אנרגיה סולארית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

מראות לקליטת אנרגיה סולארית על גג בית

אנרגיה סולארית היא אנרגיה שמקורה בקרינת השמש.

אנרגיה זו נחשבת למקור האנרגיה החלופי הטוב והנקי ביותר. אנרגיה זו נמצאת בשפע, עד פי 10,000 מהתצרוכת העולמית הנוכחית, וצריך רק למצוא דרכים יעילות להשתמש בה. מדינת ישראל הינה אחת המדינות המתקדמות בניצול אנרגיית השמש, אבל בשנים האחרונות היא מפגרת אחרי מדינות מפותחות שאפשרות ניצולת השמש נמוכה בהרבה אצלם.

החלוקה הבסיסית לשימוש באנרגיה סולארית היא:

קולטי שמש, ההופכים אנרגיית שמש לאנרגיית חום. (דודי שמש, הפעלת טורבינות)
תאי שמש, ההופכים אנרגיית שמש ישירות לאנרגיה חשמלית.
מערכות פוטו-כימיות בהן אנרגיית השמש מבצעת פעילות כימית, למשל שחרור גז שיכול להיות חומר בעירה.

[עריכה] 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 (כ95% מבתי האב), שחוסכים כ-3%-4% מתצרוכת החשמל. על פי החוק הישראלי כל בית חדש שנבנה חייב להיות מצוייד בקולטי שמש. מאידך מפעלי תעשיה אינם מחוייבים לחמם מים באמצעות קולטי שמש ומעדיפים את הפתרון הנוח יותר של שימוש במזוט.

[עריכה] תחנת כוח פוטו-וולטאית

המרה ישירה של אנרגיית השמש לחשמל נעשית באמצעות תא פוטו-וולטאי (תא שמש), שהוא תא שעשוי לרוב מסיליקון בטכנולוגיה של עשיית שבבים, בנוי מסרט מוליך למחצה הנתון בין שתי אלקטרודות. בחשיפה לאור האלקטרונים ניתקים ממקומם ויוצרים תנועה חשמלית. הניצולת של תא כזה היא נמוכה, (כ-15 אחוז) ומחירו יקר, בשל טכנולוגית הייצור המורכבת שלו.

במרכז הלאומי לאנרגיית השמש באוניברסיטת בן גוריון, נערכים מחקרים בתחום הסולרי-תרמי והפוטוולטאי, העוסקים בין השאר בתא פוטו-וולטאי מבוסס פחמן, ובייצור חשמל פוטו-וולטאי באמצעות שימוש במראה מרכזת גדולה. הציפיות הן שמחקרים אלו יבשילו בעשור הבא לכדי מערכות זולות והמוניות לייצור חשמל מאנרגיית שמש.

[עריכה] תחנת כוח סולארית קיטורית

דרך נוספת היא להמיר את קרינת השמש לקיטור ולהניע באמצעותו טורבינות שייצרו חשמל. שיטה זו נראית מבטיחה ומחיר החשמל בשיטה זו עשוי להגיע למחירו בשיטות הקיימות היום. חברות ישראליות שפיתחו טכנולוגיות לתחנות כוח סולאריות הן אורמת וסולל מערכות סולאריות (לוז לשעבר), שאף הקימה 8 תחנות כוח כאלו בקליפורניה שתפוקתן הכוללת עומדת על 350 מגה-וואט חשמל.

בשנות השמונים נבנה במכון ויצמן למדע מרכז סולארי הידוע בכינוי מגדל השמש. סביב המגדל נבנו 64 מראות קעורות עוקבות שמש (הליוסטטים) הקולטות ומרכזות את אור השמש לעבר המגדל. תפוקת המגדל הכוללת היא כ-3 מגה-וואט חשמל.
על בסיס המגדל נבנה בשנים האחרונות קולט שמש יחודי ומהפכני, המאפשר לרכז את אור השמש ולהגיע לטמפרטורות גבוהות - 1200 מעלות ויותר, בלחץ של 25 אטמוספרות.
על בסיס הדגם הזה בונות חברות אורמת טורבינות ורותם תעשיות ומקדונלד-דגלאס האמריקנית, תחנת כוח ניסיונית (כ- 250 קילוואט), שיכולה לספק תצרוכות חשמל של שכונת מגורים.

[עריכה] ארובות שרב

עיקרו של רעיון ארובת השרב הוא הפקת אנרגיית רוח מלאכותית בתוך מבנה סגור. לפי יוזמה זו, יש לבנות ארובה ענקית במקום חם, יבש, וקרוב לים, בצורת צינור אנכי, בגובה של כקילומטר וברוחב של כחמש מאות מטרים. מי ים יישאבו לראש המגדל וירוססו על האוויר החם שיתקרר וינוע מטה במהירות שתגיע עד כ-80 קמ"ש. האוויר יניע טורבינות לייצור חשמל, וייצא דרך פתחים מיוחדים שבבסיס המגדל.

