חיסכון באנרגיה

חסכון באנרגיה, שימור אנרגיה (באנגלית: Energy conservation) או התייעלות אנרגטית (באנגלית: Energy efficiency) היא התנהלות להקטנת כמות האנרגיה הנצרכת תוך שמירה על תוצאה דומה, על ידי שינוי טכנולוגי או התנהגותי. דבר זה עשוי להוביל להקטנה של ההוצאות הפיננסיות על תחזוקה, הקטנת טביעת הרגל האקולוגית, הקטנת הזיהום, דלדול משאבים מתכלים והתרומה להתחממות עולמית, וחיזוק חוסר התלות במדינות שמפיקות דלקים מחצביים ובתאגידי אנרגיה ונשק.

לפעמים מבדילים בין סוגים שונים של חסכון באנרגיה - שימור אנרגיה לבין התייעלות אנרגטית. שימור אנרגיה (Energy conservation) מתייחס להקטנת כמות האנרגיה על ידי הקטנת שימוש בשירות שדורש אנרגיה, בעוד שהתייעלות אנרגטית מתייחסת להוצאת פחות אנרגיה תוך שמירה על אותה רמה של שירות אנרגטי. לדוגמה, אם נוסעים פחות במכונית (לדוגמה על ידי עירוב שימושי קרקע, תחבורת אופניים, עבודה מרחוק) מדובר בשימור אנרגיה, בעוד שנסיעה לאותו מרחק תוך שימוש ברכב יעיל יותר מבחינה אנרגטית היא דוגמה התייעלות אנרגטית.

אנשים ארגונים או פירמות עשויים לנסות לחסוך באנרגיה כדי לחסוך בהוצאות כספיות או כדי לתרום לסביבה, ולדבר זה יש גם השפעות דומות ברמה הלאומית והעולמית. שימור אנרגיה נחשבת (לפחות במדינות עשירות ובזבזניות באנרגיה) לדרך זולה להתאמה של כמות האנרגיה המסופקת לזו הנדרשת - מבלי שצריך לבנות עוד תחנות כוח.

התייעלות אנרגטית נחשבת זולה יותר יחסית להקמת מתקנים של אנרגיות מתחדשות. למרות זאת הדבר נתון לוויכוח שכן אנרגיה שנחסכת באפיק אחד (לדוגמה מנורות יותר יעילות) גורמת להוזלת העלויות הכלכליות ולכן להגברת השימוש באותו אפיק (הדלקת המנורות זמן רב יותר, שימוש ביותר מנורות) או לצריכה נוספת באפיקים אחרים שגם הם דורשים אנרגיה (לדוגמה בכסף שנחסך על חשמל, משתמשים לקנות בנזין למכונית). דבר זה מוכר בשם פרדוקס ג'בונס או ריבאונד אפקט. מסיבה זו ומסיבות נוספות יש אנשי קיימות הקוראים למעבר לאנרגיות מתחדשות במקביל להתייעלות אנרגטית ולא להסתפק רק בה.

מפלי אנרגיה

מפל אנרגיה, הוא תיאור של תופעה לפיה רוב האנרגיה מתבזבזת כתוצאה מפעולות של צרכן הקצה, שנמצא "במורד המפל". בגלל החוק השני של התרמודינמיקה, כל שלב של הפקת אנרגיה גורם לבזבוז אנרגיה.

לשם דוגמה תאורטית נניח שצרכן משתמש ב-100 ג'ול של אנרגיית חשמל, תחנת הכוח צריכה להפיק 105 ג'ול חשמל בתחנת הכוח, שכן חלק מהחשמל מתבזבז בדרך בהולכת חשמל. לשם הפקת 105 ג'ול חשמל יש לשרוף פחם שמפיק אנרגיה של 130 ג'ול, שכן חלק מהאנרגיה להפקת החום להנעת טורבינת החשמל חייב להיות בלתי מנוצל. כדי לכרות פחם שיפיק 130 ג'ול יש להשקיע עוד אנרגיה במהלך הכרייה, ההפקה וההובלה של הפחם, וכן אנרגיה בבניית טחנת הכוח ובתחזוקה שלה, כך שכדי להפיק לצרכן הקצה 100 ג'ול, סה"כ האנרגיה שנצרכת היא נניח 150 ג'ול.

