תעשיית האנרגיה

סקירה סטטיסטית של האנרגיה העולמית ב-2017

תעשיית האנרגיה כוללת את התעשיות העוסקות בייצור ומכירת אנרגיה, כמו הפקת דלק, ייצור, זיקוק והפצה. החברה המודרנית צורכת כמויות גדולות של דלק, ותעשיית האנרגיה היא חלק מכריע בתשתית ובתחזוקה של החברה כמעט בכל המדינות.

תעשיית האנרגיה כוללת:

• תעשיות דלק מאובנים, הכוללות:
  • תעשיות הנפט (חברות נפט, בתי הזיקוק והובלת דלק ומכירתו בתחנות דלק).
  • תעשיות הפחם (הפקה ועיבוד)
  • תעשיות הגז הטבעי, (הפקת גז טבעי, וייצור גז פחם, הפצתו ומכירתו).
• תעשיית הכוח הגרעיני.
• תעשיית החשמל, (לרבות ייצור חשמל, ושיווק החשמל המיוצר).
• תעשיית אנרגיה מתחדשת, הכוללת חברות אנרגיה חילופיות, ואנרגיות בנות קיימא, לרבות אלו העוסקות בכוח הידרואלקטרי, אנרגיה גאותרמית אנרגיית רוח אנרגיה סולארית, וייצור, הפצה ומכירה של אנרגיות אלו.
• תעשיית האנרגיה המסורתית המבוססת על איסוף והפצה של עצי הסקה, שהשימוש בהם, לבישול ולחימום, נפוץ במיוחד במדינות עניות יותר.

התלות המוגברת במהלך המאה ה-20 במקורות אנרגיה פולטי פחמן, כגון דלקים מאובנים, ואנרגיה מתחדשת פולטת פחמן, כגון ביומסה, גורמת לזיהום והשפעות סביבתיות רבות. עד לאחרונה, דלקים מאובנים היו המקור העיקרי לייצור אנרגיה ברוב חלקי העולם והם תורם משמעותי להתחממות העולמית ולזיהום הסביבה. כלכלות רבות משקיעות באנרגיה מתחדשת ובת קיימא כחלק מהטיפול הבינלאומי במשבר האקלים.

צריכת אנרגיה בקילוגרמים של שווה ערך נפט לאדם בשנה למדינה (נתוני 2001). גוונים כהים יותר מצביעים על צריכה גדולה יותר (אזורים אפורים כהים חסרים במערך הנתונים). גוון אדום מצביע על צריכה עולה, גוון ירוק מצביע על ירידה בצריכה, בתקופה שבין 1990 ל-2001.

היסטוריה

השימוש באנרגיה הוא חלק מהתפתחות החברה האנושית, בכך שסייע לה לשלוט ולהסתגל לסביבה. ובעולם המתועש פיתוח משאבי אנרגיה חיוני לחקלאות, תחבורה, טיפול בשפכים, טכנולוגיית מידע ותקשורת שהפכו לתנאי מוקדם של חברה מפותחת. השימוש הגובר באנרגיה מאז המהפכה התעשייתית הביא עמו גם בעיות חמורות, שחלקן, כמו התחממות כדור הארץ, מהוות סיכון לקיימות העולם.

בתעשיות מסוימות, המילה אנרגיה משמשת כמילה נרדפת ל"משאבי אנרגיה", המתייחסת לחומרים כמו דלקים, מוצרי נפט וחשמל באופן כללי. הסיבה לכך היא שחלק ניכר מהאנרגיה הכלולה במשאבים אלה ניתנים להפקה בקלות. אך המשאב עצמו מתכלה עם הזמן.

מאז שהאנושות גילתה משאבי אנרגיה שונים הזמינים בטבע, הומצאו מכשירים ומכונות, שהופכים את החיים לנוחים יותר, תוך כדי שימוש במשאבי האנרגיה.

