אנרגיה סולארית - ניצול קרני השמש
אנרגיה סולארית היא אנרגיה חלופית ומתחדשת הנוצרת על ידי קרינת השמש. קרינת השמש היא, למעשה, אחד ממקורות החיים החשובים ביותר על פני כדור הארץ.
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.
עם זאת, לאורך השנים התפתחו שיטות שונות לניצול ולשימוש באנרגיה הבלתי מתכלה של קרינת השמש. באמצעות מתקני אנרגיה סולארית שונים ניתן היום להמיר את קרינת השמש ולהפוך אותה לחשמל או לחום.
יתרונות וחסרונות באנרגיה סולארית
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.
2.דוגמאות לאנרגיה סולארית
מתקן חימום למים באמצעות אנרגיה סולרית. על־פי החוק הישראלי כל בית חדש שנבנה חייב להיות מצויד בקולטי שמש, ואכן כ־95% מבתי האב משתמשים בדוד שמש לחימום המים ובכך חוסכים כ־3-4 אחוז מתצרוכת החשמל.
![]()
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.
![]()
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" וסולל"
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[2].
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.
3. אנרגיה סולארית בישראל.
הדו"ח האחרון שפורסם בדצמבר 2009 בועידת קופנהגן, מעריך את מדיניות השימוש באנרגיה סולארית בשש עשרה מדינות בעולם. למרות שיפור מהדו"ח הקודם של יפן, יוון, סין ואיטליה, גרמניה היא המדינה היחידה שהשיגה ציון A ) A- לייתר דיוק ) ולכן מובילה את הדו"ח.
הדו"ח מעריך באופן עצמאי את המדיניות הסולארית של כל המדינות המופיעות בו. מטרת דירוג המדינות וקביעת ציון לכל אחת מהן היא להעלות מודעות בקרב קובעי המדיניות, הפוליטיקאים, דעת הקהל הציבורית והתקשורת לאיכות הסביבה בכלל ולניצול אנרגיית השמש בפרט. השקעה במשאב הטבע שמש, תגרום לצמיחה כלכלית תוך הפחתת הנזק הסביבתי, פליטת גזי החממה וההתחממות הגלובלית שנגרמים כתוצאה משימוש באנרגיות חלופיות כמו גז, פחם ונפט הנפוצות יותר היום. מדינות שזוכות לציונים נמוכים יותר מבינות כי המדיניות הירוקה הננקטת אינה ירוקה מספיק לעומת היכולות הפוטנציאליות ועליהן למצוא דרכים לייעל את השימוש באנרגיית השמש. הדו"ח האחרון מראה כי גם המדינות המובילות את הרשימה מקבלות ציון נמוך יחסי כך שלעולם כולו יש עוד דרך ארוכה להתקדם.
על פי הדו"ח 2 מדינות נכשלו, 6 מדינות שיפרו את ציונם, ו- 2 מדינות התקדמו באופן לא משמעותי במיוחד, שישראל היא אחת מהן.
המצב ישראל:
הדו"ח אינו מתייחס כלל לשימוש באנרגיה סולארית לשימוש אישי בבתי אב. אמנם דודי שמש המספקים מים חמים לשימוש פרטי נראו לראשונה בישראל, וכ- 95% מהדירות והבתים בארץ ביצעו התקנת דודי שמש, אך התעשייה היא זו שגורמת לשימוש מינימאלי של פחות מאחוז אחד באנרגיית השמש מכלל האנרגיה בישראל.
בניתוח מדיניות האנרגיה הסולארית בישראל, נוטים לשבח את מדיניות בתי הספר המחנכים לאנרגיה ירוקה ואת חברת החשמל המיידעת את לקוחותיה בדיוור ישיר על דרכים לחסכון בחשמל אך הטענה העיקרית שנשמעת היא שהשימוש באנרגיית השמש נעשה בעיקר מבעיות של חוסר נגישות של רשת קווי חשמל לאזורים נידחים ומרוחקים ולכן שימוש בקולטני שמש לייצור חשמל מועדף מבחינה כלכלית. עד 2008 לא ניתנו תמריצים להקמת אמצעים לייצור אנרגיה חלופית ולכן רק עסקים בגודל בינוני או בתי מגורים פנו לתחליף הידידותי יותר לסביבה. אמנם בהשוואה למדינות אחרות השימוש הכמותי באנרגיה תמיד יהיה נמוך יותר, אך הנתונים ביחס לנפש ולגודל גיאוגרפי ממקמים את ישראל בחצי התחתון של הדו"ח.
