חשמל ואנרגיה סולארית
בדף
זה, ננסה לתת מושג על מה אנחנו מדברים כשאנו אומרים "חשמל סולארי". יתכן
ותמצאו את ההסבר מסובך, אולם חשוב לזכור שזה הבסיס המדעי, והיישום - בסופו של דבר,
די פשוט ולא מסובך.
אם
אתם מחפשים מידע בנוגע להתקנת מערכת סולארית בביתכם, עברו בבקשה לדף המידע למתעניינים בהתקנת מערכת סולארית.
היכרות עם הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית
מהי
אנרגיה פוטו-וולטאית?
המלה
פוטוולטאי מורכבת מחיבור של שתי מילים - "פוטו" במשמעות אור
ו"וולטאי" במשמעות חשמל. מכאן, שהטכנולוגיה הפוטוולטאית היא מינוח מדעי
המשמש לתיאור של חשמל סולארי, המערב ייצור חשמל מאור.
סוד
התהליך הוא השימוש בחומר מוליך למחצה, המסוגל לשחרר אלקטרונים, אותם
חלקיקים שליליים אשר הם הבסיס לחשמל. החומר המוליך למחצה השכיח ביותר לשימוש
בטכנולוגיה הפוטו-וולטאית הוא צורן (סיליקון), יסוד הנמצא לרוב בחול.
תאים
פוטוולטאים (או תאי שמש) מכילים לכל הפחות שתי שכבות של מוליכים למחצה, אחת הטעונה
בחלקיקים חיוביים, והשנייה טעונה בחלקיקים שליליים. כאשר אור מאיר על המוליכים
למחצה, השדה החשמלי הנמצא בצומת שבין שתי השכבות גורם לזרם, היוצר זרם ישר. ככל
ששטף האור חזק יותר, כך זרם החשמל הנוצר חזק יותר.
לפיכך,
מערכת פוטו-וולטאית אינה זקוקה לאור בהיר וחזק בכדי לפעול. היא מייצרת חשמל גם
בימים מעוננים, כתלות בצפיפות העננים. כמובן שתנאי אור חזקים ייצרו יותר חשמל.
נציין כי יתכן גם מצב שבו יהיו רק מעט עננים, ועקב ההשתקפויות וההחזרות של האור
מהעננים, המערכת תייצר יותר חשמל מאשר ביום בהיר לגמרי!
מערכות
פוטו-וולטאיות שונות ממערכות תרמו-סולאריות, אשר בהן
היתרונות
בשימוש באנרגיית שמש
· הדלק בחינם!
· אין חלקים נעים,
היכולים להתפרק או להישבר.
· תחזוקה מינימ
· מערכת מודולארית
היכולה להיות מותקנת במהירות בכל מקום.
· אין רעש, אין פליטת
חלקיקים מזהמים ואין זיהום גזים לסביבה!
הטכנולוגיה
הפוטו-וולטאית
החלקים
החשובים ביותר במערכת פוטו-וולטאית הינם: התאים - אשר יוצרים את אבני
הבניין הבסיסיות, המודולים - אשר מאגדים ביחד מספר רב של תאים לתוך יחידה אחת,
והממירים - אשר הופכים את החשמל הנוצר לכזה הניתן לשימוש בצורה יומיומית.
תאים
פוטוולטאים נוצרים לרוב מסיליקון גבישי (crystalline silicon), הנפרס
ממטילים או המיוצר על גבי רצועות, או ב"שכבה דקה" (thin film) אשר שוקעו
בה שכבות דקות של סיליקון או חומרים אחרים במחיר זול במיוחד. הרוב הגדול של ייצור
המודולים בעולם עודנו בטכנולוגיה הוותיקה של סיליקון גבישי, יותר מ-80% מסך הייצור
העולמי. אולם, נראה כי בעתיד תחום טכנולוגיית ה"שכבה דקה", המבוסס על
סיליקון וחומרים אחרים, צפוי לתפוס נתח שוק גדול בהרבה מזה הקיים היום, וזאת הודות
לכך שטכנולוגיה זאת מציעה יתרונות נוספים כמו צריכת חומרי גלם נמוכה, משקל נמוך
ומראה חלק, נקי ואפילו שקוף!
