להבין מהי אנרגיה סולארית, לדעת את ההבדלים בין כל סוג ולדעת מה הכי משתלם
מהי אנרגיה סולארית?
אנרגיה סולארית היא אנרגיה אלקטרומגנטית שמקורה היא השמש. ניתן להפוך אותו לאנרגיה תרמית או חשמלית ולהשתמש בו בשימושים שונים. שתי הדרכים העיקריות לרתום אנרגיה סולארית הן ייצור חשמל וחימום מים סולאריים.
לייצור אנרגיה חשמלית משתמשים בשתי מערכות: ההליותרמית, בה ההקרנה מומרת תחילה לאנרגיה תרמית ואחר כך לאנרגיה חשמלית; ופוטו וולטאית, בה ממירים קרינת שמש ישירות לאנרגיה חשמלית.
אנרגיה הליוטרמית או אנרגיה סולארית מרוכזת (CSP)
על פי נתוני משרד המכרות והאנרגיה, לברזיל יש כ- 70% מהמטריצה החשמלית שלה המבוססת על אנרגיה הידראולית, ולאחרונה מקורות אנרגיה אחרים, כמו ביומסה, רוח וגרעין קיבלו תמריצים.
- מהו כוח הידרואלקטרי?
לנוכח תנאים הידרולוגיים שליליים, עם תקופות בצורת ממושכות יותר ויותר, אנרגיה הליוטרמית מציגה את עצמה כחלופה. יתרה מכך אם ניקח בחשבון שתקופות בצורת קשורות לפוטנציאל סולארי מוגבר עקב הפרעות עננות נמוכות וקרינת שמש אינטנסיבית יותר.
ישנם מספר סוגים של אספנים והבחירה בסוג המתאים תלויה ביישום. הנפוצים ביותר הם: הגליל הפרבולי, המגדל המרכזי והדיסק הפרבולי.
איך זה עובד?
אספני אנרגיה סולארית הליוטרמית הם מכשירים הלוכדים קרינת שמש וממירים אותה לחום, ומעבירים חום זה לנוזל (אוויר, מים או נפט, באופן כללי). לאספנים משטח מחזיר, המכוון קרינה ישירה למוקד, שם נמצא מקלט. לאחר שהחום נספג, הנוזל זורם דרך המקלט.
אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית
אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית היא זו בה קרינת השמש הופכת ישירות לאנרגיה חשמלית, מבלי לעבור את שלב האנרגיה התרמית (כפי שהיא תהיה במערכת ההליותרמית).
איך זה עובד?
תאים פוטו-וולטאיים (או תאי אנרגיה סולארית) עשויים מחומרים מוליכים למחצה (בדרך כלל סיליקון). כאשר התא נחשף לאור, חלק מהאלקטרונים בחומר המואר קולט פוטונים (חלקיקי אנרגיה הנמצאים באור השמש).
האלקטרונים החופשיים מועברים על ידי מוליך למחצה עד שהם נמשכים על ידי שדה חשמלי. שדה חשמלי זה נוצר באזור בו החומרים מצטרפים, בגלל הבדל בפוטנציאל החשמלי בין חומרי מוליכים למחצה אלה. האלקטרונים החופשיים מוציאים מתאי האנרגיה הסולארית וזמינים לשימוש בצורה של אנרגיה חשמלית.
בניגוד למערכת ההליותרמית, המערכת הפוטו-וולטאית אינה מצריכה קרינת שמש גבוהה כדי לתפקד. עם זאת, כמות האנרגיה הנוצרת תלויה בצפיפות העננים, כך שמספר עננים נמוך יכול לגרום לייצור חשמל פחות בהשוואה לימים פתוחים לחלוטין.
יעילות ההמרה נמדדת על פי שיעור קרינת השמש על פני התא המומר לאנרגיה חשמלית. בדרך כלל, התאים היעילים ביותר מספקים יעילות של 25%.
על פי המשרד לאיכות הסביבה, הממשלה מפתחת פרויקטים לייצור אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית בכדי לספק את דרישות האנרגיה של יישובים כפריים ומבודדים. פרויקטים אלה מתמקדים בתחומים מסוימים כגון: שאיבת מים לאספקה ביתית, השקיה וגידול דגים; תאורת רחוב; מערכות לשימוש קולקטיבי (חישמול בתי ספר, מרכזי בריאות ומרכזים קהילתיים); טיפול ביתי.
ניצול תרמי
דרך נוספת להשתמש בקרינת השמש היא חימום תרמי. חימום תרמי מאנרגיה סולארית יכול להיעשות בתהליך ספיגת אור השמש על ידי קולטים, המותקנים בדרך כלל על גגות הבניינים והבתים (המכונים פאנלים סולאריים).
מכיוון ששכיחות קרינת השמש על פני כדור הארץ נמוכה, יש צורך להתקין כמה מטרים רבועים של קולטים.
