אנרגיה סולארית

אנרגיה סולארית

אנרגיה סולארית  היא מקור של אנרגיה חלופית ומתחדשת שמקורה בקרינת השמש. היא מונעת מהטמפרטורה הקיימת לרדת לאפס מעלות, מונעת קיפאון של מקורות המים, ומאפשרת את המשך החיים על פני כדור הארץ ואת קיומם של מרבית התהליכים הטבעיים.

קרינת השמש המגיעה אל כדור הארץ היא בעוצמה רבה ביותר והיא מקור עשיר ובלתי נדלה של אנרגיה, שרק חלק קטן ממנו מנוצל היום.

עקב ההספק הגבוה של קרינת השמש על פני כדור הארץ יש לשיטה זו פוטנציאל להפוך למרכיב משמעותי בשוק האנרגיה העולמי.

מתקני אנרגיה סולארית ממירים את הקרינה האלקטרומגנטית שמגיעה מהשמש לאנרגיה תרמית או לחשמל.

השימושים של אנרגיה שמקורה בשמש הם מגוונים. ניתן להשתמש באנרגיה זו באופן ישיר למטרות חימום, אידוי וייבוש מזון, כמו למשל בישול בעזרת תנור שמש, בריכות אידוי להפקת מלחים וייבוש כביסה. באופן דומה, דודי שמש משמשים לחימום מים לצריכה ביתית. ריכוז קרינת השמש באמצעות מראות או עדשות מאפשר לעתים לנצל אותה טוב יותר, במיוחד לצרכים שבהם נדרשת טמפרטורה גבוהה. הגדלת הנצילות מתאפשרת גם באמצעות מתקני עקיבה, שעוקבים אחר תנועת השמש בשמים בשעות היום.

יתרונות השימוש באנרגיה סולארית

1. הפקת אנרגיה מקרינת השמש וממקורות שאינם מתכלים היא ידידותית לסביבה ואיננה כרוכה בשרפה וביצירת גזי חממה.

2. באמצעות שימוש בטכנולוגיה הפוטו - וולטאית ניתן לחסוך משאבי קרקע על ידי התקנה של קולטי שמש שונים על גגות הבתים.

3. השימוש באנרגיה זו מונע את התלות במשווקים חיצוניים ויוצר אפשרות להפיק חשמל באופן עצמאי.

4. היעדר התלות במדינות אחרות ובמקורות אנרגיה מתכלים, הוא יעיל יותר מבחינה כלכלית ואף מונע לאורך זמן את העלייה החדה במחירי הדלק בעולם.

5. אנרגית סולארית היא אנרגיה מתחדשת ובלתי מתכלה, בניגוד למקורות אנרגיה אחרים, כדוגמת פחם או דלק, שהשימוש בהם גורם להתדלדלות ואף לאורך זמן גם להתכלות מוחלטת של המאגרים הקיימים.

6. באמצעות אנרגיה סולארית ניתן לספק כמויות חשמל גדולות ביותר בהתאם לעקומת ביקוש החשמל הקיימת.

7. תחנת כוח סולארית יכולה לשמש להפקת אנרגיה למשך תקופות ארוכות ביותר ולא קיים חשש לירידה משמעותית ביכולת או בביצועים שלה לאורך שנים.

חסרונות השימוש באנרגיה סולארית

לצערנו, לצד היתרונות הרבים, לשימוש באנרגיה סולארית ישנם גם כמה חסרונות:

1. ההשקעה הכספית הראשונית בבניית תחנות כוח סולאריות ובהפקת חשמל היא גבוהה ביחס לתחנות הכוח הקונבנציונליות.

2. פעמים רבות כרוכה הבנייה של תחנות כוח או השימוש בטכנולוגיות אחרות בפגיעה בסביבה ובמשאבים הטבעיים. בניית תחנת כוח דורשת שימוש בחשמל, בטכנולוגיות ובחומרים הפוגעים בסביבה. גם השימוש בשטחים פתוחים במקומות שונים וניצולם לצורך בניית מתקנים ענקיים איננו תורם לשמירה על איכות הסביבה.

3. השימוש באנרגיה סולארית תלוי, מטבע הדברים, במחזוריות הטבע. מסיבה זו, הפקה של אנרגיה סולארית בימים מעוננים או גשומים ובשעות הלילה תהיה נמוכה בצורה משמעותית ביחס לימים שטופי שמש. עם זאת, ברבות מתחנות הכוח להפקת חשמל מאנרגיה סולארית ישנה טכנולוגיה ייחודית לאגירת קרני שמש או אפשרות להשתמש במקור אנרגיה נוסף לייצור חשמל.