כלכלה

ייצור וצריכה של משאבי אנרגיה, חשובים מאוד לכלכלה העולמית. כל פעילות כלכלית דורשת משאבי אנרגיה, בין אם לצורך ייצור סחורות, או לצורך התחבורה, וכן בשביל להפעיל מחשבים ומכונות אחרות.

ביקוש נרחב לאנרגיה מעודדת שימוש באנרגיות מתחדשות ויצירת שוקי אנרגיה קמעונאים.

הובלת האנרגיה

יצרני האנרגיות השונות, זקוקים להעברת התוצרת למרחקים, וחלק חיוני בתעשייה הוא גם הובלת משאבי האנרגיה לשימוש הסופי. היות שמשאבי האנרגיה ממוקמים בדרך כלל רחוק ממקום הצריכה. משאבי אנרגיה מסוימים כגון דלקים נוזליים או גזים דורשים הובלה באמצעות מכליות נפט או צינורות, בעוד החשמל מועבר באמצעות כבלי רשת עיליים, תת-קרקעיים, או אפילו תת ימיים. הולכת אנרגיה, בין אם באמצעות מכלית או באמצעות צנרת, מציבה אתגרים בפני מדענים, מהנדסים, קובעי מדיניות וכלכלנים להפוך אותה לנטולת סיכונים ויעילה.

ניהול המשאבים

מאחר שעלות האנרגיה הפכה לגורם משמעותי בכלכלות החברות, ניהול משאבי האנרגיה הוא חלק חשוב בחברות השונות. ניצול יעיל יותר של משאבי האנרגיה הזמינים, במינימום עלויות. טכניקות ניהול פשוטות יכולות לעיתים קרובות לחסוך בהוצאות אנרגיה אף מבלי לשלב טכנולוגיה חדשה. ויש צורך בתהליכים המשלבים בין מודעות לחיסכון באנרגיה לשימוש באנרגיה מתחדשת.

השפעה סביבתית

דלקי מאובנים הם הגורם העיקרי לערפיח פוטוכימי

צריכת משאבי אנרגיה (ואפילו הדלקת תאורה בבית), דורשת משאבים, ומשפיעה על הסביבה. תחנת כוח רבות שורפות פחם, נפט או גז טבעי, על מנת לייצר חשמל לצורכי אנרגיה. אך בעוד ששריפת דלקים מאובנים אלו מייצרת אספקה זמינה ומיידית של חשמל, היא גם מייצרת מזהמי אוויר לרבות פחמן דו-חמצני (CO₂), גופרית דו-חמצנית ותלת חמצנית (SOx) וחנקן חמצני (NOx). (פחמן דו-חמצני הוא אחד מגזי החממה הגורמים להתחממות הגלובלית). מאז תחילתה של המהפכה התעשייתית, שיאי הטמפרטורה העולמיים גבוהים משמעותית משיאי הטמפרטורה בשנים שקדמו לה. בנוסף, בשריפת דלקים מאובנים משחררים לסביבה מתכות קורט כמו בריליום, קדמיום, כרום, נחושת, מנגן, כספית, ניקל וכסף, הפועלות גם כמזהמים.

השימוש בקנה מידה גדול בטכנולוגיות אנרגיה מתחדשת מפחית במידה רבה מגוון רחב של השפעות סביבתיות ובעיות בריאות הנוצרים מהשימוש באנרגיה. טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת כוללות דלק ביולוגי, אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגיה סולארית ואנרגיית רוח גם שימוש יעיל באנרגיה מסייעת לכך.

