למה אנחנו (עדיין) לא נוסעים ברכב חשמלי?

אריאל רובינסקי








 

העתיד שייך לאנרגיות החלופיות, והרכב החשמלי הוא מהפכה ודאית. מדעני בר-אילן מסבירים למה המהפכה מתעכבת ומבטיחים שבעוד כמה שנים לא נבין איך בכלל נסענו על רכב שאינו חשמלי

העולם חושב אקולוגיה, כלי רכב שאינם מונעים בדלק נמצאים בשלבי פיתוח מתקדמים, אבל בישראל יש תחושה שמשהו תקוע. "תהליך המעבר לאנרגיה סולארית נמצא בתנופה אדירה", אומר פרופ' אריה צבן, בעבר ראש המרכז לננוטכנולוגיה באוניברסיטת בר-אילן וחוקר מוביל בפיתוח פתרונות אנרגיה חלופיים, "וכמות ההתקנות העולמית של פאנלים פוטו-וולטאיים המפיקים אנרגיה חשמלית מאור השמש (PV) היא עצומה, מעבר לכל תחזית. ואולם, בישראל הסובסידיות הממשלתיות בוטלו, היזמים אינם נהנים מתמריצים ואין רעש תקשורתי, ולכן יש מי שחווים תחושה של האטה בתחום.   בפועל, לא כך הם פני הדברים. אם בודקים את המספרים, יש דווקא עלייה דרמטית.   פרופ' צבן מצביע על פאנליPV  בכל מקום, מעל לולים ורפתות, על גגות בתי ספר ובניינים רבים אחרים, ומציין כמה פרויקטים גדולים העומדים בשלבי הקמה. התרומה של האנרגיה הסולארית למשק עדיין שולית, אבל מדובר בתחום חדש, שטרם מלאו לו 10 שנים: "התחלנו משברי אחוז, וכיום עומד הייצור הסולארי בעולם על שני אחוזים. יש צמיחה קבועה, שתבוא לידי ביטוי ממשי רק בעוד כעשר שנים".

סוללה נטענת במים
בימים אלה מוביל פרופ' צבן פרויקט לפיתוח משפחה חדשה של תאים סולאריים, שעלות ייצורם יהיה כעלות זכוכית. "מחיר כזה יאפשר דרכי יישום רבות. למשל, בניין עם קירות סולאריים, או מכונית שתייצר אנרגיה כשהיא חונה בשמש". להערכתו, יידרשו  שבע עד עשר שנות מחקר נוספות להשלמת הפיתוח, המתקדם בהתמדה.

פיתוח אחר של פרופ' צבן, העומד בשלבים מתקדמים ואף זכה בפרסום כשהוצג בפני הנשיא ברק אובמה בביקורו בישראל (מרץ 2013), הוא סוללת אלומיניום-אוויר נטענת במים, המאריכה את טווח הנסיעה של המכונית החשמלית. על סמך הטכנולוגיה הזו הוקמה חברת-ההזנק פינֶרג'י, שפיתחה רכב עם שתי סוללות: סוללה חשמלית קטנה המאפשרת נסיעה של כ-60 ק"מ בין טעינה לטעינה; וסוללת אלומיניום-אוויר, המספקת אנרגיה כשהסוללה החשמלית נחלשת. שתי הסוללות יחדיו מספקות טווח נסיעה של כ-350 ק"מ. לאחר כ  300 ק"מ של נסיעה על סוללת האלומיניום, אפשר להחליף את התמיסה המחברת בין האלומיניום לאוויר ולנסוע 300 ק"מ נוספים. פרופ' צבן: "מעשית, אתה מוסיף מים. שאיבת התמיסה המשומשת והכנסת התמיסה החדשה תיעשה באמצעות צינור ייעודי בתחנת דלק. עניין של שלוש דקות ואפשר להמשיך לנסוע".

על רקע כישלונה של "בטרפלייס", מדגיש פרופ' צבן כי יש לייצר מכוניות חסכוניות יותר, המונָעות באמצעות סוללות זולות ובעלות טווח נסיעה ארוך יותר: "הסוגיות העיקריות הן המחיר וטווח הנסיעה. המאמץ הגלובאלי בכיוון הזה כבר הביא להתקדמות יפה, שתלך ותואץ בשנים הקרובות. המהלך של 'בטרפלייס' עשה הרבה רעש תקשורתי ותרם לקידום המודעות ליתרונות הרכב החשמלי. חבל שהוא נכשל. עם זאת, נכון להיום רוב יצרניות הרכב הבינו כי העתיד טמון בחשמל והן משקיעות בתחום. בעוד כמה שנים לא נבין איך נסענו ברכב שאינו חשמלי".





















מרחק, מחיר, נוחות
פרופ' דורון אורבך מהמחלקה לכימיה, ראש הקבוצה לאלקטרוכימיה באוניברסיטת בר-אילן ומדען ידוע בעולם בזכות מחקריו בתחום צבירה והמרה של אנרגיה, מעלה פן נוסף. "אחת הבעיות המרכזיות בהארכת טווח הנסיעה של הרכב החשמלי נובעת מאופיו השמרני של הענף. התקנת הסוללה דורשת מהפך בתחום העיצוב ותפיסת הנוחות. הוצאתם של המנוע ומְכל הדלק מפַנה רק כ-200-150 ליטר, ולסוללה נותר חלל של  300 עד 500 ק"ג. סוללה בגודל כזה מספיקה לנסיעה של 200-150 ק"מ בין טעינה לטעינה, תלוי במידת השימוש במזגן, מספר העליות בדרך ומהירות הנסיעה. ואולם, סוללה יותר גדולה תבוא על חשבון המושבים והעיצוב החיצוני".