יחד עם זאת,
אנרגיה סולארית בעולם
מדינות רבות בעולם הבינו כבר לפני שנים רבות את הפוטנציאל הגלום בשימוש באנרגיה סולארית כשהחלו בסבסוד ייצור החשמל המופק מתוך כוונה לעודד ולהמריץ את האוכלוסייה המקומית לעבור לשימוש בחשמל המיוצר על ידי אנרגיה כזו. אחד החלוצים ומובילי הדרך במאבק על שימוש באנרגיה ירוקה בכלל ואנרגיה סולארית בפרט, היה סגן נשיא ארה"ב לשעבר אל גור שביחד עם צוות המדענים הממשלתי לחקר שינוי אקלים, זכו בפרס נובל לשלום בשנת 2007 בעבור פעילותם למניעת תופעת התחממות כדור הארץ. במאמר שלפניכם נוכל לראות את ההתפתחות הדרמטית וההשקעה העצומה שמשקיעות מדינות בעולם וגם בישראל על מנת לקדם את הנושא.
בוותיקן שבאיטליה החלו בתכנון פרויקט סולארי בהיקף של מאות מיליוני יורו במסגרתו תוקם חווה סולארית שתהיה המתקן הסולרי הגדול ביותר באירופה. בספרד מפעילים כיום את תחנת הכוח הסולארית הגדולה בעולם ובגרמניה הציבה הממשלה יעד המגובה באישור ותקציב שעד שנת 2020, 30% מסך האנרגיה המיוצרת תהיה מאנרגיה מתחדשת.
על פי הדו"ח 2 מדינות נכשלו, 6 מדינות שיפרו את ציונם, ו- 2 מדינות התקדמו באופן לא משמעותי במיוחד, שישראל היא אחת מהן.
המצב ישראל:
הדו"ח אינו מתייחס כלל לשימוש באנרגיה סולארית לשימוש אישי בבתי אב. אמנם דודי שמש המספקים מים חמים לשימוש פרטי נראו לראשונה בישראל, וכ- 95% מהדירות והבתים בארץ ביצעו התקנת דודי שמש, אך התעשייה היא זו שגורמת לשימוש מינימאלי של פחות מאחוז אחד באנרגיית השמש מכלל האנרגיה בישראל.
בניתוח מדיניות האנרגיה הסולארית בישראל, נוטים לשבח את מדיניות בתי הספר המחנכים לאנרגיה ירוקה ואת חברת החשמל המיידעת את לקוחותיה בדיוור ישיר על דרכים לחסכון בחשמל אך הטענה העיקרית שנשמעת היא שהשימוש באנרגיית השמש נעשה בעיקר מבעיות של חוסר נגישות של רשת קווי חשמל לאזורים נידחים ומרוחקים ולכן שימוש בקולטני שמש לייצור חשמל מועדף מבחינה כלכלית. עד 2008 לא ניתנו תמריצים להקמת אמצעים לייצור אנרגיה חלופית ולכן רק עסקים בגודל בינוני או בתי מגורים פנו לתחליף הידידותי יותר לסביבה. אמנם בהשוואה למדינות אחרות השימוש הכמותי באנרגיה תמיד יהיה נמוך יותר, אך הנתונים ביחס לנפש ולגודל גיאוגרפי ממקמים את ישראל בחצי התחתון של הדו"ח.
