יצור חשמל סולארי

מדוע יש צורך בחשמל סולארי?

החל משנת 1830 בקירוב, בעקבותיה של המהפכה התעשייתית, החלה האנושות בצריכת חשמל באופן קיומי. החשמל הלך ותפס מקום כה חשוב בחיי בני האדם, עד שהיום נדמה כי פשוט לא נוכל להסתדר בלעדיו. אמצעי התחבורה, אמצעי התאורה, החימום הביתי, מפעלי התעשייה, הטכנולוגיות החדשות והמחשבים - כל אלו צורכים חשמל בכמויות אדירות במהלך העידן המודרני.

נכון לימים אלו, הדרך הקונבנציונאלית בה אנו מייצרים חשמל היא על ידי שימוש בדלקי מאובנים. דלק מאובנים נקרא כך, היות והוא מבוסס על התאבנות של חומרים אורגניים מתחת לאדמה בתנאים אנאוקסיים (מחוסרי חמצן). הדלקים המאובנים המוכרים לנו הם הנפט (סולר ומזוט), פחם וגז טבעי.

על מנת לייצר חשמל, עוברים דלקים אלו תהליכי זיקוק, אשר הופכים אותם לחומרים בעירים. תהליכי הזיקוק כשלעצמם הם תהליכים מזהמים במיוחד. תהליכי הזיקוק וייצור החשמל מתבצעים בתחנות כוח של חברות החשמל ומשם מגיעה אלינו אספקת החשמל. מקור הזיהום העיקרי עליו מצביעות מדינות רבות כגורם עיקרי לזיהום האוויר, הם אותן תחנות חשמל המפיקות חשמל מדלקי מאובנים.

ייצור חשמל סולארי באמצעות אנרגיה סולארית

אנרגיה סולארית היא אנרגיה חלופית, והיא מוגדרת כך היות והיא יכולה להחליף את ייצור החשמל, באופן אשר אינו גורם לזיהום אוויר ואשר מוגדר כמקור אנרגיה "ירוק". כמו כן, אנרגיה סולארית היא אנרגיה מתחדשת, היות והיא מבוססת על מערכות המפיקות חשמל מקרני השמש (מאור השמש ליתר דיוק). משמעותה של אנרגיה מתחדשת היא בעובדה כי מקור האנרגיה המשמש להפקת החשמל אינו מתכלה, בניגוד לניצול אוצרות הטבע בדלקי מאובנים, אשר הולכים ואוזלים.

אנרגיה סולארית מופקת על ידי שתי שיטות עיקריות:

1. אנרגיה תרמו סולארית

2. אנרגיה פוטו ואלטאית

האנרגיה התרמו סולארית (עליה נפרט בהרחבה בהמשך) מבססת את עיקרי פעולתה על חימום של שמנים המשמשים לחימום מים המתאדים לקטור, ואילו האנרגיה הפוטו ואלטאית - מבססת את עיקרי פעולתה על יצירת זרם ישר בתוך תאים פוטו ואלטאיים, הנקראים גם תאי שמש.

ייצור חשמל תרמו סולארי

ייצור חשמל בשיטה התרמו סולארית היא שיטה וותיקה, המשמשת בעיקר בכדי לספק חשמל לערים שלמות. ברחבי העולם פזורות מספר לא מבוטל של תחנות כוח תרמו סולאריות, אשר מספקות חשמל ידידותי ולא מזהם לסביבה עבור ערים שלמות, על ידי שימוש באור השמש כמקור האנרגיה העיקרי.

תחנות כוח תרמו סולאריות עובדות כולן על עיקרון דומה, כאשר מראות קולטות את אור השמש, ומחממות נוזל תרמי אשר מביא לאידוי מים וליצירת קיטור. אותו קיטור ישמש, בסופו של דבר, לצורך סיבוב גל ( טורבינות) אשר מייצרות את החשמל.

השיטוח הנפוצות ליצירת חשמל ולהקמת תחנות כוח תרמו סולאריות להפקת חשמל הן:

• שימוש בשקתות פרבוליות, אשר במרכזן מותקן צינור המכיל נוזל תרמי

• מראות שטוחות

• מגדלי שמש

• צלחות פרבוליות

העיקרון המרכזי בכל השיטות הוא דומה, וכולן מצוידות במערכות המאפשרות להן לעקוב אחרי השמש בעודה בשמים, ולכוונן את עצמן למקסימום תפוקה במיקוד קרני השמש אל הנוזל התרמי אשר ישמש ליצירת הקיטור.

ייצור חשמל בשיטה הפוטו ואלטאית

תא פוטו ואלטאי, או תא השמש, עשוי מחומר מוליך למחצה וברוב המקרים מדובר על סיליקון. תא השמש בנוי משני שכבות של סיליקון, כאשר כל שכבה תכיל מעט מיסוד אחר, אשר מכיל מספר שונה של אלקטרונים. הריאקציות המתרחשות בעת פגיעת אור השמש על אותן שכבות סיליקון, יוצרות תנועה חשמלית. החשמל המופק מהתאים הפוטו ואלטאיים מגיע כזרם ישר.

קולטים סולאריים, מכילים למעשה שכבות רבות של תאים מסוג זה (50 תאים על פי רוב) ונקראים גם מודולים סולאריים. המודולים הסולאריים, בנויים באופן המאפשר להם עמידות גבוהה בפני תנאי מזג אוויר קשים וחשיפה ממושכת לאור השמש. משטח של עשרה מטרים רבועים של מודולים סולאריים, מסוגל להפיק חשמל סולארי בהספק של 1 Kwp, כמות חשמל המספיקה בדרך כלל לתפעול משק בית ממוצע.

בימים אלו אנו עדים למהפכה שקטה המתרחשת בייצור החשמל לצרכן הביתי. מתוך הכרה בחשיבות השימוש בחשמל סולארי, המדינות מעודדות את תושביהן להתקין מערכות פוטו ואלטאיות על גגות בתיהן, כאשר בתמורה לכך - תרכוש רשת החשמל הארצית במחירים גבוהים את החשמל הנוצר. כתוצאה מכך, ההשקעה במערכות פוטו ואלטאיות כמערכות לאספקת חשמל ביתי - מוגדרת כהשקעה סולידית ובטוחה, אשר מחזירה את עצמה בפרק זמן קצר יחסית ופוטרת את דיירי הבית מהתלות באספקת החשמל החיצונית.