אנרגיה תמיד הייתה משאב קריטי לבני האדם והשפיעה על היבטים רבים בחיי היום יום של כולנו. בעשורים האחרונים, כשאנו מסתמכים יותר ויותר על מכשירים חשמליים ואביזרים אלקטרוניים – התלות שלנו באנרגיה כמעט מוחלטת. משימושים אישיים כמו בישול, תאורה, בקרת אקלים והתניידות בדרכים, דרך שימושים מסחריים דוגמת ייצור, שינוע והפצה של סחורה.
לתלות הזו באנרגיה יש מחיר – והוא גבוה. "שימוש באנרגיה עולה כסף, הדבר מתבטא כמובן בחשבון החשמל שאנחנו רואים בסוף החודש, אבל גם, ובעיקר, בעלויות שאליהן אנחנו לא תמיד מודעים", אומר פרופ' אראל אבינרי, ראש התוכנית לתואר שני בהנדסת אנרגיה והספק באפקה, המכללה האקדמית להנדסה בתל אביב. "אנו משלמים על אנרגיה גם בצורה עקיפה דרך העמסת עלויות האנרגיה על כל מוצר ושירות שאנחנו צורכים. סועד שאוכל סטייק במסעדה, צורך אגב כך את כל העלויות הקשורות בהכנת הסטייק – ישירות ועקיפות.
"עלויות ישירות הן למשל עלויות האנרגיה שמתגלגלות אלינו מהחקלאי, המפעל והסופרמרקט; והעלויות העקיפות מייצגות נזק שנגרם לסביבה כתוצאה מהעובדה שבתהליך הייצור נפלטו גזי חממה, שמייצרים שינוי אקלימי – המשפיע מהותית על איכות החיים שלנו. אנחנו גם צפויים לראות התייקרות הולכת וגוברת של מוצרים בגלל אפקט זה".
ד"ר משה תשובה, מרצה בכיר בבית הספר להנדסה מכנית באפקה מוסיף כי "אנרגיה משפיעה דרמטית על רמת החיים והעושר שלנו, עד שאנחנו רואים תהליכים מדיניים, וקונפליקטים צבאיים או חברתיים הנולדים כתוצאה מחוסר נגישות לאנרגיה, או בשל תהליכים הקשורים בהפקתה ויוצרים זיהום. כך למשל, אחד הגורמים העיקריים להתקוממות האביב הערבי שפרצה ב-2010 היה שמחירי המזון עלו מאוד. אנשים יצאו לכיכר תחריר בקהיר לצעוק על מחירי הפיתות יותר מאשר על תהליכים משטריים. האנרגיה מניעה תהליכים גלובליים שיורגשו היטב בעתיד – מאחר שקונפליקטים בינלאומיים מאז ומתמיד היו קשורים למקורות אנרגיה וימשיכו להיות כך".
איך ישראל משתלבת בתמונה?
פרופ' אבינרי: "בשנות ה-70 היינו תלויים מאוד בנפט כמקור אנרגיה עיקרי – שמקורו היה בעיקר אצל גורמים לא ידידותיים. כיום אנחנו יכולים להיות עצמאים אנרגטית הרבה יותר. בערך 70% מהחשמל שאנו צורכים מקורו בגז המופק בתחום הטריטוריאלי של ישראל, ובאופן זה קטנה מהותית התלות במקורות חיצוניים ומתאפשר לנו אפילו להיות יצואנים של אנרגיה. אולי אנחנו לא במעמד של אימפריית אנרגיה, אך משאב זה מאפשר לנו עצמאות אנרגטית.
"אף שתגליות הגז משנות את הדרכים בהן אנחנו מפיקים ומשתמשים באנרגיה – הן אינן פתרון לטווח הארוך. בעוד מספר עשורים לא יהיה בהן די לצרכים של המדינה (אלא אם יהיו עוד תגליות). גם בטווח הקצר, הסתמכות על גז כמקור אנרגיה, היא בעייתית".
פרופ' אבינרי מסביר: "יש לכך כמה סיבות. הראשונה היא שאנו מסתמכים על מספר קטן מאוד של אסדות, ארבע או חמש, בהפקת גז. המיקומים הספציפיים שלהן ידועים לכל ואפשר לשתק אותן בתקיפה ישירה או באמצעות סייבר. הבעיה שלנו היא שרשת אספקה ריכוזית ופגיעה.
"בנוסף, אין לנו מאגרים. בניגוד לפחם או לדלק, מאתגר לאגור גז בכמויות גדולות. כלומר, אנחנו חשופים למחסור מיידי במשק כתוצאה מהפסקה של אספקת הגז. די ברור שאפילו לצורך שרידות, עלינו להסתמך על מקורות אנרגיה נוספים ואסור שגז יהיה עיקר האספקה שלנו".
מה הן האופציות האחרות?
