אנרגיה סולארית.

אז מה היא אנרגיה סולארית?


אנרגיה סולארית היא מקור של אנרגיה חלופית ומתחדשת שמקורה בקרינת השמש. מתקני אנרגיה סולארית ממירים את הקרינה האלקטרומגנטית שמגיעה מהשמש לאנרגיה תרמית או לחשמל. עקב ההספק הגבוה של קרינת השמש על פני כדור הארץ יש לשיטה זו פוטנציאל להפוך למרכיב משמעותי בשוק האנרגיה העולמי.
שימוש נרחב של אנרגיית השמש לצרכים תעשייתיים או לצורך יצירת חשמל ייתכן באחת משתי דרכים:

• אנרגיה תרמו-סולארית - חימום נוזל לצורך הפעלת מנוע חום שמייצר חשמל או עבודה מכנית.
• אנרגיה פוטו-וולטאית (אנרגיה פוטו-חשמלית) - שימוש בתאים פוטו-וולטאיים לצורך המרת אור לאנרגיה חשמלית באופן ישיר.

יתרונות השיטה:

הפקת אנרגיה נקיה שאיננה פוגעת בסביבה.

בעיקר לגבי הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית, אפשרות להתקנה על גגות ובכך לחסוך משאבי קרקע

אנרגיית השמש אינה מתכלה כמו מקורות אנרגיה המתבססים על דלק.

התאמה טובה לעקומת הביקוש לחשמל

תחנה תרמית סולרית יכולה לכלול גם גיבוי בדלק אחר, ולא נדרשת הקמת תחנת כוח נוספת לגיבוי כמו בטחנות רוח למשל.

בתחנה תרמית סולרית אין ירידה משמעותית בביצועי התחנה לאורך שנים (זאת בניגוד לתחנות פוטו-וולטאיות).

עצמאות בהפקת חשמל, חוסר תלות במקורות דלק מתכלים ובמדינות המפיקות אותם, כמו התלות בעליית מחירי הדלקים.
חסרונות השיטה:

השקעה ראשונית גבוהה המתבטאת בעלות גבוהה לקוט"ש בהשוואה לתחנות כוח קונבנציונליות.

הפקת אנרגיה לא סדירה בימים מעוננים ובלילה בתחנות כוח ללא אגירה או מקור אנרגיה נוסף.

תפיסת שטח רב יחסית להפקת חשמל בשיטה הקונבנציונליות בפחם, דלק נוזלי או גז.

קיימים מספר טכנולוגיות לניצול אנרגיה סולארית:

תא פוטו-וולטאי

מתקן המאפשר המרה ישירה של אנרגיית האור מהשמש לחשמל על בסיס האפקט הפוטו אלקטרי. הניצולת של תא כזה היא נמוכה, (כ-15%) ומחירו יקר, בשל טכנולוגית הייצור המורכבת שלו. כיום מתמקדות מספר חברות במזעור התאים הסולאריים לגדלים זעירים ביותר (כ-100 ננומטרים), ולשיטות ייצור מתקדמות המאפשרות הדפסה של התאים על יריעות פלסטיק, דבר שיוזיל את עלות הפקת החשמל בדרך הזו.

טורבינה סולארית

מתקן הממיר קרינת השמש לקיטור, אשר מניע טורבינות שייצרו חשמל. שיטה זו נחשבת למבטיחה ומחיר החשמל בשיטה זו עשוי להגיע למחירו בשיטות הקיימות היום. מספר חברות ישראליות עוסקות בפיתוח תחום זה - ביניהן "אנרטי גלובל", "אורמת", "לוז" ו "סולל"

מגדל השמש שנבנה במכון ויצמן למדע פועל בשיטה דומה, זהו מגדל המיועד לאסוף קרינת שמש משטח גדול, וזאת בעזרת מספר רב של מראות המרכזות את אור השמש אל קולט שנמצא בראש מגדל. הקולט מחמם אוויר דחוס המניע טורבינה^.

המרה תרמו-חשמלית

המרת החום ישירות לאנרגיה חשמלית על ידי שימוש בצמד מתכות. הפרשי חום בין המתכות גורמים להיווצרות זרם חשמלי היוצא מהן, ולהפך, העברת חשמל במתכות עשויה לגרום להתקררות המתכת האחת בעוד השנייה מתחממת. יעילות מערכות אלו קטנה יחסית.

ארובות שרב ומגדלים סולאריים

עיקרו של הרעיון הוא ניצול חום השמש לשם הפקת אנרגיית רוח מלאכותית בתוך מבנה סגור. הרעיון מבוסס על בניית ארובה גבוהה במקום חם, יבש, וקרוב לים, בצורת צינור אנכי, בגובה של כקילומטר וברוחב של כחמש מאות מטרים. מי ים נשאבים לראש המגדל ומרוססים על האוויר החם שמתקרר ונע מטה במהירות של עד כ-80 קמ"ש, ומניע טורבינות לייצור חשמל, כאשר הוא יוצא דרך פתחים מיוחדים שבבסיס המגדל. השיטה תאפשר גם התפלה של מים כתוצר לוואי של התהליך. חסרונות שיטה זו הן: מחירה, חוסר המודולריות שלה, ההעדר ניסיון בפועל עם מבנים בסדר גודל דומה.

