לפני מליוני שנים

שימוש באש

ניתן לחשוב על האש כאחד ממקורות האנרגיה הראשוניים שנעשה בהם שימוש על ידי האדם. בני האדם הקדמונים השתמשו באש כמקור חימום, על מנת לבשל מזון, וכהגנה מפני חיות טורפות. תכונה נוספת וחשובה של האש היא שהיא מפיצה אור, מדורות אפשרו לשבטים לתפקד ולהיות פעילים גם בשעות הלילה והרחיבו משמעותית את שעות הפעילות של האדם. "האוכל" של האש ממנו היא מצליחה להתקיים הוא חומר הבעירה, חום וחמצן.

לפני מיליוני שנים

שימוש בבעלי חיים

חיות משק, כמו שוורים, סוסים, חמורים וגמלים היו "המנועים" של העבר.  האדם התחיל להשתמש בחיות לטובת צרכיו והן היו מרכיב מרכזי בהתפתחות קהילות האדם. חיות המשק שימשו לעיבוד אדמה, הובלת אנשים או מטענים כבדים למרחקים ואף לשימוש תעשייתי, על ידי סיבוב גלגלי מים או אבני ריחיים אשר טחנו זרעים.  החיות שימשו גם כמקור אנרגיה תזונתי על ידי אכילת תוצריהם (חלב, ביצים ובשר).
 

העת העתיקה

ניצול אור השמש

השמש היא מקור חיינו ומפיקה חום וקרינה שמאפשרים לנו לחיות בכדור הארץ.  
בעת העתיקה השתמשו באנרגיית השמש לצורך חימום בגדים, גידול צמחים שיספקו תזונה וחימום בתים ומים לשימוש. תרבויות כמו המצרים והיוונים הקדישו לשמש מקום מרכזי בפולחן.  
 

העת העתיקה

סירות מפרש

לאורך אלפי שנים, בני אדם למדו לנצל את כוח הרוח לתנועה באמצעות מפרשים.  
הפניקים והמצרים העתיקים היו מהראשונים שפיתחו סירות מפרש לשיט בים התיכון,
מה שאפשר להם לסחור ולגלות עולמות חדשים.  
הן שימשו להובלת סחורות, מסעות צבאיים ואף גילוי יבשות רחוקות ובכך שינו את פני ההיסטוריה האנושית.

לפני מליוני שנים

טחנות רוח

השימוש בטחנות רוח הוביל לניצול כוחה של הרוח כמקור אנרגיה זמין בתעשייה ובחקלאות.  
סיבוב מדחפי הטחנה על ידי הרוח אפשר טחינת דגנים לקמח, שאיבת מים מבארות והשקיית שדות חקלאים.  
השימוש בטחנות אפשר להרחיב את הייצור ללא תלות בכוח אדם או חיות משק באופן ישיר.

העת העתיקה

טורבינות מים

בני האדם זיהו את הפוטנציאל האנרגטי של מים זורמים וניסו לנצל אותו לשימושם.  
גלגלי כפות שפותחו לראשונה על ידי הרומאים והסינים, הוצבו בנהרות זורמים ושימשו לטחינת תבואה והנעת מתקנים.  
עם המהפכה התעשייתית גלגלי המים הפכו לטורבינות מים המאפשרות ייצור חשמל בתחנות כוח הידרואלקטריות.

לפני מליוני שנים

חשמל סטטי

מטענים חשמליים נייחים הנמצאים בכל חומר, מייצרים כוחות משיכה ודחייה.
תאלס איש מילטוס מגלה כי שפשוף של ענבר מעניק לאבן החן יכולת זמנית למשוך חפצים קטנים כמו נוצות ועלים.
תאלס לא ידע להסביר את המנגנון המדעי המדויק אך רשם את התצפית החשובה שהתבררה לאחר שנים כביטוי לתופעת החשמל הסטטי והייתה הצעד הראשון בהבנת תופעות חשמליות.

לפני כ-2000 שנים

כדור הרוח של ויטרוביוס ומנוע הקיטור של הרון

מכונות אשר התחילו בתור שעשוע ותו לא אך למעשה היוו את "אבי מנועי הקיטור".  
מיכל כדורי המכיל אדי מים ואוויר מחומם על ידי אש, קיטור המים שרתחו יוצא מפתחי זוג צינורות המשיקים לכדור ומפעילים כוח סיבובי המניע את הכדור סביב צירו.
עיקרון זה מראה הפיכת אנרגיה חום לתנועה.

