קיטור

‍

קיטור הוא מתווך אנרגטי, כלומר מקור אנרגיה שאינו זמין בטבע אלא נדרש להפיק אותו ממקור אנרגיה אחר תוך הפסד של חלק מהאנרגיה. גם חשמל ומימן הם דוגמאות למתווכים אנרגטיים. למתווכים אנרגטיים יש יתרונות מבחינות טכניות למשל היכולת להוביל אותם ממקום למקום והקלות שניתן להשתמש בהם ליצירת תנועה בחיי היום יום, בתעשייה ובכלכלה ובכלל.

‍

חום האידוי הגבוה של מים בשילוב הגדלת הנפח של מים פי כ 1700 במעבר ממצב נוזלי לגזי (שיכול להיות "מתורגם" בקלות להעלאת לחץ) משמעותם שקיטור מחזיק כמויות חום גדולות מאוד וגם מתאים להפקת תנועה מכנית ע"י שימוש בלחץ. אם נוסיף לכך שלהפקת קיטור אפשר להשתמש כמעט בכל חומר דלק שהוא ומים הם זמינים, קל לראות איך ולמה הפך הקיטור למתווך האנרגטי של המהפכה התעשייתית ולמה תפס חשיבות כל כך גדולה בהתפתחות הטכנולוגיה והתיעוש.  

היעילות האנרגטית של קיטור נעה סביב ה 50% אם מסתכלים על כלל התהליך – כולל הפקתו. אם מסתכלים רק על היעילות האנרגטית של השימוש (לאחר שכבר יש את הקיטור) היעילות גבוהה הרבה יותר. זה מצב עניינים די אופייני לשימוש במתווכים אנרגטיים.

המהפכה התעשייתית נשענה במידה רבה על השימוש בקיטור ככוח מניע (ועל הפחם כמקור האנרגיה להפקתו). כל אמצעי הייצור הממוכנים התחילו לא בחשמל אלא בקיטור וזה נכון גם לאמצעי התחבורה הממונעים (רכבות). ניתן להגיד שהשימוש בקיטור ובפחם להפקתו הם אבני הבניין שהעולם המודרני בנויים עליו.

‍

השימוש בקיטור תפס תאוצה החל מאמצע המאה ה-18. תחילה במשאבות לשאיבת מים ממכרות ובהמשך כמנועים נייחים במפעלים, ,בתחבורה וכו'. בסופו של דבר הקיטור שימש גם למנועים ניידים על גבי כלי רכב בעיקר, רכבות ואניות. יש לזכור שאחת המגבלות שבשימוש בקיטור הוא הצפיפות הגבוהה של מים שמשמעותה משקלים גדולים. לכן השימוש בקיטור לא יעיל  לכלי רכב קטנים.

‍

בעולם האסוציאציות הרגיל של רוב האנשים קיטור מתקשר לקטרים וקיטור נתפס כפס מן העולם. שני הדברים מוטעים לחלוטין אך בעוד שקטרים הם אכן אחד משימושי העבר בקיטור האייקוניים ביותר, הקיטור הוא עדיין אחד ממתווכי האנרגיה החשובים ביותר בעולמנו, בין אם אנחנו מודעים לכך ובין אם לא. תכולת החום הגבוהה בשילוב הלחץ ותכונות המים עצמם כממס הופכים את השימוש בקיטור לרב צדדי ביותר. הדבר שבאמת כמעט פס מן העולם הוא שימוש בקיטור במנועי בוכנה. במקום השימוש במנועי בוכנה עברנו להשתמש בקיטור במנועי טורבינה שהם יעילים יותר. יש לזכור שטורבינות יעילות יותר ככל שהן גדולות יותר מה שמרחיק את הקיטור מן העין ומקרבו אל הדברים הגדולים יותר כגון הנעת אניות או ובעיקר הפעלת תחנות כוח.

‍

אז מה השימושים בקיטור היום?

