משרד האנרגיה של ארה"ב (DOE) קבע כי הגז הטבעי הינו אמצעי ייצור האנרגיה המשתלם ביותר לשימוש במגזר הפרטי. בדו"ח משנת 2011, עולה כי הגז הטבעי הוא מקור האנרגיה הזול ביותר לשימוש (כ-68 סנט פחות מחשמל). עפ"י איגוד הגז האמריקאי 23% מצריכת הגז בארה"ב הינה במגזר הפרטי כאשר 62 מיליון בתי אב משתמשים בגז טבעי לחימום.

אנרגיית העתיד: מגוון היישומים של הגז הטבעי

מאת: אבי רפא

משרד האנרגיה של ארה"ב (DOE) קבע כי הגז הטבעי הינו אמצעי ייצור האנרגיה המשתלם ביותר לשימוש במגזר הפרטי. בדו"ח משנת 2011, עולה כי הגז הטבעי הוא מקור האנרגיה הזול ביותר לשימוש (כ-68 סנט פחות מחשמל). עפ"י איגוד הגז האמריקאי 23% מצריכת הגז בארה"ב הינה במגזר הפרטי כאשר 62 מיליון בתי אב משתמשים בגז טבעי לחימום. ביותר ממחצית הבתים שנבנו בשנת 2010 בארה"ב הונחה תשתית גז, אך למרות הצמיחה במספר הבתים המשתמשים בגז טבעי צריכת הגז לא גדלה בצורה חדה, הסיבה לכך נעוצה בהתייעלות המוצרים, צרכני הגז, שנצילותם עומדת על כ-90%.

שילוב הגז הטבעי במגזר הביתי

בעבר שימש הגז בלעדית למטרות תאורה, אך לאחר מלחמת העולם השנייה נפרשה תשתית צינורות גז באורך אלפי ק"מ והחל עידן חדש. פרישת התשתית אפשרה את כניסתם של מוצרים רבים המופעלים בגז – אח, תנור, מייבש כביסה ומחממי מים אל הבתים הפרטיים. כיום רבע מהפקת החשמל באירופה ו-56% מאנרגיית החימום בארה"ב מקורן בגז טבעי. תגובתו המהירה להצתה, יכולת השליטה בעוצמת החימום ויעילותו של הגז הטבעי בחימום מהווים יתרון בהשוואה לחימום חשמלי. מכשירים הפועלים על גז ידועים ביעילותם ובעלויות תפעול ותחזוקה נמוכות. תשתית גז אחת יכולה לספק אנרגיה לחימום בריכה או ג'קוזי, לתאורה, ייבוש בגדים, הפעלת ברביקיו, מערכת מיזוג אוויר, אח ומקרר.

ישנם מכשירים רבים, כגון טלוויזיה ומיקרוגל, שלצורך הפעלתם יש להשתמש באנרגיה חשמלית. שימוש במכשירים הצורכים גז טבעי מאפשר מעבר בשעת הצורך לשימוש בגז בישול ע"י החלפת מתאם, תכונה זו תאפשר יכולת תמיכה וגיבוי בעת מצוקה או מחסור בגז טבעי. שוק הגז יתפתח ובניית התשתיות תעודד כניסת טכנולוגיות חדשות כגון משאיות קירור המונעות בגז ומערכות משולבות למטבחים וחדרי אמבטיה, בהם יש סיכון רב יותר להתחשמלות. פתרונות הנזלה יאפשרו אגירת גז במספר מוקדים ויכולת שינוע גבוהה, בנוסף, תקלה במערכת הראשית לא תפגע בתפקוד צרכני הגז.

