הטכנולוגיות החמות: דלק מימני, מנוע חשמלי ואוויר נקי

בניגוד לפסימיות העצובה שמשרה בנו הקיפאון בתחום האוטומציה של התחבורה, המעבר ההדרגתי לתחבורה מימנית מעורר אופטימיות זהירה. בביטוי תחבורה מימנית אנו מתכוונים כמובן לשימוש במימן כחומר דלק ומקור אנרגיה לאחד השימושים הבזבזניים ביותר והמזהמים ביותר שהטכנולוגיה של המאה ה-20 המציאה: המכונית.

צרכניות דלק נוזלי מאובן

מכוניות (פרטיות וציבוריות, לנוסעים ולמשאות) הן הצרכניות העיקריות של דלק נוזלי "מאובן" (כלומר שמקורו בחומרים אורגניים, שנטמנו במעבה האדמה בתקופות גיאולוגיות קדומות). בניגוד לתחנות כוח סטטיות, קשה להתקין מנועי פחם או גז במכונית - שלא לדבר על מקורות אנרגיה אקזוטיים יותר, כמו כור גרעיני או קולטי שמש. הדלק הנוזלי נוח לשינוע, לתדלוק מחדש, להזנה למנוע ולהצתה.

מנוע הבערה הפנימית אינו יעיל כל-כך, אבל הוא משיג יחס עוצמה-לגודל (כלומר כמה כוח-סוס תקבלו ממנוע בגודל ובמשקל נתונים) אטרקטיבי למדי והוא קל יחסית לטיפול ותחזוקה. המנועים האחרים יכולים להצטיין באספקט זה או אחר, אבל במאזן הכולל אף אחד לא ממש מאיים על מנוע השרפה הפנימית בכלל ועל מנועי הבוכנה (בנזין ודיזל) בפרט.

אחריות היצרנים

אלא אם כן הממשלות תתערבנה בשוק ותאלצנה את היצרנים לגלות קצת יותר אחריות - כלפי המשאבים ההולכים ואוזלים של דלק נוזלי מאובן, כלפי האוויר שאנו נושמים, כלפי השיקולים האסטרטגיים של העולם החופשי וכלפי טובת הצרכנים במובן הרחב ביותר. ביסודו של דבר, שתי ריאקציות כימיות מתאימות להפקת אנרגיה בצורה המתאימה לשימוש המוני בכלי רכב שנאלצים לשאת איתם את חומר הדלק שלהם: שרפה של פחמן או שרפה של מימן.

הראשונה מייצרת פחמן דו-חמצני (CO2) ופחמן חד-חמצני (CO) כתוצרים העיקריים של הבערה, שני גזים שחונקים אותנו גורמים לאפקט החממה הידוע לשימצה. השניה מייצרת מים מזוקקים (בצורת אדים), חומר ידידותי לסביבה ולאנשים. שרפת מימן היא גם הרבה יותר אנרגטית (ביחס למשקל הדלק הנשרף) משרפת פחמן.

מעדיפים מימן נוזלי

לכן הדלק המועדף למשגרי חלליות הוא מימן נוזלי, מקורר לבערך 270 מעלות מתחת לאפס. מימן במצבו הגזי אינו נוח לאחסון וגם בתור נוזל הוא תופס המון מקום ודורש אמצעים לא פשוטים לקירור עמוק ולשמירה במצב נוזלי. מסיבות אלה, גם מי שמדבר על "כלכלת מימן" מתכוון למעשה, בטווח הקרוב והבינוני לפחות, למימן המופק מדלק נוזלי אחר. למשל מתנול.

מתנול הוא סוג של אלכוהול, אותו ניתן להפיק מרקב של חומר אורגני, או על ידי התמרה כימית של דלק מאובן נוזלי, או של גז טבעי. מולקולה של מתנול בנויה מאטום פחמן, אטום חמצן וארבעה אטומי מימן. בתהליך שרפה רגיל הפחמן מתחבר לחמצן ולאטום חמצן נוסף (מהאטמוספרה) כדי לייצר פחמן דו-חמצני תוך שחרור אנרגיה בצורת חום.

