינות ומכאן השם "מחזור משולב". כך גם מנצלים ביעילות את מקור האנרגיה ההתחלתי – הדלק. הטורבינות משני הסוגים, משמשות להפעלת גנרטור שמפיק חשמל.

במספר אתרים בארץ, כמו אתר חגית שליד יוקנעם או רמת חובב בנגב, פועלות תחנות כוח מחזור משולב.בעתיד מתוכנן שכל תחנות הכוח "מחזור משולב" בארץ יהפכו לתחנות המבוססות על שריפת גז טבעי.

טורבינה

מתקן בעל להבים וגל, המסתובב סביב צירו כאשר מופעל כוח (ע"י רוח, מים, קיטור, גזי שריפה חמים וכו') , ומפעיל מתקן אחר המחובר לציר הגל. המתקן הזה יכול להיות גנרטור להפקת חשמל (כמו במקרה של תחנות כוח המבוססות על חוות רוח), או משאבה השואבת מים מבאר.

יש טורבינות מסוגים שונים. טורבינת רוח, טורבינת גז וטורבינת קיטור קשורות להפקת חשמל.

שמן של הטורבינות ניתן להן ע"פ האמצעי המסובב אותן.

טורבינת קיטור – טורבינה המופעלת ע"י קיטור

בחלק מתחנות הכוח הפחמיות שורפים פחם כדי לחמם מים שהופכים לקיטור. הקיטור מסובב את טורבינת הקיטור וזו מפעילה גנרטור שמפיק חשמל. כך פועלת תחנת הכוח בחדרה.

טורבינת קיטור יכולה לפעול גם בתחנת כוח המבוססת על מקור אנרגיה מתחדש כמו אנרגיה סולארית. בתחנה כזו מחממים מים בעזרת החום שנוצר בעת ריכוז קרינת השמש ע"י מראות. המים הופכים לקיטור שמפעיל את טורבינת הקיטור. גם כאן החשמל מופק ע"י גנרטור המחובר לציר הטורבינה.

טורבינת גז – טורבינה המופעלת ע"י גזים חמים

הגזים המסובבים את טורבינת הגז הם גזי שריפה שנוצרו בעת שריפת דלק מחצבי יחד עם אוויר חם – שגם הוא התחמם ע"י שריפת הדלק הפוסילי. חשוב להבחין בין גז טבעי המשמש כמקור אנרגיה בחלק מתחנות כוח פוסיליות לבין הגזים החמים המסובבים את טורבינת הגז.

תחנת כוח המופעלת ע"י טורבינת גז לא צריכה מי קרור ולכן לא חייבת להימצא בקרבת ים.

בתחנת כוח מסוג "מחזור משולב" שנחשבת לחדישה, משלבים שני סוגי טורבינות. אחת מהן. היא טורבינת גז, והשנייה קיטורית.

חוות רוח
היא קבוצה של טורבינות רוח המוצבות על עמודים גבוהים, מסתובבות ע"י הרוח ומפעילות מתקנים המבצעים עבודה. דוגמאות למתקנים כאלה : גנרטורים המפיקים חשמל או משאבות המחוברות לטורבינה ושואבות מים.

חוות רוח מוצבות במקומות בהם נושבות רוחות חזקות לעתים קרובות. להקמת חוות רוח דרושים שטחים נרחבים. לכן במקומות רבים בעולם הוקמו חוות רוח גדולות על הים. במדינות כדנמרק וגרמניה חוות רוח כאלה מייצרות למעלה מ15% מכמות החשמל הכללית המופקת במדינה. ברמת הגולן הוקמה חוות רוח קטנה המספקת צריכה של אלפי אנשים.

חוות רוח הן אמצעי לניצול מקור אנרגיה מתחדש -  הרוח. הן מסייעות לקיימות כי מקור האנרגיה אינו דלק פוסילי שנשרף. אך יש להן גם חסרונות: הן אינן מספקות חשמל ברציפות, זקוקות לשטחים נרחבים ואף מרעישות. בעזרת רשת חשמל חכמה ניתן יהיה לנצלן באופן המיטבי.

לוח סולארי (פאנל סולארי)

משטח המורכב מיחידות רבות של תאים סולאריים, שכל אחד מהם ממיר אנרגיה של קרינת השמש ישירות לחשמל באמצעות מבנה והרכב כימי מיוחד.

משטח זה כולל שימוש בחומרים שנקראים "מוליכים למחצה", למשל: היסודות צורן (סיליקון) וגרמניום. משטחים סולאריים משתמשים במקור אנרגיה מתחדש – קרינת השמש, ומנצלים עקרון פיסיקלי שנקרא " העיקרון הפוטו-וולטאי" שאיינשטיין הסביר כבר לפני מאה שנה, להפקת חשמל. החיסרון העיקרי של שימוש בלוחות סולאריים להפקת חשמל הוא העובדה שמקור האנרגיה לא מספק אנרגיה ברציפות (למשל בלילה). גם הטכנולוגיה עדיין יקרה ולא יעילה. אבל בארץ שטופת שמש רוב השנה כמו ישראל – ממשיכים לפתח את התחום מתוך הכרה שהוא חשוב לקיימות.