לפני כ-1000 שנים

אבק שריפה

אבק השריפה שהומצא בסין במאה השביעית והיה מוכר בשם "האבק השחור" שינה את פני ההיסטוריה האנושית. חומר נפץ זה שהכיל תערובת של גופרית, אבקת פחם ואשלגן חנקתי אפשר שחרור אנרגיה רבה במהירות על ידי הדלקתו. השימוש, שהיה תחילה לצרכים דתיים ורפואיים, התפתח במהרה לשימושים צבאיים וטכנולוגים כמו תותחים, רובים וזיקוקי דינור מרהיבים.

המאה ה-17

קפיץ

הקפיץ היה אחד החידושים הטכנולוגים המשמעותיים ביותר בתולדות המכניקה. הוא הומצא לראשונה באירופה במאה ה15 והפך למקור הכוח המרכזי במנגנונים מכניים כמו שעונים, כלי נגינה וצעצועים שונים. אנשי מקצוע בתחום נקראו שעונאים, והם פיתחו טכניקות מתקדמות לאגירת אנרגיה באמצעות קפיצים.

המאה ה-17

סיר לחץ

דוגמה לרתימת אנרגיית קיטור עבור בישול. ההמצאה שהופיעה במאה ה17 אפשרה לאטום את הסיר בצורה הרמטית מה שאפשר את הגדלת לחץ האדים בכלי. הלחץ הגבוה אפשר למים לרתוח בטמפרטורות גבוהות יותר, מה שקיצר את זמני הבישול וחסך באנרגיה. שימוש נוסף אפשרי בסירי לחץ הוא חיטוי והריגת חיידקים מסוכנים על ידי החום הגבוה, אך זה התרחש בשלב מאוחר יותר בהיסטוריה.

סוף המאה ה-18

הנוזל הקלורי

תאוריה שגויה שהתפתחה במאה ה18 אשר גרסה שחום בא לידי ביטוי בטבע כנוזל חסר צבע בשם "קלור". כמות הנוזל וה"חום" היא קבועה והוא רק עובר ממקום למקום. התאוריה גרסה כי הקלור מסיע את החום מחפץ חם לקר על ידי מגע או חיבור. אף על פי שתאוריה זו הופרכה מאוחר יותר היא תרמה להבנה הראשונית של המושגים של חום ואנרגיה, והשפיעה על התפתחות של תיאוריות פיזיקליות מודרניות המתארות מעברי חום כמו תחום התרמודינמיקה. התאוריה פותחה על ידי הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה שבין היתר גם גילה את תפקידו של החמצן בתהליך הבעירה.

סוף המאה ה-18

מנוע הקיטור

תומאס ניוקמן פיתח את המנוע האטמוספרי הראשון בתחילת המאה ה18. הוא השתמש בהפרשי לחצים בין אדי המים לאוויר החיצוני על מנת להזיז בוכנה המבצעת עבודה. מנוע זה, שהיה מהפכני עבור תעשיית כריית הפחם, שיפר את יעילות שאיבת המים ממכרות פחם. ב1769 ג'יימס וואט שיפר את המנוע על ידי הוספת מיכל קירור נפרד שהגדיל את נצילות המנוע פי 3. מנוע זה הפך למנוע המרכזי של המהפכה התעשייתית ואפשר הנעת מפעלים, רכבות וספינות ובכך שינה לחלוטין את אופי העבודה והייצור האנושי.

סוף המאה ה-18

צנצנת ליידן

מכשיר שאפשר לאגור את אנרגיית החשמל הסטטי והוא המכשיר הראשון שהומצא לאחסון חשמל. באופן המזכיר את הקבל המודרני, צנצנת זכוכית מבודדת חצצה בין שתי מתכות מוליכות. מוט מתכת שבלט החוצה שימש לטעינת המתכת הפנימית במטענים חשמליים ויצירת הפרש פוטנציאלים בין המתכת החיצונית המאורקת לבין המתכת הפנימית. מכשיר זה פתח את הדרך לניסויי חשמל ופיתוחים נוספים בתחום החשמל והאנרגיה.

סוף המאה ה-18

הצפרדע של גלווני

במאה ה18 המדען האיטלקי לואיג'י גלווני ערך ניסוי ברגלי צפרדע מנותקות מן הגוף על מנת להדגים את הקשר בין חשמל לתנועה של השרירים. הוא גילה שזרם חשמלי יכול לגרום לשרירי הצפרדע להתכווץ ולזוז, גם כאשר אין גוף או ראש שמחובר אליהן. ניסוי זה הראה לראשונה את הקשר בין שרירי יצורי חיים לזרמים חשמליים ורמז על הקשר העמוק בניהם לבין מערכת העצבים. בימינו מכשיר הדפיברילטור יכול להחזיר את קצב לב לפעולה סדירה על ידי שוק חשמלי חזק.