יחד עם זאת,
אנרגיה סולארית בעולם
מדינות רבות בעולם הבינו כבר לפני שנים רבות את הפוטנציאל הגלום בשימוש באנרגיה סולארית כשהחלו בסבסוד ייצור החשמל המופק מתוך כוונה לעודד ולהמריץ את האוכלוסייה המקומית לעבור לשימוש בחשמל המיוצר על ידי אנרגיה כזו. אחד החלוצים ומובילי הדרך במאבק על שימוש באנרגיה ירוקה בכלל ואנרגיה סולארית בפרט, היה סגן נשיא ארה"ב לשעבר אל גור שביחד עם צוות המדענים הממשלתי לחקר שינוי אקלים, זכו בפרס נובל לשלום בשנת 2007 בעבור פעילותם למניעת תופעת התחממות כדור הארץ. במאמר שלפניכם נוכל לראות את ההתפתחות הדרמטית וההשקעה העצומה שמשקיעות מדינות בעולם וגם בישראל על מנת לקדם את הנושא.
בוותיקן שבאיטליה החלו בתכנון פרויקט סולארי בהיקף של מאות מיליוני יורו במסגרתו תוקם חווה סולארית שתהיה המתקן הסולרי הגדול ביותר באירופה. בספרד מפעילים כיום את תחנת הכוח הסולארית הגדולה בעולם ובגרמניה הציבה הממשלה יעד המגובה באישור ותקציב שעד שנת 2020, 30% מסך האנרגיה המיוצרת תהיה מאנרגיה מתחדשת.
המיזם הסולארי לא עצר ביבשת אירופה. ביפן מוכיחים לנו שהביטוי "יש חדש תחת השמש" מעולם לא היה רלוונטי יותר ובמסגרתו החליטה ממשלת יפן להמריץ את התושבים המקומיים לרכוש מערכות סולאריות. במסגרת התמריצים הוחלט על סבסוד מחירי רכישת המערכות הסולאריות בהיקף של 50% ממחירם המקורי.
בארה"ב החליטה קליפורניה הנחשבת למדינה בעלת הביקוש הגבוה ביותר לקולטים, לתת תמריצים בשווי של 3 מיליארד דולר במהלך העשור הקרוב לרוכשי המערכת ובמקסיקו החליט הממשל על הקצאה של 105 מיליון דולר על מנת לספק חשמל לאזורים כפריים באמצעות אנרגיה סולארית.
גם אצלנו בישראל הבינו את הפוטנציאל הגלום בייצור חשמל סולארי. בשנת 2008 נחתם הסכם מול חברת חשמל המבטיח לרוכשי המערכת הסולארית לנצל את החשמל המיוצר על ידם ולמכור לחברת חשמל במחיר הגבוה יותר משמעותית לתקופה של 20 שנה. בישראל ישנה תנופת התקנות ומודעות הולכת וגוברת לשימוש באנרגיה ירוקה בכלל ובאנרגיה סולארית בפרט. גם מבחינת פיתוחים בתחום הסולארי מדינת ישראל לא מפגרת מאחור: חברת זנית בשיתוף אוניברסיטת בן גוריון מפתחת קולטים סולארים המייצרים תפוקה גבוהה יותר על ידי ניצול שטח קטן יותר ותוך שימוש משולב של אנרגיית חשמל ואנרגיה תרמית.
![]()
בארה"ב החליטה קליפורניה הנחשבת למדינה בעלת הביקוש הגבוה ביותר לקולטים, לתת תמריצים בשווי של 3 מיליארד דולר במהלך העשור הקרוב לרוכשי המערכת ובמקסיקו החליט הממשל על הקצאה של 105 מיליון דולר על מנת לספק חשמל לאזורים כפריים באמצעות אנרגיה סולארית.
גם אצלנו בישראל הבינו את הפוטנציאל הגלום בייצור חשמל סולארי. בשנת 2008 נחתם הסכם מול חברת חשמל המבטיח לרוכשי המערכת הסולארית לנצל את החשמל המיוצר על ידם ולמכור לחברת חשמל במחיר הגבוה יותר משמעותית לתקופה של 20 שנה. בישראל ישנה תנופת התקנות ומודעות הולכת וגוברת לשימוש באנרגיה ירוקה בכלל ובאנרגיה סולארית בפרט. גם מבחינת פיתוחים בתחום הסולארי מדינת ישראל לא מפגרת מאחור: חברת זנית בשיתוף אוניברסיטת בן גוריון מפתחת קולטים סולארים המייצרים תפוקה גבוהה יותר על ידי ניצול שטח קטן יותר ותוך שימוש משולב של אנרגיית חשמל ואנרגיה תרמית.
