אנרגיה ימית היא אחת מצורות האנרגיה המתחדשת הפחות מנוצלות בעולם כיום. עם זאת, האוקיינוסים והימים טומנים בחובם פוטנציאל אנרגטי עצום, שאם ינוצל כראוי, יוכל לענות על חלק משמעותי מביקוש החשמל העולמי. לצורת אנרגיה זו מקורות מרובים, כגון גלים, גאות ושפל, זרמי אוקיינוס, גרדיאנטים תרמיים ומליחותיים. למרות יתרונותיה, פיתוחה היה איטי עקב עלויות גבוהות ואתגרים טכנולוגיים נלווים.
סוגי אנרגיה ימית
ישנן מספר דרכים לרתום אנרגיה ימית , לכל אחת מהן טכנולוגיות ואתגרים משלה. להלן נפרט את העיקריות שבהן:
אנרגיית גל
אנרגיית גלים , צורה זו של אנרגיה ימית, מתקבלת על ידי ניצול תנועת הגלים על פני האוקיינוס. גלים נוצרים על ידי פעולת הרוח על המים, ומכיוון שמקורה של הרוח הוא מקרינת שמש, ניתן להתייחס לאנרגיית הגלים כנגזרת של אנרגיה סולארית.
גלים מכילים כמות גדולה של אנרגיה קינטית בשל תנועתם התנודתית. אזורים מסוימים בכדור הארץ, במיוחד אלה עם רוחות קבועות, הם בעלי פוטנציאל ניכר לרתום סוג זה של אנרגיה. לדוגמה, באזורים של צפון האוקיינוס האטלנטי, האנרגיה הכלולה בגלים יכולה להגיע עד ל-70 מגוואט לקמ"ר.
קיימות טכנולוגיות שונות ללכידת אנרגיית גלים. בין התקנים בולטים נמנים עמודי מים מתנדנדים , מחלישים וטרמינטורים צפים . מנגנונים אלה הופכים תנועת גלים לאנרגיה שמישה באמצעות טורבינות או מערכות הידראוליות.
אנרגיית גאות ושפל
אנרגיית גאות ושפל נוצרת על ידי ניצול עליית וירידת מפלסי המים הנגרמות על ידי גאות ושפל, המונעות על ידי כוח המשיכה של השמש והירח על האוקיינוסים. תופעה צפויה זו הופכת את אנרגיית הגאות והשפל למקור אנרגיה אמין ביותר.
המערכות העיקריות המשמשות ללכידת אנרגיית הגאות והשפל מורכבות מבניית סכרים או סכרים באזורי חוף שבהם מפלס המים משתנה באופן משמעותי עם הגאות והשפל. כאשר פותחים את שערי ההצפה, המים עוברים דרך טורבינות ומייצרים חשמל.
דוגמה בולטת לשימוש בטכנולוגיה זו היא מפעל הגאות והשפל לה ראנס בצרפת, בעל הספק של 240 מגה וואט.
אנרגיה מזרמי אוקיינוס
זרמי אוקיינוס הם תנועות של מסות מים המתרחשות באוקיינוסים עקב פעולת הרוח וגורמים גיאופיזיים אחרים. כדי לרתום את האנרגיה הקינטית של זרמים אלה, נעשה שימוש בטורבינות תת-ימיות הדומות לטורבינות רוח, אך מותאמות לסביבה המימית.
האתגר המרכזי לפיתוח טכנולוגיה זו הוא חוסר הסדירות במהירות זרמי הים, כמו גם הקושי הטכני והכלכלי בהתקנה ותחזוקה של הטורבינות בקרקעית האוקיינוס.
שיפועים תרמיים
אנרגיית גרדיאנט תרמי מבוססת על ניצול הפרש הטמפרטורות בין מי שטח, המחוממים על ידי קרינת השמש, לבין מים עמוקים יותר, שנשארים קרים. תופעה זו מתרחשת באזורים טרופיים או משווניים, שבהם גרדיאנט הטמפרטורה בין פני השטח למעמקי האוקיינוס משמעותי לאורך כל השנה.