תחילת המאה ה-19

הסוללה של וולטה

בשנת 1800 אלסנדרו וולטה המציא התקן בשם סוללת וולטה – היא "אם כל הסוללות". המכשיר אפשר המרת אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית לראשונה. תא אלקטרוכימי מכיל תמיסת מלח עם מתכות שונות ומאפשר יצירת זרם חשמלי רציף באופן מלאכותי על ידי הבדלים בתכונות החשמליות של המתכות. הסוללה פתחה עידן חדש של מחקר חשמלי והובילה להמצאות רבות נוספות כמו הטלגרף והמנוע החשמלי. על שמו של וולטה קרויה יחידת המתח החשמלי הבסיסית היא וולט.

המאה ה-19

השדון של מקסוול

מדע התרמודינמיקה חוקר את הקשר בין חום, טמפרטורה ואנרגיה. החוק הראשון הוא חוק השימור, המניח כי האנרגיה לא נעלמת אלה משנה צורתה, כמו מים שמתאדים והופכים לאדים. החוק השני נוגע למושג האנטרופיה ואי הסדר בעולם ומתאר בין היתר כיצד חום עובר ממצבים חמים לקרים, וכיצד אי הסדר בעולם תמיד שואף לגדול. תגליות אלה שיפרו את השימוש והנצילות במנועים, בתחבורה ותרמו למהפכה התעשייתית הניסוי המחשבתי "השדון של מקסוול" מאתגר את חוקי התרמודינמיקה. בין היתר תרם להתפתחות המושג אנטרופיית שאנון מתחום הנדסת המחשבים, היא ההבנה שאנטרופיה יכולה להיות גלומה במידע שקיים.

המאה ה-19

רכבת הקיטור

הרכבת הקיטורית הראשונה של ג'ורג' סטיבנסון ב1825 סימנה את תחילתה של מהפכה בתחבורה העולמית. כלי התחבורה שנע על ידי מנוע קיטור, היה הראשון להשתמש בדוד קיטור המוסק בשריפת דלקים כגון פחם או עצים. מסילות הברזל חיברו בין ערים ומדינות, והובילו להתפתחות ערים חדשות ולהגירה המונית שלא הייתה אפשרית קודם לכן. הרכבות איפשרו העברת סחורות ואנשים במהירות חסרת תקדים ביחס למה שהיה לפני כן, והפכו את העולם למקום מחובר יותר מאי פעם.

המאה ה-19

ספינת קיטור

ספינות הקיטור שהופיעו בראשית המאה ה-19 שינו את התחבורה הימית בכך שהיו הראשונות לשוט ללא תלות ברוח או בכוח השרירים. הן אפשרו מסעות מהירים ויעילים יותר בין יבשות, קידמו את המסחר הגלובלי והפכו את העולם למקושר מתמיד.

המאה ה-19

גלגל הכפות של ג׳ול

ג'יימס ג'אול ביצע בשנות הארבעים של המאה ה19 סדרת ניסויים פורצי דרך, בה מדד את היחס המדויק שבין אנרגיה מכאנית לאנרגיית חום. בניסויים אלו, השתמש ג'אול בגלגל כפות שהסתובב במיכל מים וגרם לחימומם. משקולת שהועלתה לגובה סובבה את הכפות תוך כדי ירידתה למטה כך שהאנרגיה שהועברה למים הייתה ידועה. את כמות החום חישב ג'אול ממדידת עליית הטמפרטורה שלהם. למרות שג'אול לא היה הראשון שחקר את הקשר שבין אנרגיה מכנית לחום, וכפי שכתב באחד ממאמריו "הכבוד על פיתוח התורה הדינאמית של החום מגיע לשורה ארוכה של חוקרים, תרומתי האישית הייתה בעיקר בחלק הניסיוני...", יחידת המידה המקובלת לאנרגיה קרויה על שמו.

המאה ה-19

חוק אוהם

גאורג סימון אוהם חקר מעגלים המבוססים על סוללות וולטה וגילה וגילה שהזרם החשמלי יורד עם התארכות המוליכים וגדל עם הגדלת קוטרם. הוא פרסם לראשונה את מחקריו בשנת 1825 אך הקהילה המדעית לא העריכה אותם ועברו 15 שנה עד שהקשר שהוא אולי היסודי ביותר בתורת החשמל זכה לפרסום והכרה. זהו חוק אום הקושר בעזרת נוסחה פשוטה התנגדות, מתח וזרם והוא מהווה את הבסיס לתורת המעגלים החשמליים והאלקטרוניקה.
על שמו של אוהם קרויה יחידת ההתנגדות החשמלית הסטנדרטית.