עידוד ממשלתי בצורת סובסידיות ותמריצי מס למאמצים למעבר לאנרגיה מתחדשת, קידמה את החברות לחיסכון בכמות האנרגיה המנוצלת. לזה מתווספת העובדה שעלויות האנרגיה בתעשייה מתומחרות לפי שעות ניצול יתר. אחת המטרות של תשתית רשת חכמה היא לשנות את זמני הביקוש, כך שעקומות הקיבולת והביקוש יתאימו יותר. חלק מתעשיות האנרגיה מייצרים זיהום ניכר, לרבות רעלנים וגזי חממה הנוצרים משריפת דלק, פסולת גרעינית, ונזילות נפט. התקנות הממשלתיות להפנמת ההשפעות החיצוניות הללו מהוות חלק הולך וגובר בתעשייה, ובמסחר. מערכת קיזוז הפחמן בשוק החופשי, אף היא עשויה לגרום לכך שאמצעי חיסכון באנרגיה ובקרת זיהום הופכים חשובים יותר לספקי האנרגיה.

בנוסף, נטען כי קיים גם פוטנציאל לפתח תחום אנרגיה יעיל יותר. ניתן לעשות זאת על ידי:

• מעבר דלק במשק החשמל מפחם לגז טבעי, שהוא פחות מזהם.
• ייעול ושיפור תחנות כוח קיימות על ידי מחזור משולב המשלב את כח הקיטור שנוצר בייצור החשמל.
• ניצול חום הפליטה (בדומה לקיים במנוע טורבו במכוניות)
• על ידי קוגנרציה, המשלבת כח וחום לייצור אנרגיה.

היתרונות היחסיים של שימוש בגז טבעי, בהשוואה לפחם, מושפעת מפיתוח שיטות ייצור יעילות יותר. על פי הערכת השפעה שבוצעה עבור הנציבות האירופית, רמות היעילות של מפעלי פחם שנבנו בתחילת שנות ה-2000 הגיעו לשיעורי יעילות של 46–49%, בהשוואה למפעלי פחם שנבנו לפני שנות ה-90 (32–40%). עם זאת, עם מעבר לשימוש בגז יכולות להגיע לרמות יעילות של 58–59% בטכנולוגיה הקיימת הטובה ביותר. לעומת זאת, בקוגנרציה ניתן להגיע לשיעורי יעילות של 80–90%.

ביטחון אנרגטי

ביטחון אנרגטי הוא המפגש בין ביטחון לאומי וזמינות משאבי הטבע, לצריכת אנרגיה. השימוש באנרגיה זולה הפכה חיונית לתפקודן של כלכלות מודרניות. עם זאת, קיימים האיומים על ביטחון האנרגיה, הכוללים את חוסר היציבות הפוליטית של מספר מדינות המייצרות אנרגיה, התחרות על מקורות אנרגיה, התקפות על תשתיות אספקה, תאונות או אסונות טבע, מימון רודנים זרים, טרור גואה ודומיננטי, והסתמכות מדינות על אספקת נפט זרה. כמו כן האספקה המוגבלת, והעליות העולות של דלקים מאובנים, כגון נפט וגז, מחייבים מעבר למקורות אנרגיה בנות קיימא בעתיד הנראה לעין. אבטחת אנרגיה הפכה לאחד הנושאים המובילים בעולם כיום, עם והשימוש באנרגיה סולארית, אנרגיית רוח והידרואלקטרית, נחוצה מאי-פעם. וככל שמחיר היצוא והיבוא של הנפט יעלו עקב הביקוש המוגבר, ומחיר האנרגיות המתחדשות יוזלו, יופנו כוחות נוספים לשימוש אנרגיה בת קיימא. בבריטניה למשל, הוקם המשרד לביטחון אנרגטי ונטו אפס בדיוק למטרה זו.

פיתוח אנרגיות בנות קיימא

סוגי אנרגיה מתחדשת

תחנת הכוח התרמו-סולארית באשלים

חוות הרוח בהר בני רסן שברמת הגולן

סכר שלושת הערוצים על נהר היאנג טזה בסין.