לפי הסוכנות הלאומית לאנרגיה חשמלית (אנל), כדי לספק את אספקת המים המחוממים בבית מגורים של שלושה עד ארבעה תושבים, נדרשים 4 מ"ר אספנים. למרות שהביקוש לטכנולוגיה זו הוא בעיקר מגורים, יש גם עניין של מגזרים אחרים, כגון מבני ציבור, בתי חולים, מסעדות ובתי מלון.
אם אתה מעוניין להתקין מערכת חימום סולארית בביתך עיין במדריך להתקנת אנרגיה סולארית בבית.
יתרונות וחסרונות של אנרגיה סולארית?
אנרגיה סולארית נחשבת למקור אנרגיה מתחדש ובלתי נדלה. בניגוד לדלקים מאובנים, תהליך ייצור החשמל מאנרגיית השמש אינו פולט דו תחמוצת הגופרית (SO2), תחמוצות החנקן (NOx) ופחמן הדו חמצני (CO2) - כולם גזים מזהמים עם השפעה מזיקה על בריאות האדם. וזה תורם להתחממות כדור הארץ.
אנרגיה סולארית מוצגת גם כיתרון בהשוואה למקורות מתחדשים אחרים, כגון הידראוליים, מכיוון שהיא דורשת שטחים נרחבים פחות מההידרואלקטרית.
התמריץ לאנרגיה סולארית בברזיל מוצדק על ידי הפוטנציאל של המדינה, שיש בה שטחים גדולים עם קרינת שמש תקרית והיא קרובה לקו המשווה.
האזורים הצחיחים למחצה של צפון מזרח ברזיל הם אידיאליים לייצור אנרגיה הליוטרמית, מכיוון שהם עומדים בתנאים של קרינת שמש גבוהה וגשם נמוך.
עם זאת, החיסרון של אנרגיה הליוטרמית הוא שלמרות שהיא אינה דורשת אזורים נרחבים כמו סכרים הידרו-אלקטריים, היא עדיין דורשת שטחים גדולים. לכן, חיוני שנעשה ניתוח של האתר המתאים ביותר להשתלה, שכן יהיה דיכוי הצמחייה. בנוסף, כאמור, המערכת ההליוטרמית אינה מתאימה לכל האזורים, מכיוון שהיא נחשבת לסירוגין למדי.
חוסר התלות בהקרנה גבוהה הוא יתרון גדול של המערכת הפוטו וולטאית, התורמת להפיכתה לחלופה.
במקרה של אנרגיה פוטו-וולטאית, החיסרון המוזכר לרוב הוא עלות היישום הגבוהה והיעילות הנמוכה של התהליך, המשתנה בין 15% ל -25%.
עם זאת, נקודה חשובה ביותר שיש לקחת בחשבון בשרשרת הייצור של המערכת הפוטו-וולטאית היא ההשפעה החברתית הסביבתית הנגרמת על ידי חומר הגלם הנפוץ ביותר להרכבת תאים פוטו-וולטאיים, סיליקון.
כריית סיליקון, כמו כל פעילות כרייה אחרת, משפיעה על האדמה ומי התהום באזור ההפקה. בנוסף, חיוני כי לעובדים יהיו תנאים מקצועיים טובים על מנת למנוע תאונות בעבודה והתפתחות מחלות מקצוע. הסוכנות הבינלאומית לחקר הסרטן (Iarc) מציינת, בדו"ח, כי סיליקה גבישית היא סרטנית ועלולה לגרום לסרטן ריאות כאשר היא נשאפת כרונית.
הדו"ח של משרד המדע והטכנולוגיה מצביע על שתי נקודות חשובות נוספות הקשורות למערכת הפוטו וולטאית: יש לסלק כראוי את סילוק הלוחות מכיוון שיש בהן פוטנציאל לרעילות; וגם מיחזור של לוחות פוטו-וולטאיים לא הגיע עד כה לרמה מספקת.
נקודה חשובה נוספת היא שלמרות שברזיל היא היצרנית השנייה בגודלה של סיליקון מתכתי בעולם, שנייה רק בסין, הטכנולוגיה לטיהור סיליקון ברמת השמש עדיין נמצאת בשלב הפיתוח. בעיה שזוהתה לאחרונה, במיוחד בצמחים הליוטרמיים, היא שריפת ציפורים שלא בכוונה העוברת באזור.
לכן, למרות שהיא מתחדשת ואינה פולטת גזים, אנרגיית השמש עדיין עומדת בפני מכשולים טכנולוגיים וכלכליים. אף על פי שהיא מבטיחה, אנרגיה סולארית תהפוך לכדאית כלכלית רק באמצעות שיתוף פעולה בין המגזר הציבורי והפרטי, ובהשקעה במחקר לשיפור הטכנולוגיות המקיפות את תהליך הייצור, מטיהור סיליקון ועד סילוק תאים פוטו-וולטאיים.