המאה ה-19

אלקטרומגנטיות

במאה ה-19 מדענים כמו מייקל פאראדיי ואנדרה מרי אמפר חקרו את הקשר בין הזרם החשמלי לשדה המגנטי - הוא מדע האלקטרומגנטיות. מדענים אלה הוכיחו שאפשר להמיר תנועה לאנרגיה חשמלית ולהפך. עקרונות אלה הניחו את היסודות לפיתוח גנרטורים לייצור חשמל ומנועים חשמליים, שהפכו לחשובים בתעשייה ובתחבורה. על שמו של פאראדיי קרויה היחידה הסטנדרטית למדידת קיבול חשמלי ועל שמו של אמפר קרויה יחידת הזרם החשמלי הסטנדרטית. בשלב מאוחר יותר כאשר פותחו מושגים מתמטיים המאפשרים חישובים של שדות ווקטוריים המשתנים עם הזמן, פיתח ג'יימס מקסוול ארבע משוואות הקרויות על שמו, המגדירות את היחסים המתמטיים בין שדות ומטענים חשמליים ומגנטיים.

המאה ה-19

גנרטור

ההמצאה שהאירה את העולם. מייקל פאראדיי המציא את הגנרטור החשמלי הראשון בתחילת שנות ה30 של המאה ה19 במהלך ניסיונות בהם ראה שתזוזה של מגנט בקרבת מוליך סגור (ליפוף או סליל) יוצרת מתח וזרם חשמלי. המצאה זו הובילה להקמת תחנות כוח בהן הפיקו חשמל מתנועה מכנית (כמו גלגלים שסובבו על ידי מפלי מים) והפכו את החשמל למקור אנרגיה יציב. החידוש של פראדיי מהווה את הבסיס לייצור החשמל עד היום, והוא הניצוץ שהדליק את המהפכה החשמלית שעיצבה את עולמנו המודרני.

המאה ה-19

חשמל מאור

האפקט הפוטו וולטאי- אור הפוגע בחומר יוצר מתח חשמלי, התגלה כבר בשנת השלושים של המאה ה 19 אך נדרשו יותר מ100 שנה לפתח ולייצר התקנים, אשר ימירו באופן יעיל את אור השמש לאנרגיה חשמלית. אלו הם התאים הסולאריים שניתן לראות היום במקומות רבים בארץ ובעולם ומשמשים כמקור אנרגיה נקיה ומתחדשת. אפקט זה קשור גם באפקט הפוטואלקטרי (שחרור אלקטרוניים מהחומר כתוצא מפגיעת פוטון באנרגיה מתאימה) שעל ההסבר עליו זכה אלברט אינשטין בפרס נובל.

המאה ה-19

מנוע שריפה פנימית

ב-1876 ניקולאוס אוטו המציא את מנוע השריפה הפנימית המעשי הראשון שהביא למהפכה בתחבורה העולמית. לראשונה ניתן להמיר באופן ישיר לחץ גזים שנוצר משריפת דלק פוסילי לתנועה מכנית, על ידי מנוע קטן וקל מספיק על מנת להניע כלי רכב אישיים. בשנת 1885 גוטליב דיימלר פיתח את האופנוע הראשון, ובאותה שנה קרל בנץ פיתח את המכונית הראשונה שעובדת עם מנוע בעירה. האחים רייט ניצלו את יתרונות המנועים הקלים בשביל להמריא לאוויר ב-1903 וכך נפתח עידן התעופה המודרני.

המאה ה-19

חממות

פיתוח החממות המודרניות המאפשרות שמירה על חום הצמחים וגידולם גם בעונות הקרות. יריעת חומר פלסטי העוטפת את החממה מאפשרת חדירת קרני אור המחממות אותה, אך חוסמת את החום מלצאת החוצה. תהליך דומה (המכונה אפקט החממה) מתרחש גם על כדור הארץ בהשפעת שכבת גזים המקיפה אותו - גזי חממה. ידעתם שבתוך שטח המוזיאון שלנו יש חממה גם כן? אל תשכחו לבקר שם!