4. תחנות כוח לאנרגיה סולארית משתרעות על שטח גדול מאוד ביחס לתחנות כוח קונבנציונליות בהן מופק החשמל מפחם, מגז או מדלק נוזלי.

בכדי להתגבר על חלק מהחסרונות שבשימוש באנרגיה סולארית, נעשים היום ניסיונות לשלב בין תחנות אנרגיה סולארית ובין תחנות אנרגית רוח. בשיטה זו ניתן לנצל גם את שעות הלילה ואת עונות החורף כדי לייצר חשמל.

בנוסף לכך, מושקעים מאמצים בבניית קולטי שמש בעלי שטח פנים גדול יותר ובשילוב רכיבים ננו-טכנולוגיים כדי להגדיל את תפוקת האנרגיה הנוצרת.

אנרגיה סולארית בישראל

ישראל הינה אחת המדינות המתקדמות בניצול אנרגיית השמש (בעיקר בזכות דודי השמש), אם כי בשנים האחרונות היא מפגרת אחרי מדינות מפותחות שאפשרות ניצולת השמש נמוכה בהרבה אצלן.

בישראל 325 יום בשנה של שמש חזקה ולפחות חצי משטחי המדינה בנגב מתאימים לבניית תחנות כוח סולאריות. השמש מאירה את השטח הזה בקרינה השווה ל-2,200 קילו-וואט לשעה למ"ר בכל שנה. לצורך העניין, לו היו ממירים רק 2.5 אחוז מן הקרינה הזאת לחשמל היינו מספקים את כל האנרגיה שצרכה מדינת ישראל ב- 2007.

כיום (מעודכן ל-2008) כ- 70% אחוז ממשק החשמל בישראל מבוסס על דלק גולמי ומוצריו, כ-25% ע"י שריפת פחם ופחות מ3% מאנרגיה סולארית. (השאר מגז טבעי ודלק מוצק).אבל המצב לאט לאט משתנה, חקיקה מעודדת של רשות החשמל מתחילת 2008 בדבר הפקת חשמל מהשמש היא צעד חשוב בכיוון. היעד כרגע הוא שעד שנת 2020 10% מצריכת החשמל של ישראל יופק מאנרגיות מתחדשות.

זה יפה אבל אפשר הרבה יותר בייחוד לאור הפוטנציאל האדיר שקיים בישראל הן מבחינת כמות ואיכות הקרינה והן מבחינת הידע ויכולות המחקר והפיתוח

אף שבישראל ישנו מחקר ופיתוח ער ומתקדם, היישום של שימוש במקורות אנרגיה סולארים, למעט השימוש בדודי שמש הוא מועט. 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.

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. הותקנו כ-105 מ"ר קולטים החוסכים כ-18 טון co2 בשנה. החיסכון בגז נאמד בכ-95,000 קילוואט לשנה והחזר ההשקעה הינו כ-4.5 שנים. בית מלון נוסף באילת שהתפרסם כמלון המפיק בעצמו את צריכת החשמל שלו בעזרת לוחות סולריים הוא מלון אורכידאה.

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). אף שהחברה פשטה רגל התחנות עדיין עובדות כיום ומופעלות על ידי חברת Florida Power & Light ואף מייצרות חשמל מעבר להספק הנקוב הודות לשיפורים טכנולוגיים הכוללים קולט חדש שפותח ומיוצר על ידי חברת סולל מבית שמש. לאחרונה הוקמה חברת הזנק בשם לוז 2 (נקראת כיום "ברייטסורס תעשיות ישראל"), אשר עובדת על פיתוחים נוספים בתחום.

חברות סולרג'ניקס ואורמת מיבנה הקימו תחנת כוח סולרית באריזונה עם טורבינה אורגנית (ORC) מתוצרת אורמת, כמו כן הוקמו בשנתיים האחרונות תחנות בנבאדה (64MW) ומספר תחנות בגודל 50MW בספרד. כיום יש תחנות נוספות בהליכי אישור והקמה בספרד וקליפורניה בהשתתפות חברת סולל.

בשנת 2001 הכריז שר התשתיות הלאומיות דאז, אביגדור ליברמן, על הקמת תחנת כוח סולארית באזור דימונה. תוכנית זו לא יצאה לפועל. בתחילת 2004 הכריזה המועצה הארצית לתכנון ובניה על תוכנית מתאר להקמת תחנה סולארית, במסגרתה נבחר מתחם אשלים, בסמוך לישוב אשלים שבשטח המועצה האזורית רמת הנגב. במרץ 2008 פרסם משרד התשתיות את השלב המקדים של מכרז למיון מציעים להקמת שתי תחנות סולאריות במתחם, אשר יתפרסו על שטח של כ-4,000 דונם ויספקו יחד כ-250 מגה-וואט חשמל, בהשקעה של כ-650 מיליון דולר.