כדי להפוך אנרגיה זו לחשמל, נעשה שימוש במערכות הפועלות בעקבות מחזור תרמודינמי (בדרך כלל מחזור Rankine). עם זאת, הרווחיות של מפעלים אלו עדיין מוגבלת בשל המערכות המורכבות והיקרות הנחוצות להפעלתם.
שיפועי מלוחים
אנרגיית גרדיאנט מליחות , או אנרגיה כחולה , מתקבלת על ידי ניצול ההבדל בריכוז המלח בין מי ים למים מתוקים בנהרות. אנרגיה זו נלכדת בעיקר באמצעות תהליכי אוסמוזה או אלקטרודיאליזה הפוכה.
נכון לעכשיו, הטכנולוגיה הזו נמצאת בשלב ניסוי, עם פרויקטי פיילוט כמו זה של Statkraft בנורבגיה, שחנכה את מפעל האוסמוזה הראשון בעולם בפיורד אוסלו.
איך לרתום את האנרגיה הזו
ניצול אנרגיה ימית נותר אתגר, אך הפוטנציאל שלה עצום. אנרגיית הגלים עשתה את ההתקדמות הרבה ביותר מבחינת מחקר ופיתוח, עם פרויקטים חלוציים במקומות כמו בריטניה ופורטוגל. עם זאת, אנרגיית גאות ושפל , למרות השפעתה המקומית יותר, נוצלה בהצלחה במקומות כמו לה ראנס, אם כי היא לא שוכפלה באופן נרחב עקב השפעתה הסביבתית המשמעותית.
זרמי האוקיינוס , למרות שהם מבטיחים, מתמודדים עם בעיית תנועה ימית באזורים מסוימים בעלי עניין רב. עם זאת, אם תפותח הטכנולוגיה לפריסת טורבינות במים עמוקים מספיק, ניתן יהיה לצמצם חיסרון זה.
מצד שני, השימוש בשיפועים תרמיים ומלוחים עדיין בשלב ניסוי, ואינו רווחי כרגע. אמנם אין זה אומר שלטכנולוגיות אלו אין עתיד, שכן ההשקעה במחקר ופיתוח נמשכת.
פוטנציאל אנרגיה ימית בעתיד
הפיתוח של טכנולוגיות ימיות היה איטי יותר ממקורות מתחדשים אחרים כמו רוח או אנרגיה סולארית, אך הפוטנציאל שלהם ברור. לפי סוכנות האנרגיה הבינלאומית, עד שנת 2050, האנרגיה הימית צפויה לתרום 10% מייצור החשמל באירופה, מה שמציג אופק מבטיח.
הפיתוח של טכנולוגיות חדשות, יחד עם שיתוף פעולה בינלאומי מוגבר, מניע פרויקטי פיילוט רבים ברחבי העולם. אזורים כמו סקוטלנד, ספרד ונורבגיה מובילים את הדרך בתחום זה, עם פרויקטים המכוונים לאנרגיית גלים וגאות.
באמריקה הלטינית, מדינות כמו צ'ילה, ברזיל ומקסיקו החלו לפתח פרויקטים משלהן בתחום האנרגיה הימית, מה שמראה שהעניין בטכנולוגיות הללו מתחיל להיות גלובלי.
בעזרת תמיכה של מדיניות ממשלתית ומימון הולם, אנרגיה ימית עשויה להפוך לחלק בלתי נפרד מתמהיל האנרגיה העולמי בעשורים הקרובים. מקור אנרגיה זה אינו רק מתחדש ובלתי נדלה, אלא גם בעל השפעה סביבתית נמוכה ויכול לייצר אלפי מקומות עבודה בתעשיית האנרגיה המתחדשת.
ככל שההתקדמות הטכנולוגית והפחתת העלויות נמשכות, אנרגיה ימית תמלא תפקיד מכריע במעבר לעתיד אנרגיה נקייה ובר קיימא.