electric.org.il

מאמרים אחרונים

קישורים
- יצור חשמל מהרוח
- שיטות ליצור חשמל ירוק
- אנרגיה גיאותרמית
- טכנולוגיות סולאריות שונות
- ביו דלקים
- מערכות סולאריות למוסדות
- מכשירי חשמל ירוקים


אנרגיה תרמו סולארית

מהי אנרגיה תרמו סולארית ומה שימושיה?

אנרגיה תרמו סולארית (Solar thermal energy) היא שיטה הרותמת את אנרגית השמש, ממירה אותה לחום וכך מנצלת אותה (בדרכים שונות) לטובת שימושים מעשיים. אנרגיה זו, נבדלת מצורה נוספת של אנרגיה סולארית הנקראת - אנרגיה פוטו וולטאית. באנרגיה זו, רותמים למעשה את אור השמש וממירים אותו לחשמל באמצעות תאים פוטו אלקטריים.

השימוש המוכר ביותר באנרגיה תרמו סולארית הוא חימום מים לצורך שימוש ביתי, באמצעות דוד שמש. אנרגיה תרמו סולארית משמשת גם לצורך שליטה על טמפרטורה במבנים וכן באוורורם, בישול סולארי (תנור שמש) התכת מתכות (כבשן סולארי) ואף יצירת חשמל.

בני האדם עושים שימוש באנרגיה תרמו סולארית מזה מאות שנים (למשל, ארובות סולאריות לצורך אוורור והורדת הטמפרטורה - במיוחד באזור המזרח התיכון). כיום נעשים צעדים מרחיקי לכת, בפיתוח שיטות מתקדמות לניצול אנרגית השמש באמצעים תרמו סולאריים.

במאמר זה נסקור את הדרכים השונות אשר בהן נעשה שימוש באנרגיה תרמו סולארית וננסה לבדוק את יתרונותיה ואת הפוטנציאל הגלום בניצול ירוק כזה של אנרגיית השמש.    

ייצור חשמל


מן הרגע שהאנרגיה התרמו סולארית מנוצלת לצורך הפקת חשמל, ניתן להפעיל באמצעותה כל מכשיר חשמלי שההספק אותו הוא דורש אינו עולה על זה המופק. שיטה אחת להפקת חשמל מאנרגיה תרמו סולארית היא דרך מגדל כוח סולארי הנקרא גם מגדל שמש.

בתוך מגדל זה, ניתן למצוא מערך של מראות מתכווננות (הקרויות הליוסטטים) הממקדות את אור השמש אל קולטן חום במגדל. האנרגיה המרוכזת בקולטן מנוצלת לצורך חימום החומר (לאחרונה נעשה שימוש בנתרן נוזלי הניתך ב- 97 מעלות צלזיוס).

בצורה זו, ניתן לאגור את החום לשם שימוש גם בלילה. החום מנוצל ליצירת קיטור, המשמש להפעלת טורבינת קיטור וייצור חשמל. למגדל סולארי עם רוח עולה יש בסיס רחב שבו מתחמם האוויר, עולה דרך ארובה ומניע טורבינת רוח שמייצרת חשמל.

שיטה נוספת לריכוז קרני השמש לצורך חימום קולטן תרמי היא בעזרת צלחת (נקודת הריכוז היא מעל לצלחת). בשיטה זו נעשה ברוב המקרים שימוש במנוע סטרלינג (מנוע המבוסס על התרחבות והתכווצות של אוויר כתוצאה מהפרשי טמפרטורה) המניע גנראטור לצורך יצירת חשמל.

שימושים נוספים באנרגיה תרמו סולארית


באמצעות תנור שמש, ניתן לעשות שימוש באנרגית השמש לשם אפיה, בישול ופיסטור. בתנור שמש נעשה שימוש במשטחי מתכת מבריקים לצורך ריכוז קרני שמש וחימום של תא חימום ממתכת כבדה וכהה לצורך קליטה ואגירה של החום.

בכבשן סולארי, נרתמת אנרגית השמש באמצעות מראה קעורה או מערך מראות ומרוכזת על נקודת מוקד, שבה ניתן להגיע לטמפרטורות של אלפי מעלות צלזיוס. טמפרטורה זו, מאפשרת התכה של מתכות.

ארובה סולארית (הנקראת גם ארובה תרמית) קיימת כבר מאות שנים והיא נועדה לשפר את האוורור הטבעי בתוך מבנים. היא עושה זאת בעזרת טכניקה של חימום אוויר באמצעות אנרגיה סולארית פאסיבית והסעתו באופן אנכי.

בדודי השמש הידועים, נאגרים מים חמים לשימוש ביתי או לשימוש בתעשייה קלה. המים מחוממים באמצעות משטחים כהים שעל פניהם הם מוזרמים.

אנרגיה תרמו סולארית בישראל

כבר בשנות השמונים נבנה במכון ויצמן מגדל שמש, בו מיוצר חשמל בהספק של כ-3 מגווה וואט. לאחרונה נוסף למגדל קולט שמש בטכנולוגיה מהפכנית, לצורך ניצול מיטבי של השמש בדרכים שונות. כמו כן, במכון ויצמן מפתחים טכנולוגיה של קולטני חום במחטים העשויים חומר קרמי ומיועדים לחימום אוויר לצורך הנעת טורבינת גז. חושב גם לזכור כי בישראל, המבורכת באור שמש רב יחסית, נפוץ מאד השימוש בדודי שמש.

יתרונותיה של האנרגיה התרמו סולארית ברורים ורבים. ראשית כל, מדובר על אנרגיה ירוקה, אשר ידידותית לסביבה. שנית, לאחר ההשקעה הראשונית בהקמת המערך הדרוש, הפקתה של אנרגיה זו - זולה ביותר. החיסרון העיקרי של אנרגיה תרמו סולארית, הוא המגבלה על ההספק שניתן להפיק כתוצאה מזמינותו של אור השמש. אור זה אינו זמין בזמנים של לילה, ימים מעוננים, קווי רוחב צפוניים או דרומיים מדי ואזורים מוצלים ועוד.