פתרונות אחדים הם הוספת טורבינת גז, מנוע שריפה פנימית קטן כמו ברכב היברידי, ובעתיד הקרוב גם סוללת אלומיניום-אוויר, המבוססת על הטכנולוגיה שמפתחת חברת פינרג'י. המטענים הללו יכולים להיות מודולאריים ופריקים, ונשים אותם ברכב רק כשנדרשת נסיעה ארוכת טווח. וכמובן - בניית תשתיות מתאימות לטעינה נוחה במגרשי חניה מצטרפת גם היא לתנאים העשויים להפוך כלי רכב חשמליים למציאות נוחה לרוב הנהגים בעולם.

אבל, הבשורה האמיתית בתחום הרכב החשמלי היא ההתקנים מאריכי טווח הנסיעה, ואלה קיימים כבר כיום. התקנים אלה הם מטענים היכולים לטעון סוללת ליתיום-יון תוך כדי הנסיעה. "מדובר באחת ההצלחות הטכנולוגיות הבולטות בשנים האחרונות", אומר פרופ' אורבך, "זוהי אותה הטכנולוגיה המאפשרת להפעיל ציוד אלקטרוני נייד כגון מכשירים סלולריים מתוחכמים, מחשבים ניידים, ציוד אלקטרו-אופטי ועוד". לקבוצת המחקר של פרופ' אורבך יש תפקיד חשוב בפיתוח וקידום הטכנולוגיה הזו במהלך שני העשורים האחרונים.

פרופ' אורבך עומד בראש מרכז המחקר הלאומי להנעה אלקטרוכימית – מלא"כ (INREP), המאגד שבע קבוצות מחקר מאוניברסיטת בר-אילן, ארבע קבוצות מחקר מאוניברסיטת תל-אביב, שתי קבוצות מחקר מהטכניון וקבוצת מחקר מאוניברסיטת אריאל. המרכז פועל בתמיכת הקרן הלאומית למדע (ISF) ומשרד ראש הממשלה. פרופ' אורבך חבר בהנהלת מַאגָד (קונסורציום) תעשייה-אקדמיה לקידום פיתוח מקורות כוח להנעה חשמלית בישראל. המאגָד פועל בסיוע לשכת המדען הראשי במשרד הכלכלה (תוכנית מגנ"ט).


מהר אבל בטוח
יש עוד טכנולוגיות העשויות לאפשר נסיעה לטווחים ארוכים ברכב שהוא כולו חשמלי, אך אלה עדיין רחוקות משלבי יישום. כך, למשל, שימוש בתאי דלק של מימן וחמצן. פרופ' אורבך: "טכנולוגיה זו כרוכה בנסיעה עם מְכל שבו אגור גז מימן בלחץ של 700 אטמוספירות, ועלינו להוכיח שזה לא מסוכן. כמו כן, שימוש נרחב בתאי דלק מחייב הוזלה ניכרת של מרכיבי האלקטרודות היקרים".
קבוצת המחקר של פרופ' אורבך בוחנת את הניסיון לפתח סוללות ליתיום-חמצן או ליתיום-גופרית, יסודות שהחיבור ביניהם עשוי לאפשר שחרור אנרגיה חשמלית בצפיפות גבוהה ביותר. "לגבי ליתיום-גופרית אני פחות סקפטי, אבל גם זה עדיין רחוק", אומר פרופ' אורבך ומסייג: "הפיתוחים שאנחנו עובדים עליהם יכולים להצעיד אותנו קדימה בכמה עשרות אחוזים, אבל חשוב לומר שלא יהיו פה מהפכות מבחינת ביצועים. מדענים צריכים להיזהר! לפתרונות האלה יש דרישה גדולה בשוק, אין זה תפקידו של המדען לעסוק בשיווק, אלא לשים את הפיתוח הטכנולוגי על קרקע מוצקה".
בעיית האנרגיה היא ביסודה בעיית סביבה. המודעות לתוצאות הקשות של הזיהום הסביבתי, בשילוב עם המחסור הצפוי בנפט, יצרו אינטרס אמיתי לפתח מקורות אנרגיה מתחדשים ולא מזהמים. עם כל ההסתייגויות ועל אף הבעיות שהמדענים מתמודדים עימן - סבור פרופ' אורבך - הרכב החשמלי הוא מהפכה ודאית והעתיד שייך לאנרגיות החלופיות. "למדינת ישראל יש תשתית מדעית מצוינת בנושאי אנרגיה, פיתוח מקורות כוח ומערכות קליטת אנרגיה מתחדשת. אני מקווה שהגורמים הממשלתיים העוסקים בנושאי אנרגיה ישכילו לנצל זאת, לרווחת תושבי ישראל".