גז טבעי לייצור חשמל

הגז הטבעי נכנס לשימוש בישראל בשנת 2004 ושימש בעיקר את חברת החשמל ומפעלי תעשייה גדולים מאוד. מציאת מאגרי גז ענקיים בחופי ישראל תרמה לעידוד יוזמות בתחום האנרגיה המתבססות על גז טבעי. תוך שנים ספורות הניב הגז הטבעי למשק חיסכון של כ- 20 מיליארד ש"ח לצד הפחתה משמעותית בפליטות מזהמים, כל זאת בזכות צמצום השימוש בנפט ובפחם. בשנת 2010 נרשמה בישראל צריכת שיא של גז טבעי בהיקף של כ-5.3 BCM, שמתוכם כ-90% הופנו לייצור חשמל. ים תטיס סיפקה כ-60% מהצריכה והיתרה סופקה על ידי חברת הגז המצרית EMG. פיצוצי צינור הגז המצרי החוזרים ונשנים הובילו למצב בו בקיץ הישראלי הקרב ובא קיים סיכון ממשי לרזרבת חשמל אפסית.

ייצור חשמל באמצעות גז טבעי מפחית את העלויות הישירות והעקיפות ומוזיל את מחיר החשמל. רוב תחנות הכוח המתוכננות ומוקמות כיום בארה"ב הן במחזור משולב המנצל גם את החום השיורי הנוצר בתהליך ייצור החשמל. מערך טורבינות הגז של חברת החשמל בישראל, הוקם בראשיתו כדי לספק גיבוי למערכות הראשיות בתחנות הכוח הקיטוריות וכעתודה לזמן ביקושי שיא. עם הזמן הלך מערך זה והתרחב, כיום מתבסס משק החשמל בישראל על 2 קווים ראשיים, לאורכם נפרסות תחנות-הכוח בישראל: קו החוף של יחידות הייצור הקיטוריות, ולצידו הקו הפנים ארצי המבוסס על טורבינות גז ויחידות במחזור משולב. הוספת תחנות כוח המונעות בגז טבעי יעודד הקמת תשתית הספקת גז שתאפשר את כניסתם של מוצרים חדשים צרכני גז. רשת אספקת גז כבר קיימת במגזר הפרטי, כניסתו של מתחרה נוסף תעודד את התחרות ותעורר את השוק לחדשנות. בנוסף להפחתת הזיהום, הביזור של מקורות האנרגיה יהווה בעתיד את השלד למערכת חלוקת אנרגיה שיתופית (מנייה חכמה).

שימוש בגז טבעי לייצור חשמל מנצל את האנרגיה בצורה יעילה יותר ומפחית את עלות הייצור. תחנות כוח המופעלות בפחם או במזוט, מנצלות רק כ-40% מהאנרגיה הראשונית המופנית לייצור חשמל. תחנת כוח בעלת מחזור משולב, המשלבת טורבינת גז וטורבינת קיטור, יעילה יותר ומנצלת 55% מהאנרגיה. ייצור חשמל המבוסס על גז טבעי במחזור משולב וקוגנרציה מגדיל את ניצולת האנרגיה לכ-80% ומביא לחיסכון משמעותי בעלויות.

הגז הטבעי במגזר התעשייתי

קידום השימוש בגז טבעי מחייב הקמה ותחזוקה של מערכת הולכה יעילה ובטוחה המגיעה היישר לאתרי הצרכנים הראשיים כגון תחנות כוח ומפעלי תעשייה גדולים. רשת חלוקה, המוזנת על ידי מערכת ההולכה, תספק את הגז למוקדי חלוקה שישווקו את הגז הטבעי בלחץ נמוך (עד 16 בר) לצרכנים משניים קטנים יותר, בעיקר לאזורי תעשייה וצרכנים קטנים. רשות הגז הטבעי במשרד התשתיות הלאומיות פועלת לקידום פיתוח תשתית גז טבעי בלחץ נמוך, תשתית אשר תהפוך את הגז הטבעי למקור אנרגיה זמין ונגיש עבור מפעלים קטנים ובתי עסק צורכי אנרגיה כגון בתי מלון, מכבסות, מסעדות ועוד.