המאה ה-19

מערכות קירור

כבר בעת העתיקה בני האדם גילו שאידוי מים גורם לקירור. המצרים הקדמוניים קיררו את בתיהם באמצעות כדי חרס מלאים במים. זו גם הסיבה שאנו מזיעים כאשר ישנו צורך בקירור הגוף. במאה ה19 מדענים פיתחו מערכות המבוססות על אידוי ועיבוי נוזל (הפיכתו לגז ובחזרה). מחזור של אידוי ועיבוי על ידי נוזלים מיוחדים המסוגלים "לשאוב" חום ממקום אחד ולהעביר אותו למקום אחר, גם בניגוד לכיוון תנועתו הטבעי. היום הטכנולוגיה הזו נמצאת בכל מקרר ומזגן בביתנו ומאפשרת לנו ליהנות ממזון טרי ואקלים נעים בכל עונות השנה.

סוף המאה ה-19

מנורות ורשת החשמל

נורת החשמל של תומאס אדיסון שהומצאה בשנת 1879 שינתה את פני העולם והייתה הרבה יותר מסתם מקור אור. היא סימלה את תחילת המהפכה החשמלית. בשנת 1882 אדיסון הקים בניו יורק את תחנת הכוח המסחרית הראשונה בעולם, שסיפקה חשמל ל85 בתים בלבד- צעד קטן אומנם אך הוא הוביל למהפכה עצומה. תוך פחות ממאה שנים, רשת החשמל התפשטה ברחבי העולם והפכה את החשמל למקור האנרגיה העיקרי שמניע את העולם המודרני, מהתאורה בבתינו ועד למכשירים החכמים שבכיסנו.

סוף המאה ה-19

מלחמת הזרמים

בסוף המאה ה19 התנהל מאבק דרמטי בין תומאס אדיסון שתמך בזרם הישר (DC) לבין ניקולה טסלה שתמך בזרם החליפין (AC). אדיסון טען שזרם החילופין שאופיין במתחים גבוהים מסוכן, אך בסופו של יום טסלה הצליח להוכיח שדווקא זרם החילופין המאופיין במקור מתח אוסילטורי ולא קבוע יעיל יותר בהעברת חשמל למרחקים ארוכים. כלומר שאיבוד האנרגיה האגבי בו נמוך משמעותית משיטת הזרם הישר (אנרגיה שהופכת לחום שמתבזבז ללא ניצול). ה"ניצחון" של טסלה במאבק זה שינה את פני העולם- כיום רוב רשתות החשמל העולמיות מבוססות על זרם חילופין, שיעיל מאוד כאשר נרצה לקבל חשמל בקלות מתחנת הכוח הרחוקה לבית שלנו.

סוף המאה ה-19 - תחילת המאה ה-20

חשמל ללא חוטים

ניקולה טסלה חלם על עולם שבו האנרגיה החשמלית תועבר באופן אלחוטי, בדיוק כמו גלי הרדיו. הוא הצליח להדליק נורות במגדל וורדנקליף שבניו יורק במרחק של עשרות קילומטרים ללא חוטי חשמל, על ידי שימוש בשדות אלקטרומגנטיים. למרות שהחזון המהפכני של טסלה לא התממש במלואו, היום אנו משתמשים בטכנולוגיות דומות על מנת להטעין בצורה אלחוטית טלפונים ומכשירים אחרים.

סוף המאה ה-19 - תחילת המאה ה-20

חשמל ממים זורמים

כוחם העצום של המים הזורמים נרתם לראשונה לייצור חשמל בסוף המאה ה-19, כאשר תחנת הכוח במפלי הניאגרה שתוכננה על ידי ניקולה טסלה הפכה לסמל של קידמה טכנולוגית. בארץ ישראל, פנחס רוטנברג הקים בשנות ה20 של המאה ה20 את חברת החשמל ויזם בנייה של תחנות כוח על נהר הירדן והירמוך. עד היום תחנות כוח הידרואלקטריות ממשיכות לספק אנרגיה נקייה ויעילה במקומות רבים בעולם.

סוף המאה ה-19 - תחילת המאה ה-20

פנלים סולריים

בשנת 1954 מדעני מעבדות בל ייצרו את תא השמש המסחרי הראשון, שהמיר רק 6% מאור השמש לחשמל, ובכל זאת זו הייתה פריצת דרך מהפכנית. למרות הנצילות הנמוכה החזון שלהם היה ברור: אנרגיית שמש נקייה שתחליף בעתיד את תחנות הכוח המזהמות. היום הנצילות של פאנלים סולאריים מגיעה ליותר מ20 אחוזים, וקיימים שדות סולאריים ענקיים ברחבי העולם. האם לדעתכם אנו מתקרבים ליום בו חזונם הראשוני יתממש?

