"...וַיֹּאמֶר אֱלֹהִים, יְהִי אוֹר, וַיְהִי אוֹר... "
כך, בתחילת ספר הספרים, מתוארת לראשונה הופעת האנרגיה בעולם.
אין חיים בלי אנרגיה. בנקודת האפס המוחלט הכל עומד וחיים אינם יכולים להתקיים.
יש עוד מקורות אנרגיה בעולמנו למעט השמש – אנרגיה פוטנציאלית (שילוב של כוח הכבידה, המסה והגובה), אנרגיה גרעינית ואנרגיה שנובעת מהכוח המגנטי, אבל אף אחת מצורות האנרגיה הללו לא מקיימת את החיים על כדור הארץ.
השמש היא מקור החיים של כל האורגניזמים, הצמחים, בעלי החיים, וכמובן שלנו בני האדם.
בלעדי האור והחום של השמש הכל יקפא וייעלם.
בפיזיקה, אנרגיה היא גודל פיזיקלי שמציין את כמות העבודה היכולה להיעשות על ידי כוח.
מאחרי ההגדרה היבשושית הזו מסתתרת אחת הדרמות הגדולות של העדן המודרני – הרצון האנושי לרתום לצרכיו אנרגיה חיצונית, שמקורה אינו בגוף האנושי עצמו.
לכל אחד ואחת מאיתנו יש אנרגיה שהגוף שלנו מייצר מהמזון שאנו אוכלים ומהחמצן שאנו נושמים. תחנת כוח קטנה בתוך גופנו. אבל השאיפה האנושית, מונעת בדלק של האינטליגנציה האנושית, הינה ליצור חיים קלים יותר ועולם נוח יותר ע"י אנרגיה ממקורות חיצוניים.
האנרגיה מקיפה אותנו בכל רגע של חיינו ובכל מקום בו אנו נמצאים. מאור, חימום, קירור, נסיעה, מעליות, חימום מזון, קירור מזון, ייצור מוצרים, מחזור מוצרים, מחשוב, טלפוניה – הכל מונע באנרגיה.
מקור האנרגיה הראשון שאבותינו הקדמונים למדו לעשות בו שימוש היתה האש. היא סיפקה להם מאור בלילה, חום בימי קרה, אמצעי לבישול וריכוך בשר, והגנה מפני חיות טורפות. האש היתה חלק חשוב מהפולקלור של אבותינו, והיא "מככבת" בכל סיפורי המיתולוגיה של העמים השונים, גם אצלנו, ביהדות, יש חגים שבבסיסים סיפורים שקשורים באור ובאש.
מאז עברנו דרך ארוכה. אש היא כבר ממזמן לא מקור האנרגיה היחיד שאנו עושים בו שימוש. למדנו להשתמש באנרגיה מכאנית, כימית וגרעינית, אבל מעבר לכל אלו, בחיי היום-יום שלנו, נוכחת יותר מכל האנרגיה החשמלית דווקא.
למה?
יש לאנרגיה החשמלית תכונה שהיא חשובה מאוד עבור החיים בציביליזציה האנושית: ניתן להוליך אותה למרחקים באמצעים פשוטים וזולים יחסית. כך, ניתן לייצר חשמל במקומות מרוחקים ולהוליך אותו לערים, לרחובות ולבתים. בנוסף, יש לחשמל יתרונות נוספים:
1. ניתן למדוד את החשמל לצרכי חיוב הצרכן.
2. הוא בטיחותי באופן יחסי.
3. ניתן להמיר אותו בנקודת הצריכה בקלות יחסית לתנועה מכאנית (מנועים), לחום (גופי חימום), קור (מדחסים) ולעוד שלל שימושים.
לכאורה, נראה כי קיבלנו את הפתרון המושלם לצרכי האנרגיה שלנו בערים, בכפרים ובאזורי התעשייה.
אבל – לא הכל רק טוב, והבעיה העיקרית הינו כי ייצור חשמל מזהם את הסביבה.
איך מייצרים חשמל?
יש בעולמנו שני סוגים של חשמל:
1. זרם ישר – הזרם זורם במוליך בכיוון אחד.
2. זרם חילופין – הזרם זורם במוליך הלוך וחזור (קדימה ואחורה).
המהנדסים הראשונים שעסקו בבניית מערכות הולכה וחלוקת חשמל בסוף המאה ה- 19 שמו לב מייד לתופעה מעניינת: זרם חילופין דועך הרבה פחות מזרם ישר כאשר הוא מובל בכבלים מתחנת הכוח לאתר הצרכן.
זאת אומרת, הקמת מערכת הולכה והפצה של חשמל הינה זולה ויעילה יותר כאשר החשמל הנע בכבלים הינו זרם חילופין. לפיכך, כל מערכות ייצור, הולכת וחלוקת החשמל בעולם הינן בזרם חילופין, וכך גם כל הצרכנים – החשמל המזין אותם (הזינה) הינו חשמל בזרם חילופין.
זרם חילופין נוצר ע"י סיבוב. לא נוכל במסגרת המצומצמת של מצגת זו להסביר את העקרונות הפיזיקליים של ייצור חשמל במתח חילופין, רק נציין כי כדי לייצור זרם חילופין יש צורך בסיבוב של מחולל (דינמו). זוכרים את הדינמו הקטן שנצמד לצמיג הקדמי באופניים של ילדותנו? ובכן, כך מייצרים זרם חילופין...