ד"ר תשובה: "אחד ממקורות האנרגיה שיש לנו יחסית בזול, ואפילו בחינם ובכל מקום - היא השמש. התברכנו באקלים ים תיכוני עם הרבה אור שמש רוב ימות השנה והטכנולוגיות של שימוש באנרגיית שמש לייצור אנרגיה הלכו והשתכללו בעשורים האחרונים - וצפויות להמשיך להשתפר. ניתן לראות זאת גם דרך המחירים של הרכיבים במערכות האלה, מחירי פאנלים סולריים יורדים והפכו את השימוש באנרגיית השמש לזול יותר מאשר שימוש בדלקים פוסיליים, כלומר פחם, נפט וגז. שימוש באנרגיה סולארית הופכת לכדאית יותר ויותר: גם כלכלית, גם סביבתית (הפחתה משמעותית של פליטות גזי חממה) וגם בגמישות והביטחון האנרגטי שהיא מביאה איתה, ללא צורך או תלות באספקת גז.
"יתרון נוסף הוא פיתוח של מיקרו גריד- רשתות שבהן גם ייצור האנרגיה וגם הצריכה הם מקומיים. למשל יישוב קטן, קיבוץ או מושב, יכול לייצר לעצמו את כל האנרגיה שהוא צריך מבלי להסתמך על מקור אספקת אנרגיה ברמה האזורית או המדינית. זה מאפשר הרבה יותר חוסן במקרה של נפילת רשת בנסיבות של התקפה או תקלה. גם מרחקי ההולכה הקצרים מביאים לאפקטיביות גבוהה יותר של התהליך".
אנרגיה והספק הם תחומי מחקר והוראה משמעותיים באפקה. שימוש באנרגיה סולארית והיכרות עם אלטרנטיבות אחרות לדלקים פוסיליים הן מהנקודות המרכזיות שנלמדות לאורך התואר השני בהנדסת אנרגיה והספק (M. Sc), באפקה, המציעה גם לימודי אנרגיה במסגרת התואר הראשון, כאחת ההתמחויות בהנדסה מכנית וכאחת ההתמחויות בהנדסת חשמל.
"הסטודנטים שלנו זוכים להבין את העקרונות המדעיים והפיזיקליים, להתעדכן ולהכיר את הטכנולוגיות המתקדמות ביותר בתחום וזאת באמצעות גישה יישומית, שבודקת את היתרונות הכלכליים וההיבטים הרגולטוריים של שימוש במערכות מהסוג הזה" אומר פרופ' אבינרי.
"בעבר, מהנדס היה צריך להיות בקיא במדעים והנדסה אבל בראייה שלנו, המהנדס של ימינו צריך להבין את כל האקו-סיסטם בתחום - עקרונות מדעיים והנדסיים; חידושי הטכנולוגיה שמתעדכנת כל הזמן; היבטי יישום וגם היבטים הנחשבים לרכים יותר אך חיוניים לעבודת המהנדס - כמו כלכלה, רגולציה והשפעות חברתיות וסביבתיות. בנוסף, על מהנדס האנרגיה להיות בעל מיומנויות וכישורים חיוניים דוגמת יכולת למידה עצמית, חשיבה ביקורתית, יכולת עבודה בצוות רב תחומי ויכולת הצגה אפקטיבית. כל אלה נכנסים לתוכנית הלימודים שלנו ומהווים חלק מדמות המוסמך. המטרה שלנו היא ליצור מהנדסים עם ראייה מערכתית, מעבר לשליטה בעקרונות המדע והטכנולוגיה".
אחד המחקרים שערך ד"ר תשובה עם עמיתיו בחן עד כמה ישראל של שנת 2050 תוכל להסתמך על אנרגיה מתחדשת ולעמוד במחויבויות המדינה לעשות זאת. "אנרגיה מתחדשת היא לא רק אנרגיה סולארית" הוא מסביר. "אלא גם מקורות אנרגיה נוספים שאינם מתכלים ויתקיימו גם בעוד הרבה שנים; למשל הפקת אנרגיה באמצעות מערכות הידרואלקטריות; תנועת גלי ים וטורבינות רוח. זה מכלול של אנרגיות שעל כולן לומדים אצלנו בתואר השני בסקירה מדעית, טכנולוגית והנדסית. השימוש בהן יתרחב גם מסיבות כלכליות וגם כתוצאה מהסכמות בינלאומיות שישראל היא חלק מהן, להפחתת פליטות פחמן דו-חמצני.
"המחקר שלנו בדק עד כמה אנחנו יכולים לעמוד בהסכמות האלה ולעבור לשימוש מהותי באנרגיות מתחדשות. חרף הקושי לנבא את טכנולוגיות העתיד, הצלחנו למצוא תמהיל שיוביל לכך שמדינת ישראל תוכל לייצר מעל 80% מהפקת החשמל ממקורות מתחדשים, לעומת כ-10% כיום".