עד לפיצוץ צינור הגז המצרי כ- 40% מייצור החשמל בישראל התבסס על גז טבעי, אך מגמת הצמיחה בשימוש בגז טבעי בישראל צפויה להמשיך לעלות בשנים הקרובות, מ-5.2 BCM בשנת 2010, לכ-12.5 BCM בשנת 2020 וכ-18 BCM עד שנת 2030, מתוכם כ-85% לייצור חשמל ולתעשייה. סך תחזית הביקוש לשנים 2011-2040 צפוי לעמוד על כ-BCM 455 לא כולל הביקוש לתחבורה ומתנול. במקביל תוגבר הפקת הגז מהמאגרים החדשים תוך שדרוג מערכות ההולכה והחלוקה. רשת החלוקה אמורה להגיע לכל צרכן שיבקש לצרוך גז טבעי ותאפשר לו לצרוך גז על פי צרכיו. הליכי התכנון של תכנית מתקני קליטת הגז הטבעי בים וביבשה אמורים להסתיים לקראת אוגוסט 2013 עם העברת התכנית, בה יבחרו מספר מצומצם של 4 חלופות יבשתיות, לאישור הממשלה.

אזורי חלוקה

משרד האנרגיה בחר לחלק את ישראל ל-6 אזורי רישיונות. בכל אזור ייבחר במכרז פומבי בעל רישיון חלוקה אחד שייהנה מבלעדיות בהקמה, הפעלה ותחזוקה של רשת החלוקה למשך 20-25 שנה. המערכת תיבנה על תקן ישראלי המבוסס על תקן אירופי EN-12007.

רישיונות לחלוקת הגז הטבעי

אזור הנגב: חברת "נגב גז טבעי" שבבעלות אמישראגז, אלקטרה וחמו אהרון. לאחר זכייה במכרז, הוענק לחברה בנובמבר 2009 רישיון חלוקה באזור הנגב. החברה קיבלה רישיון להקמה והפעלת המערכת לתקופה של 25 שנה, והיקף ההשקעה מוערך בכ-80 מיליון ש"ח. הרשת העיקרית צפויה להיות מוכנה תוך 4 שנים. עם זאת, בהתאם לסעיף 102 לחוק משק הגז הטבעי הנוגע לעוסק קיים, תמשיך חברת "מגל" המחלקת גז באזור ערד משדה גז ראש זוהר, לחלק גז באזור ערד.

אזור המרכז: חברת "סופר אנ.ג'י." שבבעלות סופרגז ושפיר הנדסה, זכתה במכרז לחלוקת גז טבעי באזור שבין גדרה וחדרה, כולל תל אביב וגוש דן. החברה קיבלה בנובמבר 2009 רישיון להקמה והפעלת המערכת לתקופה של 25 שנה, והיקף ההשקעה מוערך בכ-150 מיליון ש"ח. הרשת העיקרית צפויה להיות מוכנה תוך 5 שנים.

אזור הדרום: חברת "גז טבעי דרום" שבבעלות אמישראגז, אלקו התקנות ושירותים וחמו אהרון, זכתה בנובמבר 2010 במכרז לחלוקת גז באזור אשדוד, אשקלון, קריית גת, קריית מלאכי ושדרות. החברה קיבלה זיכיון להקמה והפעלת המערכת לתקופה של 25 שנה, והיקף ההשקעה מוערך בכ- בכ-106 מיליון ש"ח. הזכייה מצויה בהליך משפטי.

אזור הצפון: בקרוב צפויים להתפרסם שני מכרזים באזור הצפון, אשר יחולק לשני אזורי חלוקה.

אזור ירושלים: רשות הגז הטבעי מקדמת הקמת צינור הולכה לאזור ירושלים, אשר יאפשר בעתיד הקמת רשת חלוקה שתשרת את ירושלים וסביבותיה.