פחם

חומר מוצק שצבעו שחור או חום. הוא מורכב ברובו מפחמן ונוצר מצמחים ובע"ח קטנים שהתאבנו בתהליך שנמשך מאות מיליוני שנים.  בראשית התהליך הצמחים שקעו בקרקעית ביצות. לאחר מכן הלחץ שהפעילו סחף אדמה וסלעים שנערמו עליהם וחום השמש גרמו להתאבנות.

את הפחם כורים מהאדמה, במכרות פחם פתוחים או תת-קרקעיים.

בימינו, השימוש העיקרי בפחם הוא להפקת חשמל באמצעות טורבינה המשתמשת בחום המופק ממנו בזמן בעירתו. כמחצית מהחשמל בעולם מופק כיום בתחנות כוח מבוססות פחם. צריכת הפחם במאתיים השנים האחרונות גדלה פי 100.

הפחם הוא משאב מתכלה ושריפתו יוצרת גזי חממה וגזים מזהמים. לכן הפקת חשמל בתחנות כוח פחמיות עלולה לגרום נזק לסביבה בהשוואה לסוגי דלק אחרים כמו גז טבעי, או בהשוואה לשיטות אחרות להפקת חשמל, כמו אנרגיה סולארית. יחד עם זאת, היקף זיהום האוויר תלוי בטכנולוגיית שרפה הפחם ובמתקני הפחתת הפליטות של מזהמי אוויר המותקנים בתחנת הכוח.

קיטור

אדי מים חמים מאוד (למעשה מים במצב של גז), שעשויים להגיע לטמפרטורה של מאות מעלות, והם בעלי לחץ גבוה. בתחנות הכוח הגדולות בארץ, שנמצאות ליד הים, הקיטור מסובב טורבינות גדולות ולכן הן נקראות "תחנות כוח קיטוריות". כיום כל תחנות הכוח הקיטוריות בארץ מופעלות על ידי דלק פוסילי. הן נמצאות על חוף הים כי יש צורך במי קירור רבים כדי לעבות את הקיטור לשימוש חוזר.

גז טבעי

גז שנשאב ממצבורים שנמצאים במעבה האדמה. הגז הטבעי הוא תערובת גזים שהרכיב העיקרי שלה הוא הגז מתאן. גז טבעי הוא אחד מהדלקים הפוסיליים (או בעברית "דלק מאובנים"). הוא אחד מסוגי הדלק שאפשר לשרוף בתחנות כוח קיטוריות או בתחנות כוח מחזור משולב בתהליך הפקת החשמל.

שריפת גז טבעי נחשבת לפחות מזהמת משריפת פחם ונפט, אך גם בשריפה זו נפלטים גזי חממה ולכן הוא עדיין פחות ידידותי לסביבה ממקורות אנרגיה מתחדשים. לאחרונה נמצאו מצבורי גז גדולים מול חופי הארץ. בחלקם השימוש עתיד להתחיל רק בעוד כמה שנים ויוכל להקטין את התלות של ישראל באספקת דלק ממדינות זרות.

אפקט החממה

תופעה שגורמת להתחממות כדור הארץ בדומה למה שקורה בחממה.

בחממה לגידול צמחים קרינת אור נראה מהשמש חודרת לחממה, פוגעת בקרקעיתה, מחממת אותה וחלקה מוחזר כקרינה בלתי נראית (תת אדומה). הקרינה התת אדומה נבלמת ע" כיסוי הפלסטיק או הזכוכית של החממה  שמתפקד כמחסום. כך נכלאת  אנרגיית החום בתוך החממה, והטמפרטורה בחממה עולה.

תופעה דומה מתרחשת גם במערכות גדולות כמו כדור הארץ. אור נראה, שהוא חלק מקרינת השמש, מגיע לכדור הארץ, פוגע באדמה, ומוחזר כקרינה בלתי נראית – קרינה תת אדומה. האטמוספרה מכילה גזים שפועלים כמחסום בפני קרינה זו. הם עוצרים וכולאים אותה מבלי שתוכל לצאת לחלל החיצון ולהתפזר. כך מתחמם כל האזור העטוף בגזים אלה, וטמפרטורת כדור הארץ עולה.  זוהי תופעה שיש לה שמות רבים כמו "התחממות כדור הארץ" או "משבר האקלים".

הגזים היוצרים את אפקט החממה נקראים "גזי חממה". גז החממה המוכר ביותר הוא פחמן דו חמצני, שנוצר בכמויות גדולות בעת שריפת דלקים פוסילים. ככל שכמותו באטמוספירה עולה – הוא מזיק יותר. לכן חשוב להמעיט ככל האפשר בשריפת דלקים כאלה – בתעשייה, בתחבורה ובתחנות הכוח.

רשת חכמה

קראו כאן מאמרים על הרשת החכמה
נוצר בתאריך: 31/03/11
עודכן בתאריך: 07/12/11