השיטה מבוססת על רעיון של מהנדס גרמני בשם שלייך ברגמן, לבניית מגדל סולארי. מגדל זה דומה בעקרון פעולתו לארובות השרב, אלא שבו האוויר זורם בכיוון הפוך. יתרונו נעוץ בכך, שאין בו תלות במים ומחירו נמוך בהרבה ממחיר ארובות השרב הישראלי. ברגרמן בנה בעבר מגדל דומה בגובה 200 מטר, בתחנת כוח בספרד ב-1982. באוסטרליה חברת אינורומישין^. יוזמת הקמה של מגדל סולארי, בגובה של קילומטר. למגדל יהיה סמוך לקרקע בסיס זכוכית ברוחב של 7 קילומטרים. בסיס זה יקלוט את חום השמש, והאוויר שבו יחומם כתוצאה מכך ל-70 מעלות ויזרום ב-32 טורבינות לראש המגדל, שבו הטמפרטורה תעמוד רק על 20 מעלות. מגדל זה יוכל לספק תפוקת חשמל של 200,000 משקי בית. עלותו מוערכת ב-56 מיליוני דולרים.


שימושים בארץ: בישראל השימוש באנרגיה זאת מועט למרות הפיתוח הייחודי של דוד השמש להלן דוגמאות:
דוד שמש: דוד שמש הוא פיתוח ישראלי של פרופ' צבי תבור המבוסס על קולטי שמש ההופכים אנרגיית שמש לאנרגיית חום. בארץ נעשה באנרגיה סולרית שימוש רב באמצעות דודי השמש לחימום מים (כ-95% מבתי האב), שחוסכים כ-3%-4% מתצרוכת החשמל של ישראל. על פי החוק הישראלי כל בית חדש שנבנה (למעט מגדלים) חייב להיות מצויד בקולטי שמש. מאידך מפעלי תעשייה אינם מחויבים לחמם מים באמצעות קולטי שמש ומעדיפים את הפתרון הנוח יותר של שימוש במזוט. המערכת התרמוסיפונית הינה המערכת השכיחה במדינת ישראל. "עקרון התרמוסיפון" – הכוח הגורם למים שיתחממו בקולט, לזרום אל הדוד במערכת, הוא ההפרש במשקל הסגולי בין המים החמים והקרים, ללא צורך במשאבה או גורם מניע אחר.

דוד שמש סטנדרטי המותקן על רוב הגגות בישראל.

דוגמא 2:
חברת לוז מירושלים הקימה בשנות ה-80 של המאה ה-20 בקליפורניה תשעה מתקנים בטכנולוגיה התרמית של שקתות פרבוליות, בשלוש תחנות כוח ובהיקף כולל של 354MW (כולל התחנה הסולרית הגדולה בעולם בהספק נקוב של 160MW והשנייה בגודלה בעולם בהספק 150MW).
דוגמא 3:
פרויקט לדוגמה בו נעשה שימוש באנרגיה סולארית לחימום מים בעזרת קולטים בשנת 2008 על ידי חברת 'כרומגן' הינו מלון PRIMA MUSIC בחוף אלמוג באילת, הכולל: 140 חדרים ומטבח מרכזי
דוגמא 4:
בעבר פעלה בסמוך לים המלח תחנת כוח סולרית קטנה מסוג בריכת שמש, שהקימה חברת סולמת (מקבוצת אורמת), אך הממשלה הפסיקה את מימון הפעלתה בשל חוסר כדאיות כלכלית.
דוגמא 5:
מלון אורכידאה באילת הוא מלון שמפיק בעצמו את צריכת החשמל שלו על ידי לוחות סולריים
בתמונה ניתן לראות מעט מהקולטים מותקנים על גג המלון..



מגדל שמש והליוסטטים באתר SEDC בפארק התעשיות רותם




 צלחת פרבולית לניצול אנרגיית השמש במרכז מחקר בשדה בוקר. מתקני אנרגיה סולארית ממירים את קרינת השמש, שהיא מקור של אנרגיה חלופית ומתחדשת, לאנרגיה תרמית או לחשמל. צורתה הפרבולית של הצלחת מביאה להחזרת כל קרני השמש למוקד הפרבולה, ובכך יוצרת בו חום גבוה.





פאנל סולרי המשמש כמקור החשמל העיקרי לחווה אקולוגית, סמוך למודיעין-מכבים-רעות


מגדל אור בנגב להפקת אנרגיה סולארית

בריכת שמש  אשר כמותה הייתה מותקנת בים המלח אך שימושה הופסק עקב חוסר כדאיות.
שימושים בעולם
בעולם המערבי השכילו יות רבעבודה עם אנרגיה סולארית ואף היקמו "עצים סולארים"  ותחנות לווין להלן כמה דוגמות:




בתמונה אנו רואים תחנת לווין בין לאומית המופעלת על אנרגיה סולארית.


בתמונה הבאה נראה "עץ סולארי" אשר נמצא באוסטריה שבעזרתו מופקת אנרגיה חלופית.






לסיכום אומר שאומנם תהליך הקמת תחנות סולאריות יקרה ומורכבת .....אבל בנינו מה זה כמה מליוני דולרים  למען כדור הארץ שעליו אנו חיים.