מקורות האנרגיה ושימושי האנרגיה בארצות הברית 2002, הצריכה נטו שווה לכ-97 קוואנד.

מסיבה זו, אם נייצר טורבינות חשמל יותר יעילות, בעלות שיפור יעילות של 5%, אזי נביא לשיפור יעילות של קרוב ל-5% בצריכת האנרגיה הכוללת, שכן הטורבינות נמצאות ב"מעלה הזרם". לעומת זאת, אם צרכנים יחסכו 5% מצריכת האנרגיה שלהם, הם יכולים לגרום להורדת צריכת האנרגיה כוללת בסדר גודל של קרוב ל-12%.

שימושי אנרגיה בארצות הברית

בארצות הברית, בשנת 2002 הייתה הצריכה נטו של מקורות אנרגיה ראשוניים-97 קוואנד אנרגיה (קוואנד אחד הוא כ-10 בחזקת 18 ג'אול). כשהנתון העולמי המקביל עמד על כ-446 קוואנד בשנת 2004. 97 קוואנד אלו נוצלו כך:

• 5.9 קוואנד הפכו להיות חומרי גלם כמו פלסטיק, או חומרי הדברה.
• 19 קוואנד הלכו לתעשייה,
• 19.6 קוואנד לשימוש מסחרי שאינו תעשייתי\ וביתי,
• 26.5 קוואנד הלכו לתחבורה.

בסך הכל 35.2 קוואנד שימושו כאנרגיה מועילה, ואילו 56 קוואנד התבזבזו. מתוכם 26 קוואנד הלכו לאיבוד בשל הפסדי אנרגיה של מערכת החשמל, ו-21 קוואנד בוזבזו לריק בסקטור התחבורה. מחישוב קצר יוצא שצריכת האנרגיה הסופית של הצרכנים היא רק 35% מסך צריכת האנרגיה. עוד 61% מתבזבזים בדרך. לכן, חסכון של 1% בצריכת האנרגיה של הצרכנים בארצות הברית פירושה בממוצע, חסכון של כ-3% בצריכת האנרגיה הכוללת.

המספרים למעלה לא מראים את הנטל האנרגטי של כל סקטור. בשנת 2004 בארצות הברית התעשייה צרכה 33% מהאנרגיה, התחבורה 28%, בתי מגורים 21% ושימוש מסחרי 17%.

שימור אנרגיה לעומת אנרגיה מתחדשת

שימור אנרגיה נחשב בדרך כלל כאמצעי טוב יותר להקטנת השימוש בדלק מחצבי יחסית להחלפה שלו באנרגיה מתחדשת. הדבר נובע קודם כל מהיבט של "מפל האנרגיה" - אם הצרכן חוסך 1% מהצריכה, הכלכלה כולה חוסכת 3% מהצריכה הכוללת.

לכן בראייה סטטית, הן מבחינה אנרגטית והן מבחינה פיננסית הגיוני יותר להשקיע יותר בשימור אנרגיה לעומת אנרגיה מתחדשת. כך לדוגמה מעבר למכונית חסכונית המונעת בדלק מחצבי, או מעבר מנורות ליבון לנורות לד או לנורות פלורסנטיות דורשת כמות קטנה יותר של אנרגיה ושל משאבים אחרים, הן בהקמה והן בתחזוקה, יחסית לרוב החלופות של אנרגיה מתחדשת - כמו בהתאמה מכונית חשמלית המונעת באנרגיה מתחדשת או נורות ליבון המקבלות חשמל מאנרגיה סולארית.

הדגמת הנוסחה I=PAT על צריכת האנרגיה העולמית בשנים 1980–2009. ששיפורים טכנולוגים הביאו לשיפורים ביעילות האנרגטית (במונחים של אינטנסיביות אנרגטית של התוצר - הקו הירוק). עם זאת, המגמות של גידול אוכלוסין (כחול) וצמיחה כלכלית (תכלת) חזקות יותר וגורמות לכך שבסך הכל, יש גידול בצריכת האנרגיה העולמית (באדום) לאורך תקופה זו.