"השאיפה שלנו באפקה היא שהמוסמכים של התוכנית יכירו את הסוגיות הסביבתיות והאתיות של ישראל", אומר פרופ' אבינרי. "כך למשל, בעיה שאין אולי במדינות אחרות, היא עתודות הקרקע המוגבלות מאוד בישראל. זו מדינה קטנה מאוד, עם צפיפות גבוהה ואוכלוסייה גדלה והולכת. בשטחים המעטים שנשארו יש הרבה מחנות צבא ושטחי אימון, גם צריך לשמור על שמורות טבע ורצועות ירוקות וגם להקצות מקום ליישובים חדשים.
"בין השטחים הלא בנויים שנותרו במדינת ישראל יש הרבה מאוד שטחים חקלאיים – אותם ניתן לכסות בפאנלים סולאריים ובאופן זה גם לנצל את השטח הקיים וגם לספק פתרונות הצללה לגידולים מסוימים. יש פה הזדמנות נהדרת להוביל את החשיבה, התכנון והמחקר בתחום האגרי-פוטו-וולטאי, שנוגע גם לתחומי המחקר של חברי הסגל וגם להוראה באפקה. אנחנו שמחים להיות מוסד ייחודי שמטפל בסוגיות החשובות והעקרוניות ביותר שנעמוד בפניהן בעשור-שניים הקרובים".
גם בפתרונות אגירה ישראל מהווה מרכז מו"פ משמעותי ובאפקה לא נשארים מאחור. "המטרה הינה לאגור את האנרגיה שלא נצרכת באופן מיידי לתקופה שבה הביקוש יעלה על יכולת הייצור. אנו מכירים מגוון רחב של טכנולוגיות, חלקן בתחילת דרכן, והסטודנטים שלנו נחשפים אליהן, לומדים ומכירים אותם בקורס העוסק באגירת אנרגיה".
מה מאפיין את מהנדסי האנרגיה של ימינו – ויותר מכך, של העתיד?
ד"ר תשובה: "ברוב המפעלים והחברות הגדולות (מבחינת צריכת האנרגיה שלהן) קיימת פונקציה בכירה של מהנדס אנרגיה הפועל באופן יומיומי לניטור ובקרת השימוש באנרגיה. מהנדסי אנרגיה אלה צריכים להתמודד עם סוגיות משמעותיות; למשל דרכים להביא את המפעל להיות מאופס אנרגטית, כלומר לספק את צריכת האנרגיה שלו בעצמו. בין השאר באמצעות רכישת אנרגיה מיצרנים פרטיים.
"עם הזמן, תרד הצריכה של מוצרים שייוצרו בעזרת אנרגיה לא ירוקה. מפעלים בארץ מחויבים היום לאחריות תאגידית – הכוללת בין היתר נושאי קיימות והפחתת פליטות. מהנדסי האנרגיה של העתיד צריכים להיות מודעים לכל האספקטים האלה ואפילו להוביל מהלכים בתחום. על כן הסטודנטים שלנו מעמיקים בנושאים אלה במסגרת התואר השני.
אז השכלה אקדמית בתחום האנרגיה היא חשובה לעתיד החברה כולה. מה הופך את אפקה למקום הנכון לרכוש בו אותה?
לדברי פרופ' אבינרי, "הסגל שלנו מורכב גם מאנשי מחקר באקדמיה וגם מאנשים שעברו דרך התעשייה ויודעים בזמן אמת לאן היא הולכת כרגע. באפקה אנחנו מאמינים בפדגוגיה חדשנית שפורצת את גבולות הכיתה והשיח המסורתי שבין סטודנט ומרצה ועל כן אנחנו מקפידים לצאת לשטח – לסיורים בחברות שיש בהן פתרונות אנרגטיים יוצאי דופן, מרכזי מחקר ופיתוח ועוד. הכל כדי לאפשר לסטודנטים שלנו לראות במו עיניהם את המערכות וההשפעות הסביבתיות שלהן.
לעתים קרובות, מגיעים אלינו אנשים מהתעשייה כמרצים אורחים והסטודנטים זוכים לשאול אותם שאלות ולנהל איתם שיח בלתי אמצעי.
"בנוסף, אנחנו מציעים שני מסלולים שהן חוד החנית של תחום האנרגיה וההספק ומבטיחות למוסמכים שלנו את מעטפת הידע המקיפה והמדויקת ביותר שאפשר להציע למי שמבקש להוביל את תחום הנדסת האנרגיה. יש לנו מסלול ללא תזה, ובנוסף, מסלול מחקרי שבונה את העתודה המחקרית בתחום שלדעתנו מאוד חסר בארץ. קיים צורך אדיר בהכשרת הדור הבא של אנשי מחקר. המסלול עם התזה הוא הזדמנות להעמיק בתוך תחום הידע של אנרגיה, ולפתח חשיבה מקורית, יצירתית וחדשנית", מסכם פרופ' אבינרי.
לפרטים נוספים: www.afeka.ac.il
וואטסאפ: 052-4632353
הכתבה מטעם מכללת אפקה
צילומים: יח"צ אפקה