בנוסף לתחנת כוח סולרית, ישנו רעיון ותיק של פרופ' דן זסלבסקי מהטכניון להקים ארובת שרב בערבה. מדינת ישראל החלה להקצות שטח לעניין, אך נכון לסוף שנת 2007 לא נמצאו מקורות מימון להקמת הפרויקט השאפתני.

ביוני 2008 אישרה רשות החשמל תקנות העוסקות בייצור חשמל על ידי תאים פוטו-וולטאים קטנים. התקנות מיועדות לעידוד התקנת מערכות סולאריות ביתיות וקובעות כי יינתן תעריף מיוחד לחשמל עודף שימכר לחברת החשמל בגובה של 2.04 שקל לקוט"ש.[2] מכיוון שהחשמל נמכר לצרכנים במחיר של כחצי ש"ח לקוט"ש מדובר בסיבסוד של כ-1.5 ש"ח לקוט"ש או 12.7 מיליון ש"ח לשנה למערכת של 1 מגה וואט. מסיבה זו מתפתח ענף כלכלי ליזמות ובניה של תחנות חשמל ביתיות, כביכול, המנצל את הסובסידיה לגריפת רווחים. באוגוסט באותה שנה אישרה הממשלה את ההצעה בדבר מחקר, פיתוח טכנולוגיות וייצור חשמל בתחום אנרגיה סולארית בישראל. במסגרת התוכנית יקים משרד התמ"ת באמצעות לשכת המדען הראשי מרכז טכנולוגי לאנרגיה מתחדשת בנגב בהשקעה של 70 מיליון ₪ על פני 5 שנים. [3] מדינת ישראל נמצאת בתחום של 220-260 וואט למ"ר

שימוש ביתי

·        שימוש באנרגיה תרמו סולארית בדודי שמש השימוש הקלאסי והנפוץ ביותר של האנרגיה הסולארית בפשטותה, הוא חימום מים. הדרך המוכרת לנו היא על ידי שימוש בקולטנים המורכבים על גגות הבתים, אשר הופכים את אנרגית השמש לאנרגיית חום ומחממים את המים הנמצאים בדודי השמש. השימוש בדודי שמש כל כך נפוץ, עד שלמעשה בחוק הישראלי נקבע כי כל בית חדש אשר יבנה, חובה כי יותקנו עליו מערכת קולטני שמש ודודים.

·        חשמל סולארי כחלופה לחשמל רגיל - השימוש באנרגיית השמש ליצירת חשמל וייעודו לשימוש הצרכן הביתי נקראת "חשמל סולארי". חשמל זה מהווה חלופה ריאלית ויעילה לאספקת החשמל שניתנת לנו על ידי ספקיות החשמל הקונבנציונאליות. השיטה המקובלת בכדי ליצור חשמל על ידי שימוש באנרגית השמש, היא בטעינת האנרגיה אל תוך תאי שמש, הנקראים בעגה המקצועית "תאים פוטו וולטאיים".

שימוש תעשייתי

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.

את האנרגיה הסולארית ניתן לנצל ישירות, או לאגור באמצעים פוטוכימיים בחומרים שונים, ולהפיק את האנרגיה מאוחר יותר במידת הצורך. באופן עקיף, אנרגיית השמש אחראית למגוון תהליכים שמביאים ליצירת מקורות אנרגיה שונים שנמצאים כיום בשימוש, כמו אנרגיית רוח, אנרגיה הידרואלקטרית ועוד. באופן דומה, אור השמש אפשר את חייהם של יצורים קדומים, שבמשך הזמן הפכו לנפט. דלק מאובנים זה משמש כיום את האנושות כמקור אנרגיה עיקרי.


תמונות מהארץ

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



מלון אורכידאה באילת הוא מלון שמפיק בעצמו את צריכת החשמל שלו על ידי לוחות סולריים (בתמונה, ניתן לראות חלק קטן מהם על גג המבנה המרכזי)





חדש בנגב: "מגדל אור" להפקת אנרגיה סולארית

שימוש בעולם

 

במדינות רבות בעולם הבינו שהעתיד שייך לאנרגיה הסולארית ולכן הכריזו על פרוייקטים רבים לעידוד מעבר מחשמל מזהם שמיוצר ע"י שריפה של נפט, פחם וגז טבעי לחשמל נקי שמיוצר מהשמש וכמו כן ממשלות רבות מסבסדות את יצרני החשמל הנקי בפרמיות נדיבות ונותנות תמריצים והטבות למשקי בית פרטיים.