עם זאת, בניתוח דינמי, שימור אנרגיה טכני, ללא שינוי של אורחות חיים, עלול לגרום דווקא להגדלת השימוש באנרגיה. גידול ביעילות האנרגטית מוביל לכך שזול יותר להפעיל מוצרים צורכי אנרגיה (כמו נורות), דבר זה מוביל להגברת השימוש במוצרים אלה, ודבר זה מקטין את החיסכון האנרגטי. אם רמת צריכת האנרגיה לאחר שיפור היעילות גדולה יותר מהצריכה המקורית הדבר מכונה פרדוקס ג'בונס, למצב שבו החיסכון הטכנולוגי מביא להגברת הצריכה ובכך סה"כ מתקבל חסכון, אך חסכון זה נמוך יותר יחסית לחסכון הטכנולוגי, נקרא "אפקט ריבאונד".

אפקט הריבאונד יכול להתקיים באותו ענף או טכנולוגיה שבו הייתה הצריכה. כך לדוגמה מעבר לנורות חסכוניות מוריד את הוצאות התאורה, ודבר זה מעודד צרכנים להתקין עוד נורות או להדליק את הנורות במשך זמן רב יותר. לחלופין האפקט יוכל להתקיים דרך הגדלת הצריכה האנרגטית של מוצרים אחרים או דרך גידול אוכלוסין.

התייעלות אנרגטית מובילה להוזלה כספית עבור הצרכן. הצרכן ישתמש בכסף שנותר לו כדי לחסוך או כדי לקנות מוצרים נוספים. דבר זה תורם לצמיחה כלכלית, כתוצאה מכך עולה הצריכה ועמה ההוצאה האנרגטית. דבר זה דומה מאוד לפרדוקס ג'בונס, אך הוא מתייחס לכלל המשק, ולא רק לענף עצמו. היבט אחר הוא שירידת מחירי האנרגיה, מובילה לירידת הוצאות המחיה ולירידת מחירי המזון, ודבר זה תורם לגידול אוכלוסין.

ניתן נחלק את צריכת האנרגיה ל-3 חלקים - כמות האנשים, כפול כמות הצריכה לנפש בדולרים, כפול האינטנסיביות אנרגטית של התוצר - כמה עלה בממוצע ייצור של מוצרים בשווי ממוצע של 1 דולר. דבר זה מכונה משוואת I=PAT. שיפור היעילות אנרגטית משפרת את הרכיב האחרון, שכן ייצור או צריכה של מוצרים או שירותים מבוצע עם פחות אנרגיה לכל יחידה. אבל במקביל לייעול האנרגטי, ואולי גם בגלל הייעול הזה, יש גידול של שני הרכיבים האחרים. בסה"כ, ב-30 השנים האחרונות, המשך הגידול בצריכה כלכלית ובגידול אוכלוסייה, מגמדים את המגמה הקיימת של המשך התייעלות האנרגיה ברמה הטכנולוגית.

מכל הסיבות האלה, יש הגיון מלבד שימור האנרגיה גם במעבר מאנרגיה מחצבית לאנרגיה מתחדשת. מלבד זאת יש טעם בשינוי לא רק של ההיבט הטכנולוגי אלא גם בשינויים חברתיים כמו ייצוב אוכלוסין וכלכלת מצב יציב.

שימור אנרגיה בישראל

מסמך "סדרי עדיפות לאומית בתחום איכות הסביבה" מאת מוסד שמואל נאמן שבטכניון שיצא בשנת 2004, מעריך כי ניתן לחסוך עד 20% מצריכת האנרגיה השנתית על ידי פעולות פשוטות של ייעול. לדוגמה מסמך וכנס של המכון עסקו בנושא של התייעלות במערכות מיזוג אוויר. דוגמה אחרת היא דו"ח של מוסד שמואל נאמן שיצא בשנת 2002, מאת פרופסור עדנה שביב ורחל בקר והעריך כי ניתן לחסוך כ-40% מצריכת האנרגיה לחימום וקירור הבית על ידי תכנון נכון, שימוש במערכות לבידוד ומערכות טבעיות לקירור וחימום.