תחילת המאה ה-20

מסה ואנרגיה

אלברט איינשטיין בפרסומו של תורת היחסית הפרטית מתאר את הקשר המתמטי שבין מסה לאנרגיה. למעשה נוסחה זו מתארת את כמות האנרגיה העצומה האגורה בחומר עצמו מעצם היותו קיים. E=mc^2 (האנרגיה שווה למכפלת המסה עם מהירות האור בריבוע) היא אחת מהנוסחאות המוכרות בעולם אך למעשה היא מקרה פרטי מתוך נוסחה כללית יותר המתארת גם מסה שנמצאת בתנועה ולא רק במנוחה. עיקרון יסוד זה הוא הבסיס להבנה של האנרגיה המתקבלת מתהליכי ביקוע והיתוך גרעיניים.

המאה ה-20

דוד שמש מודרני

בשנת 1955 צבי תבור פיתח דוד שמש מודרני עם משטח חימום מיוחד בצבע שחור, המסוגל לקלוט את קרני השמש ביעילות רבה מבלי לאבד את החום שנאגר. ההמצאה הפשוטה אך הגאונית הזו הפכה את ישראל למובילה עולמית בתחום חימום המים בעזרת אנרגיית השמש וכיום יותר מ90% מהבתים בישראל משתמשים בטכנולוגיה זו.

המאה ה-20

חשמל ממקורות חלופיים

חברת אורמת שהוקמה בישראל בשנת 1965 פיתחה טכנולוגיה ייחודית להפקת חשמל ממקורות חום בטמפרטורה נמוכה באופן יחסי. טכנולוגיה מהפכנית זו מאפשרת לייצר חשמל ממגוון מקורות כמו מעיינות חמים תת קרקעיים (מקור גיאותרמי), פליטות חום תעשייתיות ואפילו פסולת אורגנית מתכלה. כיום אורמת מפעילה תחנות כוח בעשרות מדינות ברחבי העולם, ומהווה דוגמה לחדשנות ישראלית בתחום האנרגיה הירוקה.

המאה ה-20

תחנות כח גרעיניות

בשנת 1951 נדלקה לראשונה נורה חשמלית שהופעלה באמצעות אנרגיה גרעינית, ופתחה עידן חדש בייצור החשמל. בכור גרעיני, ביקוע של אטומי אורניום מייצר חום עצום שמחמם מים להפקת קיטור. הקיטור מסובב טורבינות שמייצרות חשמל בדומה לתחנת כוח רגילה. כיום, כורים גרעינים מספקים כ10% מהחשמל העולמי, ומציעים מקור אנרגיה יעיל שאינו פולט גזי חממה. אך בשל אירועי עבר כדוגמת אסון צ'רנוביל באוקראינה בשנת 1986, תחנות אלה מעוררות דיון ציבורי ער בשל סוגיות בטיחות ופסולת רדיואקטיבית.

המאה ה-20

שימוש בנפט

המהפכה התעשייתית התבססה תחילה על פחם, אך בתחילת המאה ה-20 הנפט החל לשנות את העולם. הדלקים המזוקקים מנפט, כמו בנזין וסולר, התגלו כמקור אנרגיה יעיל יותר מפחם. הם נקיים יותר לשימוש, קלים יותר להובלה וצפיפות האנרגיה שלהם לקילוגרם גבוהה יותר. המצאת מנוע הבעירה הפנימית והתפשטות תעשיית המכוניות, הפכו את הנפט למקור האנרגיה החשוב ביותר של המאה ה-20, מעמד המחזיק עד ימינו.

המאה ה-20

משבר האנרגיה

משבר האנרגיה של 1973, שנגרם ממחסור בנפט, עורר מודעות עולמית לצורך בחיסכון באנרגיה. הוא הוביל לפיתוח טכנולוגיות לשיפור נצילות מנועים, לצמצום השימוש בדלקים מזהמים ולקידום מחקר באנרגיות מתחדשות, כמו רוח ושמש. המשבר סימן נקודת מפנה בתפיסת האנרגיה העולמית ובמעבר לעתיד בר-קיימא.