‍

• חיטוי - מים אינם רעילים והחום ולחץ הגבוהים של הקיטור מספקים לנו אמצעי חיטוי עוצמתי.  
• ברפואה - עיקור של מכשירים רפואיים באוטוקלב.
• ניקוי וחיטוי בקיטור - בבית ובמפעלים ובתהליכים תעשייתיים.
• בחקלאות - עיקור קרקע ממזיקים לפני זריעה/שתילה מהווה אלטרנטיבה לא מזיקה ויעילה לעיקור כימי כבר מסוף המאה ה-19 שעדין מתפתחת מבחינת הקיפים , ועומק החדירה לקרקע תוך שימוש במיכון מתקדם..  
• בישול בלחץ - בבית זהו סיר הלחץ הפשוט שלנו אבל גם בשימוש בתעשיית המזון בגדול יותר.
• חימום - במקומות שונים בעולם בתים ומפעלים רבים מחוממים על ידי קיטור/ מים מחוממים  (לעיתים קיטור שיורי מתחנות כוח – ראו בהמשך). לא מדובר רק על בניינים ספציפיים אלא על אזורים עירוניים שלמים. גם כאן מערכות כאלו פותחו בסוף המאה ה-19 ועדיין נמצאות בתהליכי פיתוח ושיפור ללא הרף. במנהטן ניו יורק כ 100,000 בניינים מחוממים מקיטור שיורי שנפלט מ 7 תחנות כוח מה שמעיד על ההיקפים האפשריים.
• תנועה - השימוש החשוב והנפוץ ביותר בקיטור היה ועודנו יצירת תנועה מכנית. היום השימוש הוא בעיקר בהנעת באמצעות טורבינות ולא באמצעות מנועי בוכנה אבל בהיקפים עצומים. חלק ניכר מאוד מהתנועה הימית האזרחית והצבאית כאחד עושים שימוש בקיטור כעיקר או חלק ממערכת ההנעה. עוד יותר בולט הוא השימוש בתחנות כוח. כ80% או יותר מהחשמל המופק בעולם הוא תוצר של שימוש בקיטור  (ובעיקר באמצעות דלקים פוסיליים ועדיין תוך שימוש נפוץ ביותר בפחם).
• ‍

קיטור מופק באמצעות חום והחום הנאגר בו הוא תכונה משמעותית בשימוש בו  (או כשלעצמו למשל בחיטוי או כאמצעי להעלאת לחץ כמו ביצור תנועה) מכיוון שאחת מהשלכות של החוק השני של התרמודינמיקה היא שלא ניתן להפוך חום לעבודה ב100%.כל שימוש בחום כרוך בהפסדים. יש יופי בכך שאפשר להקטין את האבודים שבשימוש בקיטור ע"י שימוש בחום השיורי – החום שנשאר בקיטור אחרי שביצע את עבודתו או חום שנשאר מתהליכים אחרים. במנועי בוכנה היו נוהגים להעביר את הקיטור מבוכנה צרה לבוכנה רחבה יותר בשביל לפצות על הירידה בטמפרטורה ובעקבותיה בלחץ ואחר כך שוב לבוכנה רחבה עוד יותר. באופן דומה הקיטור משמש היום כחלק ממערכות הפקת חשמל רב שלביות (מחזור משולב) בהן משתמשים באנרגיה שיורית מטורבינת גז להפקת הקיטור או עושים בקיטור שימוש נוסף להפקת עוד חשמל. מכיוון שהקיטור הנפלט מהטורבינות עדיין חם ניתן להשתמש בו גם לשימושים נוספים כגון חימום או אפילו (כמו שמנסים כעת) במסגרת שימוש באמצעים לאגירת חום (אמבטי חום).

לסיכום הקיטור קל להפקה, נקי בפני עצמו, רב שימושי וגמיש מאוד בהפעלתו, בעל יעילות כוללת בהפעלתו שהיא גבוהה, זמין ובשימוש נפוץ הרבה יותר מהנראה לעין, אך בעיקר במקומות ששימוש במערכת כבדה מעשי.