מפעל הביומסה הגדול ביותר בסקוטלנד

הפקת אנרגיה לשמירה על צורכי האדם היא פעילות חברתית חיונית, ובעוד שעדיין מושקעים מאמצים רבים בהגברת ייצור החשמל והנפט, נבדקות במקביל דרכים חדשות יותר להפקת משאבי אנרגיה שמישים, מהמשאבים הזמינים בטבע. אחת מהדרכים היא, הפקת דלק מימן ממים. למרות שהשימוש במימן ידידותי לסביבה, ייצורו דורש אנרגיה רבה, ולכן אינו יעיל במיוחד. ומתנהל מחקרים שונים כיצד ליצור דלק מימן מאנרגיות מתחדשות. דרך נוספת היא שימוש בגז טבעי, המזהם פחות, במקום הנפט. שימוש נוסף הוא האנרגיה גאותרמית, המשתמשת בחום הנמצא בקרום כדור הארץ לייצור אנרגיה, המשמשת לייצור חשמל, ובמדינות שונות גם לחימום בתים. גם בישראל מנסים לפתח שימוש באנרגיה גאותרמית.

האנרגיה היא נושא לפעילויות מחקר משמעותיות ברחבי העולם. דוגמה לכך היא המרכז הבריטי לחקר האנרגיה , וגם באיחוד האירופי נערכים מחקים רבים בפלטפורמה של מדעי החברה ומדעי הרוח למחקר האנרגיה.. בישראל, בשנת 2022 הוקם באוניברסיטת בר-אילן על ידי פרופסור אריה צבן, מרכז קיימות ואנרגיה, שבו נערכים מחקרים בתחום האנרגיה, כשהמטרות העיקריות הם לייצר מוצרים חוסכי אנרגיה, ולטפח מנהיגים בתחום האנרגיה בישראל.

משבר האנרגיה

מחירי הנפט מ-1861 עד 2007

חוסר יציבות כלכלית ופוליטית יכולה להוביל למשבר אנרגיה. משברי הנפט הבולטים הם משבר הנפט של 1973 והמשבר הנוסף ב-1979, שבהם עלו מחירי הנפט לשיאים. משברים אלו זירזו את הקמת מאגר הנפט האסטרטגי של ארצות הברית להפחית את התלות ביבוא נפט, ויצרו צורך לשיתוף פעולה בינלאומי לצמצום פליטת גזי החממה, ולזרז את המעבר לשימוש באנרגיה מתחדשת.

שינויים בענף האנרגיה

כיום חלק מהאנרגיה לשימוש פרטי, שהייתה בעבר מגיעה מרחוק, דבר שדרש הוצאות אנרגיה נוספות של תובלה, מיוצרת יותר קרוב למשתמש הפרטי. במקומות רבים מעודדים את הצרכן הפרטי להקים מערכות סולריות, שהן דו צידיות: מספקות חשמל ללקוח הסופי ומייצאות אנרגיה למערכת הסביבתית. כך האנרגיה תלויה פחות בדלקים מתאנים, ועוברת להיות יותר נקייה.

במקביל פיתוח ודיגיטציה של מערכות האנרגיה, כדי לייעל את השימוש בה. בין השאר על ידי תעריפים יקרים יותר לשעות עמוסות בשימוש באנרגיה, המסייעות לנטר את העומסים והצריכה בזמן אמת.

ראו גם

• אנרגיה מתחדשת
• אנרגיית רוח
• אנרגיה סולארית
• אנרגיה גרעינית
• אנרגיה ירוקה

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא תעשיית האנרגיה בוויקישיתוף

לקריאה נוספת

• Armstrong, Robert C., Catherine Wolfram, Robert Gross, Nathan S. Lewis, and M.V. Ramana גבולות האנרגיה, Nature Energy, Vol 1, 11 January 2016.
• Stern, David I. "תפקיד האנרגיה בצמיחה כלכלית". Annals of the New York Academy of Sciences 1219.1 (2011): 26-51.
• Warr, Benjamin, et al. " שימוש באנרגיה ופיתוח כלכלי: ניתוח השוואתי במהלך 100 שנים של צמיחה כלכלית ". Ecological Economics 69.10 (2010): 1904-1917.