המאה ה-20

תנור המיקרוגל

בשנת 1945 גילה המהנדס פרסי ספנסר במקרה שחפיסת השוקולד בכיסו נמסה בעת שעבד ליד מכשיר מכ"ם במעבדה. התגלית המקרית הזו הובילה להמצאת תנור המיקרוגל הראשון - מכשיר ענק בגובה של כמעט שני מטרים ובמשקל של כ-340 ק"ג.
בניגוד לכל שיטות החימום המסורתיות - מאש גלויה ועד תנור אבן - שמחממות קודם את כלי האוכל והחלק החיצוני של המזון, הטכנולוגיה החדשה השתמשה בגלים אלקטרומגנטיים שגורמים למולקולות המים במזון 'לרקוד' וליצור חום מבפנים החוצה. כיום, לאחר שעבר מהפך בגודל ובמחיר, נמצא תנור המיקרוגל כמעט בכל מטבח מודרני ומאפשר חימום מזון מהיר ויעיל.

המאה ה-20

אנרגייה מהים

בשנת 1799 הממציא הצרפתי פייר ז'יראר, טען לראשונה שניתן להשתמש באנרגיית התנועה של גלי הים על מנת להפעיל מכונות,אך לקח זמן עד שרעיון זה היה ניתן לביצוע. בשנות ה70 של המאה ה20 החלו פרויקטים מסחריים ראשונים שמטרתם הפקת חשמל מגלי הים, תוך שימוש במכשירים המסוגלים להמיר את תנועתם המכאנית לאנרגיה חשמלית
בכל רגע נתון.
תנועת גלי האוקיינוסים מכילה כמות אנרגיה אדירה (לפי הערכות מדענים כ30,000 טרה וואט שעות כל שנה).
למרות כך מהנדסים ומדענים נאבקים על מנת להפיק אנרגיה בצורה מיטבית שתתקרב לפוטנציאל הגלום מהים, בעיקר בשל קשיים טכניים והעבודה בסביבה התת ימית הנלווית.

המאה ה-20

מימן דלק העתיד

מימן הוא היסוד הקל ביותר בטבע וגם הנפוץ ביותר. הוא נחשב למקור אנרגיה "מבטיח" בזכות היותו נקי וידידותי לסביבה- כאשר הוא נשרף או מגיב בתא דלק, התוצר היחיד הוא מים טהורים (לעומת פחמן חד ודו חמצני בדלק פוסילי). בשנת 1839 המדען ווילאם גרוב המציא את תא הדלק הראשון שמסוגל "להמיר" מימן לחשמל, אך רק בשנות ה60 של המאה ה20 תוכנית החלל של נאס"א הפכה את הטכנולוגיה למעשית כשהשתמשה בתאי דלק לחללית אפולו, בעיקר בשל משקלו הקטן ביחס לדלקים אחרים.
כיום יצרניות הרכב המובילות מפתחות מכוניות המונעות על ידי מימן ומדינות רבות רואות במימן פיתרון אפשרי למשבר האקלים, אך האתגר העיקרי הוא ייצור המימן בצורה נקיה שתהיה משתלמת כלכלית ואנרגטית.

המאה ה-20

אוויר דחוס במערה

האתגר של אגירת אנרגיה ליווה את האנושות מאז ומתמיד, אך הפך קריטי במיוחד עם המעבר לאנרגיות מתחדשות כמו שמש ורוח שאינן זמינות בצורה רציפה. הפתרון העתיק והפשוט ביותר הוא אגירה שאובה- שאיבת מים למאגר גבוה כשיש עודף אנרגיה (כאשר האנרגיה המיוצרת גבוהה מן האנרגיה שהצרכנים מבקשים), ושחרורם דרך טורבינות לייצור חשמל כשצריך, שיטה שעדיין אחראית לכ90% מאגירת האנרגיה בעולם. בשנים האחרונות פותחו שיטות חדשניות כמו דחיסת אוויר במערות תת-קרקעיות ואגירת חום בבריכות מלח מותך, המאפשרות לשמור אנרגיה בקנה מידה גדול ולשחרר אותה כשהביקוש מהצרכנים עולה.

המאה ה-20

הלד הכחולה

בשנת 2014 זכו שלושה מדענים בפרס נובל על פיתוח הלד הכחולה, המצאה ששינתה את עולם התאורה. הלד הכחולה היתה החוליה החסרה שאפשרה למעשה ליצור אור לבן באמצעות שילוב של לדים בצבעים שונים, ובכך נסללה הדרך למהפכת התאורה החסכונית. נורות הלד צורכות כ-85% פחות חשמל מנורות הליבון המסורתיות, מאריכות ימים וכמעט ולא "מבזבזות" את האנרגיה שלהן על חום. המעבר ללדים חוסך מילארדי דולרים בעלויות החשמל ומפחית משמעותית את פליטת גזי החממה העולמית.
לא מאמינים לנו? בדקו את זה בעצמכם במוצג "מן העבר אל העתיד!"