הגה את הרעיון פיליפ קרלסון בשנת 1975. התחום פותח ונחקר בארץ בטכניון על ידי פרופ' דן זסלבסקי ונעשו עליו כ-20 מחקרי דוקטורט. על פי פרסומי הטכניון, "ארובת השרב" תהיה מסוגלת לייצר כ- 12% מהצריכה של מדינת ישראל בנתוני 2004. ובנוסף לכך היא תתפיל כמוצר-לוואי כ-200 מיליון קוב מים בשנה בעלות של כ-50 סנט לממ"ק. עלות הפרויקט מוערכת ב-1.2 מיליארד דולר. וכושר ייצור החשמל שלו הוא כ-4 מיליארד קילוואט לשעה. כיום הטכניון מקיים משא ומתן לבניין ארובת שרב בהודו.

חסרונות שיטה זו הן: מחירה הרב, חוסר המודולריות שלה, חוסר ההתנסות בפועל עם מבנים בסדר גודל דומה.

[עריכה] מגדל סולארי

כמו ב"ארובות השרב", רעיון ה"מגדל הסולארי" נועד להפיק אנרגית רוח מלאכותית בתוך מבנה סגור, תוך ניצול העיקרון הפיזיקלי הקובע שאוויר חם נע למעלה. ממציא המגדל הוא המהנדס הגרמני שלייך ברגרמן, שכבר בנה מגדל הדגמה 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 בתי אב. עלותו מוערכת ב-56 מיליוני דולרים. מגדל זה מזכיר את ארובות השרב, שבו האויר זורם בכיוון הפוך. ויתרונו נעוץ בכך, שאין בו תלות במים ומחירו נמוך בהרבה ממחיר ארובות השרב הישראלית.

[עריכה] שוקת מראות פרבולית

בשיטה זו קרני השמש ממוקדות על ידי מראות בחתך פרבולי, על צינור הממוקם במוקד המראות. כשמו, למערכת המראות צורה כללית של שוקת באורך שמגיעה למאה מטר ורוחב של מספר מטרים. בצינור מוזרם נוזל מעביר חום המעביר את החום הנקלט אל מערכת טורבינות קיטור. מכלול המראות והצינור עוקבים אחרי תנועת השמש באמצעות מנוע. במדבר מויאב שבקליפורניה בארצות הברית, קיימות תחנות כוח בשיטה זו, אשר מפיקות 310 מגה-ווט חשמל. תחנות אלו הוקמו על ידי החברה הישראלית לוז אשר פורקה בשנת 1991.

[עריכה] התפתחויות בארץ

אף שבארץ ישנו מחקר ופיתוח ער ומתקדם, היישום של שימוש במקורות אנרגיה סולרים, למעט השימוש בדודי שמש הוא מועט, ועויינותה של חברת החשמל לרעיון לא מסייעת בקידומו. בשנת 2001 הכריז שר התשתיות הלאומיות אביגדור ליברמן על הקמת תחנת כוח סולארית באזור דימונה, אבל עד סוף 2004, תוכנית זו לא החלה להתממש כלל. בתחילת 2004 הכריזה המועצה הארצית למתאר ובניה על תוכנית מתאר לתחנת כוח סולרית באזור אשלים, שבשלב הראשון תוקם בעלות של 220-250 מיליון דולר, תשתרע על שטח של 1,800 דונם ותייצר 100 מגה-וואט חשמל. בסוף 2005 משרד התשתיות עדיין נערך להקמת תחנת הכוח ועדיין לא פרסם מכרז להקמת התחנה. בנוסף לתחנת כוח סולרית, ישנו רעיון להקים ארובת שרב בערבה, וישראל החלה להקצות שטח לעניין, אבל מימון להגשמת רעיון זה נכון לסוף 2005, אין.

[עריכה] יתרונות וחסרונות

היתרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית

עצמאות בהפקת חשמל, חוסר תלות במקורות דלק מתכלים ובמדינות המפיקות אותם, כמו התלות בעליית מחירי הדלקים.
הפקת אנרגיה נקיה שאיננה פוגעת בסביבה.
אנרגית השמש אינה מתכלה כמו מקורות אנרגיה המתבססים על דלק.

החסרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית כיום:

מחירה הגבוה (פי כארבעה ממחיר הפקת אנרגיה רגילה, אם כי יש לציין שככל שיכלו מקורות הדלק המחיר יצטמצם)
הפקת אנרגיה לא סדירה בימים מעוננים ובלילה.
תפיסת שטח רב יחסית להפקת חשמל בשיטה הישנה.