יעילות כפולה ומשולשת

בתהליך השרפה המיוחד שמתקיים בתא דלק, החמצן האטמוספרי מתחבר למימן (אחרי שזה מופרד מהמתנול בעזרת קטליזטור), נוצרות שתי מולקולות מים ומשתחררת כמות אנרגיה גדולה יותר. הבדל עוד יותר חשוב מכמות האנרגיה הוא הצורה בה היא משוחררת. בתא דלק לא קיימת בערה במובן הרגיל, והאנרגיה לא מושקעת בחימום הגזים, אלא היא מושקעת בהזרמה של אלקטרונים מצד אחד של דיאפרגמה חדירה למחצה לצידה השני.

את הזרם הזה ניתן לנצל להפעלה ישירה של מנוע חשמלי או לטעינה של סוללות - ובכל אופן היעילות של המחזור כפולה או משולשת ביחס לשרפת מתנול במנוע בערה פנימית. (היעילות של מנוע בוכנה היא רק כ-30 אחוז, בהשוואה לניצולת של יותר מ-90 אחוז במנוע חשמלי טוב).

העתיד צמוד לבנזין

כאמור, די קל ליצר מתנול והלוגיסטיקה שלו לא יותר מסובכת מהלוגיסטיקה של בנזין. יש ארצות בהן כבר החלה לפעול תשתית מתנול צרכנית, למשל בברזיל שם הדלק מיוצר מהתססה תעשייתית של קנה-סוכר. בכל אופן, לטווח הקצר כנראה שהעתיד של תאי דלק נשאר צמוד לכלכלת הדלק הנוזלי המאובן, קרי בנזין.

אפשר להפוך בנזין למתנול בריאקציה כימית די פשוטה, שגוזלת רק חלק קטן מהאנרגיה המקורית של הדלק. ריאקטורים כאלה יכולים להיות מותקנים ברכב לצד תא הדלק, כך שאפשר יהיה לקבל אנרגיה חשמלית מהבנזין שאתם ממלאים בתחנת דלק קונבנציונלית. ההבדל, בהשוואה לשרפת הבנזין במנוע בערה פנימית שמסובב גנרטור חשמלי, הוא ביעילות הגבוהה יותר (ב-50 אחוז לערך) ובמניעה כמעט מוחלטת של זהום אוויר.

הנעה היברידית

התמרה של דלק קונבנציונלי למתנול במכונית עצמה מאפשרת גם צורות שונות של "הנעה היברידית". למשל אפשר להוסיף מנוע בנזין רגיל (לצד ההנעה החשמלית), שיכנס לפעולה רק כאשר נדרש פרץ עוצמה חריג (למשל בעקיפה) ויצרוך את אותו בנזין מאותו מיכל דלק. בלוח זמנים קצת יותר ארוך אפשר לצפות למשאבות מתנול בתחנות הדלק, לצד משאבות הבנזין, משום שכדאי יותר לייצר את החומר הזה מהתמרה של גז טבעי (אתנול).

כיום קשה מאוד למצוא שימושים מסחריים לגז טבעי, למרות שהכמויות שלו במעמקי האדמה גדולות פי כמה מרזרבות הנפט הנוזלי, משום הקושי להוביל אותו למרחקים גדולים. יצור מתנול מחומר אורגני נרקב עשוי להיות חלק מתהליך מיחזור רחב היקף, שלא רק יביא לנו דלק נקי יותר אלא גם יעזור להקטין את הררי האשפה המצטברת בכל פינה בעולם. בקיצור, כלכלה מימנית היא כמעט אוטופיה בהישג יד. צריך רק לשבור את האינטרסים של כלכלת הנפט כדי לממש אותה תוך שנים ספורות.