פוטנציאל הגז הטבעי לתחבורה

גז טבעי דחוס (Compressed Natural Gas), נדחס ללחץ גבוה מאד של 250 בר ומשמש בעיקר לתחבורה ציבורית וכבדה. כ-11 מיליון כלי רכב מסוגים שונים מונעים בגז טבעי וכ-3% מסך צריכת האנרגיה לתחבורה בעולם כיום הינה מגז טבעי. ארגנטינה, פקיסטן, הודו, קולומביה וקנדה מובילות בתחום זה, בישראל עוד לא קיים עדיין שימוש מסחרי ב-CNG אך ישנו תכנון לשלבו במערכת התחבורה הציבורית העירונית, לאור האטרקטיביות הכלכלית והיתרונות הסביבתיים שלו.

יישום תשתית גז מפותחת יוביל בעתיד לשימוש בטכנולוגיות תא דלק ומיקרו-טורבינות. מערכת תא דלק, שמתבססת על שימוש בגז טבעי, נכנסה לשימוש לראשונה בניו יורק ביולי 1998. המערכת מייצרת חשמל בדומה לגנרטור אך ביעילות גבוהה יותר וללא פליטת מזהמים. המערכת מייצרת אנרגיה חשמלית בתהליך של חיבור כימי בין מימן לחמצן. אטום חמצן (O) מתחבר עם שני אטומים של מימן (2H) ונוצרת מולקולת מים (H2O). הריאקציה הכימית משחררת אנרגיה חשמלית שנאגרת במצבר.

במהלך התהליך נוצר חום רב ולכן יש צורך במערכת קירור מיוחדת אשר יכולה גם היא לפעול באמצעות גז טבעי. החמצן הדרוש לתהליך מגיע מהאוויר, אך ייצור המימן הוא תהליך שדורש אנרגיה רבה ולכן עדיין יקר יחסית.דרושה תקינה מסודרת והיערכות מיוחדת של הרשויות עקב הקשיים באחסנה בטוחה של המימן והסכנות הבטיחותיות הקשורות בהובלת הגז הנפיץ

המקרר של איינשטיין

בשנת 1923, לאחר מספר מקרי מוות שנבעו מפליטת חד תחמוצת הפחמן ממקרר, יזם המדען המפורסם אלברט איינשטיין יחד עם סטודנט בשם זילרד מקרר ללא חלקים נעים. הרעיון, שבוצע על ידי זילרד, זכה לתמיכתו של איינשטיין שהשתמש בניסיונו כרשם פטנטים ורשם בשמו ובשם זילרד 45 פטנטים על ההמצאה. המקרר החדש זכה לקרום עור וגידים כאשר חברת אלקטרולוקס השוודית רכשה את הפטנטים. בשנת 1930 יוצרו בארה"ב המזגנים הראשונים בעולם על בסיס המצאה של בנג'מין פרנקלין וג'ון האדלי מ-1783. מזגנים ומקררים מונעים בגז התחילו לסמן את תחילתה של תקופה חדשה לאנושות.

מקררים המופעלים בתהליך התאיידות, ללא שימוש במדחס מכני אלא ע"י חימום אמוניה, הוצגו לציבור כבר בשנת 1911 והתבססו על ממצאיו של מייקל פאראדיי מ-1820. מזגנים ומקררים המופעלים במדחס וגז פריאון החליפו את מקררי האמוניה בתחילת שנות ה-30. בשנות ה-70, הגילוי שגז הפריאון מזיק לשכבת האוזון לא פגע בענף הקירור וגזים חדשים נטולי CFC החליפו את הפריאון. גם בתחום מקררי האמוניה חלה התפתחות, בנוסף לשימוש בגז להרתחת מי האמוניה, נוספה האפשרות לחבר את מערכת הקירור גם לפאנלים סולארים, טורבינת רוח, גנרטור או כל מקור תרמו-חשמלי אחר בתור גיבוי.

 התפרסם לראשונה במגזין תשתיות סביבה ואנרגיה גיליון 12 מאי – יוני 2012