בשנת 1992 פרסמו גדי יצחק קפלוטו ועדנה שביב סקר מקיף "קווים מנחים לתכנון אקלימי-אנרגטי של מבני מגורים באקלים ים תיכוני ממוזג-קריר וחם-לח" שבו נבדקים השפעה של פרמטרים שונים, בעיקר הגאומטריים, על צריכת האנרגיה ותנאי הנוחות התרמית בבתי מגורים משותפים (לפי תקני הבינוי שהיו מקובלים אז). הבדיקות נעשו לגבי 2 איזורים אקלים - שפלת החוף שבה חם ולח, וההר - שבו ממוזג וקריר. ההמלצות מאפשרות לארכיטקט להתחשב בפרמטרי התכנון על התנהגות המבנה מבחינה תרמית. [1]

לטענת אדם טבע ודין, במדד עצימות האנרגיה (Energy Intensity), מדד התמ"ג יחסית להוצאות האנרגיה, ישראל מפגרת יחסית למדינות העשירות בעולם [2].

בשנת 2010 פרסם משרד התשתיות מסמך המתמקד בשימור אנרגיה בשם התוכנית הלאומית להתייעלות אנרגטית - צמצום בצריכת החשמל 2020 - 2010 משרד התשתיות נוקט בצעדים לעידוד חסכון באנרגיה המחולקים ל-5 תחומים[3] :

• פעולות לשינוי הרגלים של צרכנים או "שינוי שוק"
• רכישת משאב - עידוד צרכנים ספציפיים לחסכון באנרגיה
• עידוד שיטות להתייעלות אנרגטית בפרוייקטים חדשים
• השתתפות בפרוייקטים זעירים
• ניתוח נתונים - נתונים החיוניים לצורך חסכון באנרגיה

הפורום הישראלי לאנרגיה מקדם את נושא החיסכון באנרגיה מול הממשלה והכנסת והקואופרטיב לאנרגיות מתחדשות קידם בעבר יוזמות והרצאות בנושא שימור אנרגיה.

ראו גם

• אנרגיה בת קיימא - ללא האוויר החם (ספר)
• הפורום הישראלי לאנרגיה
• פרדוקס ג'בונס
• טיפים לחסכון בחשמל
• משאבים מתכלים

קישורים חיצוניים

• ירידה לצורך עלייה, זווית, 19.7.2015
• צפריר רינת, על חיסכון, אפקט הריבאונד ופרדוקס ג'בונס, הארץ, 8.2.2017
• צפריר רינת, כמה אנרגיה יכול בית ירוק לחסוך?, הארץ, 21.6.2017

טיפים לחסכון בישראל

• חסכון באנרגיה אתר מטעם משרד התשתיות הלאומיות
• צרכנות - המלצות לשימור אנרגיה בבית משרד התשתיות
• טיפים לחסכון אנרגיה בבית סולאר פאוור
• טיפים באתר מכשיר וואטומטר למדידת כמויות אנרגיה והספק
• הגאדג'טים שיחסכו לכם מאות שקלים בחשבון החשמל איתי טרילניק, דה מארקר, 1.4.2012

מדיניות בישראל

• שימור אנרגיה - כולל תחום המדיניות באתר משרד התשתיות
• התוכנית הלאומית להתייעלות אנרגטית - צמצום בצריכת החשמל 2020 - 2010 משרד התשתיות הלאומיות
• התייעלות אנרגטית? אפשר פשוט להתפשט על שינוי קוד הלבוש כדרך להורדת התלות במזגנים

בעולם

• שימור אנרגיה בוויקיפדיה האנגלית
• התייעלות אנרגטית בוויקיפדיה האנגלית
• הדירוג האנרגטי למכשירי חשמל של האיחוד האירופי בוויקיפדיה האנגלית
• ההתאחדות לשימור אנרגיה לקידום שימוש יעיל יותר באנרגיה ברחבי העולם
• מחקר מראה כי רוב האנשים אינם יודעים איך לחסוך באנרגיה 2010, גרינטק של ג'נרל אלקטריק