המאה ה-20

כדור דיסון

בשנת 1960 הציע המדען פרימן דייסון רעיון מהפכני: מבנה ענק, "ספירת דייסון", שיקיף כוכב שלם וילכוד את כל האנרגיה שהוא פולט לשימוש תרבות מתקדמת. למרות שהרעיון נשמע מדע בדיוני, הוא השפיע על החשיבה המדעית והוביל לפיתוח רעיונות לניצול אנרגיה ולחיפוש חיים מחוץ לכדור הארץ. אולי בהשפעתו של דייסון ב-1964 מציע האסטרונום ניקולאי קרדשב שיטה לסיווג ציוויליזציות לפי צריכת האנרגיה שלהן:
שלב 1: ניצול אנרגיית כוכב לכת יחיד.
שלב 2: ניצול אנרגיית כוכב שלם.
שלב 3: ניצול אנרגיית גלקסיה שלמה.
אסטרונומים מחפשים עד היום סימנים לספירות דייסון כעדות לתרבויות מתקדמות, אך עדיין לא ברור כיצד נוכל לזהות כוכב מסוג כזה.

המאה ה-20

סוללת ליתיום

פיתוח סוללות הליתיום יון בשנת 1991 חולל מהפכה בעולם האנרגיה הנישאת, בזכות צפיפות האנרגיה הגבוהה שלה (פי שלושה מסוללות קודמות). משמעות הדבר היא אחסון הרבה יותר אנרגיה במשקל וגודל קטנים בהרבה. חדשנות זו שזיכתה את מפתחיה בפרס נובל בכימיה ב2019, הובילה למהפכת הניידות ו"שיחררה" את המכשירים החשמליים מכבלי החשמל העתיקים. מסמארטפונים ועד קורקינט, אופניים חשמליים ואף מכוניות, כיום סוללות הליתיום הן לב ליבה של המהפכה הירוקה, המאפשרות מעבר מדלקים מאובנים לאנרגיות מתחדשות בתחבורה ובאחסון אנרגיה.

המאה ה-20

רשת חשמל מנוהלת

המעבר לרשת חשמל מנוהלת מסמן את אחת המהפכות החשובות ביותר בתחום האנרגיה של המאה ה21. בעזרת חיישנים חכמים ומערכות מחשוב מתקדמות, הרשת יכולה לנהל את זרימת החשמל בצורה יעילה יותר, לזהות תקלות באופן מיידי ולהתאים את אספקת החשמל לביקוש בזמן אמת. טכנולוגיה זו חיונית במיוחד לשילוב מקורות אנרגיה מתחדשת כמו שמש ורוח, שתפוקתם משתנה לאורך היום, ומאפשרת לצרכנים ולחברת החשמל לנהל טוב יותר את צריכת החשמל שלהם.

המאה ה-21

גז טבעי בישראל

בשנת 1999 התגלה מול חוף אשקלון מאגר 'נועה', מאגר הגז הטבעי התת-ימי הראשון בישראל. בשנת 2009 התגלה המאגר 'תמר' ושנתיים לאחר מכן התגלה המאגר הגדול 'לוויתן'.
בשנת 2012 התגלה מאגר נוסף בשם 'תנין' אשר נחשב לשלישי בגודלו בישראל.
תגליות אלו סימנו מפנה היסטורי במשק האנרגיה הישראלי, שהיה תלוי עד אז ביבוא דלקים מחוץ למדינה. הגז הטבעי הפך למקור האנרגיה העיקרי לייצור חשמל בישראל, ומספק כיום כ-70% מצריכת החשמל במדינה. המעבר לגז טבעי הוביל להפחתה משמעותית בזיהום האוויר ובפליטת גזי חממה, תוך חיסכון של מיליארדי שקלים למשק הישראלי מדי שנה.

המאה ה-21

טעינה אלחוטית

בשנים האחרונות הפכה ישראל למובילה עולמית בפיתוח טכנלוגיות טעינה אלחוטית מתקדמות, המבטלות את השימוש המסורתי בכבלים ושקעים. חברת פאורמאט הישראלית פיתחה מערכת המשתמשת בגלים אלקטורמגנטיים לטעינת מכשירים ממרחק, בעוד חברת Wi-charge מציעה פתרון חדשני המבוסס על קרן לייזר בטוחה. טכנולוגיות אלו מסמנות מהפכה בתחום צריכת האנרגיה, ועשויות לשנות את האופן בו אנו מטעינים את המכשירים האלקטרוניים שלנו בבית, במשרד ובמרחב הציבורי.