·        פרויקט האנרגיה הסולארית החדש בהודו מתואר על ידי רבים כתוכנית השאפתנית ביותר בעולם כיום בתחום האנרגיה הסולארית. במסגרת תוכנית זו מתכוונים בהודו להקים מערכות סולאריות בהיקף של 20 ג'יגה וואט במהלך העשור הקרוב ולהגיע עד שנת 2050 לייצור חשמל בהיקף של 200 ג'יגה וואט!!! רק כדי לתת פרופורציה, כרגע כל העולם ביחד מייצר חשמל  מאנרגיה סולארית בהיקף של 14 ג'יגה וואט.

·        בספרד פועלת כיום תחנת הכוח הסולארית הגדולה בעולם בהיקף של 60 מגה וואט.

·        גרמניה, שהיא אינה מדינה שטופת שמש (רק שליש מקרינת השמש של ישראל), הפכה לאחת המובילות בהתקנת מערכות סולאריות בזכות מודעות ירוקה ותמריצי ממשלה. בגרמניה יש כיום 700,000 בתי אב המופעלים ע"י לוחות אנרגיה סולארית בהיקף ייצור של 1500 מגה-וואט העולה על זה של תחנת הכוח בחדרה. העיר פרייבורג, שבה יותר מ 100,000 תושבים, היא העיר הגרמנית בעלת הריכוז הגבוה ביותר של מערכות סולאריות לנפש. הענף הינו גורם צמיחה ראשון במעלה שייצר יותר מ- 700 מקומות עבודה חדשים במהלך עשר השנים האחרונות.

·        ממשלת יפן נוקטת צעדים לקידום שימוש באנרגיה סולארית לאספקת חשמל לבתים, באמצעות סובסידיות והקלות מסים. הצעדים הם תוצר של יוזמה עליה הכריז ראש הממשלה יאסואו פוקודה, והם כוללים קיצוץ עלות הרכישה של מערכת אנרגיה סולרית ב-50%.

·        באינדונזיה הוכנה תוכנית לבניית מיליון בית סולארים.

·        בשוויץ ישנה יוזמה לבניית 30,000 בתים סולארים.

·        באיטליה אישרה הממשלה בניית 100,000 בתים סולארים.

·        הוותיקן מבקש לקדם תוכנית סולארית שאפתנית במסגרתה תוקם חווה סולארית בהיקף של 500 מיליון אירו באזור מצפון לרומא. החווה המתוכננת צפוייה להיות המתקן הסולארי הגדול ביותר ברחבי אירופה. מתקן זה אמור להיות פרוייקט של 100 מגה-וואט שיספק אנרגיה ל40,000 בתים. בוותיקן הותקנה אשתקד פאנלים סולארים על מס' גגות.

·        בצרפת תסתיים בנייה של תחנת כוח סולארית עד שנת 2011 עם כושר ייצור של אנרגיה בהספק של 400 מגה-וואט.

·        צ'כיה בעיר ליטומריס, אנרגיה סולרית מספקת את צורכי האנרגיה של הבניינים הציבוריים, ומתוך שאיפה להרחיב את השימוש באנרגיה זו, מציעה העיר מענק של 1,500 יורו לבעלי נכסים המעוניינים להתקין פאנלים סולריים בבתיהם.

·        ארה"ב מבינה שהתעשייה חייבת תמריצים ממשלתיים ובקליפורניה, האחראית על 80% מהדרישה לאנרגיה סולארית, יחולקו תמריצים בשווי של 3 מיליארד דולר במהלך העשור הקרוב לעידוד התקנת פאנלים סולאריים.

·        שוק הסולאריים בבריטניה עמד ב-2007 על 149 מיליון אירו והוא גדל ב-33%. ככלל, היקף השוק הכולל לשימוש באנרגיה סולארית בבריטניה הוא בהיקף 6.24 מיליארד אירו - וגדל ב-46% בשנה.

·        המדינה המאוכלסת ביותר בעולם, סין, מתכננת את תחנת כוח הסולארית הגדולה ביותר בעולם אשר תייצר הספק של 1 ג'יגה וואט. התחנה אשר גודלה כפול מהתחנות הסולאריות הגדולות ביותר כיום, תהייה פוטו-וולטאית ותמוקם במדבר שטוף שמש.

להלן תמונות מהעולם

תמונה של "עץ סולארי" באוסטריה שעליו מורכבים תאים פוטו-וולטאיים הממירים את אור השמש לחשמל




תמונה של מגדל שמש "סולאר טו". מתקן שמייצר 10 מגהוואט חשמל במדבר מוהבי בארצות הברית



מכבסה בקליפורניה שעל גגה מורכבים קולטי שמש לחימום מים