אבל תחנת כוח לייצור חשמל אינה נורית תאורה של אופניים. יש צורך לסובב דינמו ענק ממדים וכבד משקל כדי לייצר חשמל עבור צריכה של עיר שלמה. לשם כך נדרשת אנרגיה רבה. הפתרון שנמצא לכך הוא טורבינת קיטור (ז"א, גלגל כפות שמונע ע"י לחץ של קיטור שהינו אדי מים רותחים הנמצאים בחלץ גבוה) שנמצאת על ציר הדינמו, ומסובבת אותו בד בבד עם סיבובה שלה עצמה. את הקיטור ייצרו ממים שהורתחו ע"י שריפה של דלקים שונים: פחם, מזוט, סולר, גז טבעי ודומיהם.
ניתן לומר כי בתחנת כוח יש המרה (טרנספורמציה) של אנרגיה כימית (שאצורה בדלק) לאנרגיה של חום (המים הרותחים והקיטור) לאנרגיה מכאנית (תנועת הטורבינה המסתובבת) לאנרגיה חשמלית (המיוצרת בדינמו המסתובב).
זה עבד מצוין. חברות חשמל הוקמו (ציבוריות ופרטיות, לפי המדינה ומנהגיה), תחנות כוח הוקמו, רשתות חשמל נפרסו, צרכנים התחברו לרשתות, המירו את המכשירים בבתים ובמפעלים למכשירים צרכני חשמל, והברכה שרתה על הכל. הגל הראשון של המהפכה התעשייתית (שנת 1820) אמנם היה עדיין מושתת על קיטור, אבל הגל השני (שנת 1870) כבר היה מושתת על חשמל, שהביא עושר, קדמה, ושגשוג לעולם המערבי שאימץ אותו.
איש לא הוטרד אז מהעובדה שייצור החשמל בתחנות הכוח הוא תהליך מזהם. לא היו אז מספיק אנשים, מספיק תחנות כוח ומספיק זיהום כדי לשנות את מהלך האקולוגיה הגלובלי. גם לא היתה אז מספיק מודעות לבעיות הללו, וגם לא נצברו עדויות מכריעות לשינויים מאיימים כלשהם באקלים, בטמפרטורה הממוצעת, או בכמות המשקעים שנתית.
אנשים ראו באנרגיה החשמלית או הטוב, את הקדמה, ואת הברכה והעושר שהיא השרתה על העולם הצרכני. החשמל פואר בשלל ציורים, פסלים, ספרים וסרטים והפך ל"כוכב תרבות" בפני עצמו.
ראו כדוגמא למשל את "פסל החשמל" המוצב ברומניה:
אבל, לא הכל כל כך טוב בעולם החדש שיצרו אבותינו. בני האדם הפכו לצרכנים עצומים של אנרגיה.
יש מספר סיבות שבגללן כמות האנרגיה שצורך המין האנושי יצאה מכל פרופורציה:
1. התרבות:
הגרף שלהלן מראה את ההתפתחות העצומה של אוכלוסיית העולם:
את עיקר ההתרבות יש לזקוף להתפתחות הרפואה המודרנית (המצאת הפנצילין והאנטיביוטיקה, תהליך הפסטור, החיסונים לאבעבועות שחורות וכלבת) מאז אמצע המאה ה- 19.
2. תהליך העיור:
הנטייה לעבור מהכפרים לערים – תולדה של המהפכה התעשייתית - הגבירה מאוד את צריכת האנרגיה. בערים אנשים נוטים להשתמש יותר בתחבורה מנועית (פרטית וציבורית), לחמם ולקרר את חללי העבודה והמגורים, להשתמש בתאורה, במעליות ובכלל בחשמל.
תהליך העיור החל באירופה ובארה"ב באמצע המאה ה- 19, אולם הגיע לשיאו עם תהליך העיור שחל במרכזים המאוכלסים של דרום מזרח אסיה – סין, הודו, יפן, טאיוואן, הפיליפינים והפריפריות שלהם – באמצע המאה ה- 20.
רק לשם דוגמא – מעמד הביניים הסיני (העירוני) שצמח החל משנות ה- 80 של המאה ה- 20 מונה כיום למעלה מ- 400 מיליון נפש – יותר מאוכלוסיית אירופה או ארה"ב. וזאת בתוך 50 שנה קצרות!
3. המהפכות של המאה ה-20: מהפכת התנועה, מהפכת הצריכה:
אנחנו נעים הרבה יותר מפעם. לפני 150 שנה אדם נע 5-10 ק"מ ביום בממוצע. כיום, נסועה יומית ממוצעת של אדם עומדת על 100 ק"מ, ויש מי שעובר גם הרבה יותר.
אנחנו צורכים הרבה יותר מפעם: מזון, ביגוד, דלק, חפצים. הכל עולה באנרגיה לייצר, לשנע, להפעיל.
הצורך לספק כל כך הרבה אנרגיה לכל כך הרבה אנשים הפך את סוגיית הזיהום לחמורה וקריטית. שוב לא ניתן לומר שאין בכך כדי להשפיע על מהלך האקולוגיה והאקלים בכדור הארץ. יש לכך השפעות חמורות ומרחיקות לכת, והדור שלנו נדון להתמודד איתן. זה עכשיו או לעולם לא.