צורן
גבישי
צורן
(סיליקון) גבישי (Crystalline
silicon) עודנו המרכיב הראשי של מודולים פוטו-וולטאים
המיוצרים בעולם. למרות שבכמה פרמטרים טכנולוגים הוא לא אידי
"שכבה
דקה"
מודולים
פוטו-וולטאים המבוססים על טכנולוגיית "שכבה דקה" (Thin film) נבנים
ע"י שיקוע של שכבות דקות ביותר של חומרים הרגישים לאור ע"ג משטחים
זולים, כמו זכוכית, פלדת אל-חלד או פלסטיק. רובו של תחום זה נמצא עדיין בפיתוח,
אולם נראה כי בעתיד הוא יהווה חלק גדול מהמערכות הפוטו-וולטאיות.
כיום,
ניתן למצוא בצורה מסחרית בעולם שלושה סוגים של מודולים המבוססים על "שכבה
דקה". מודולים אלו מיוצרים מהחומרים הבאים:
1. amorphous silicon
(a-Si)
2. copper indium diselenide (CIS), copper
indium gallium diselenide (CIGS)
3. cadmium telluride
(CdTe)
חומרים
אלו מכילים שכבות פעילות בעובי של מיקרונים (מיליונית המטר) בודדים. התפתחות זאת
מאפשרת את מיכון הייצור בצורה רחבה יותר, בהינתן יצירת מוצר באיכות טובה, וזאת
היות וכל פס הייצור בנוי ליצירת המודול הסופי בהתאם לדרישות. בנוסף, התהליך דורש
פחות עבודה מזה שדורש התהליך של יצור מודולים מסיליקון גבישי, וזאת היות ונחסכת
הרכבת התאים הסולארים הבודדים למודול שלם, תהליך הדורש
עבודה רבה. נכון לשנת 2003 רק 6% משוק האנרגיה הפוטווולטית היתה מטכנולוגיית
"שכבה דקה", אולם הצפי כי טכנולוגיה זאת תתפוס מקום נכבד יותר בעתיד.
מתוך
שלוש הטכנולוגיות המסחריות לייצור בטכנולוגיית "שכבה דקה" סיליקון
אמורפי תופסת את המקום החשוב ביותר בכל הנוגע לייצור והתקנה.
"סיליקון
מולטי-גבישי" (Multicrystalline) בצורת "שכבה דקה" ע"ג זכוכית (CSG) היא
טכנולוגיית "שכבה דקה" מבטיחה הנמצאת בשלב המו"פ, ועדיין לא בשלב
מסחרי. טכנולוגיה נוספת - "סיליקון מיקרו-גבישי" (Microcrystalline), ביחוד עם טכנולוגיית הסיליקון האמורפי, היא פיתוח מעניין נוסף
ומבטיח. הנצילות של טכנולוגיה זאת היא 14.7%, אולם בטכנולוגיה מסחרית הגיעו הפיתוח
לנצילות של 10% בלבד. הצפי הוא שהנצילות
תלך ותעלה עם התפתחות המחקר והתיעוש בתחום זה.
סוגים
נוספים של תאים סולארים
תאים
מרוכזים - הינם
תאים אשר קולטים את האור הנופל משטח רחב לתוך שטח קטן של קולט פוטו-וולטאי בעל
נצילות גבוהה, וזאת בעזרת מרכזי אור אופטים (כמו עדשות פרנל, או צלחות-ראי).
טכנולוגיה זאת מקטינה את הצורך במספר ושטח התאים הסולארים. שני החסרונות הבולטים
בטכנולוגיה זאת הם חוסר היכולת להשתמש בקרינת האור המפוזרת, וכן, שהתאים חייבים
להיות מכוונים תמיד כלפי השמש, זאת בעזרת מערכת עקיבה.
טכנולוגיית
"ספרל סולאר"
- עושה שימוש בטיפות סיליקון קטנות המודבקות במערך על רדיד אלומיניום. טכנלוגיה זאת יכולה להביא להתייעלות כספית היות ומדובר בצמצום
של תצרוכת הסיליקון. כמה חברות בעולם מתכננות לנסות את טכנולוגיה זאת בצורה
מסחרית, כאשר אחת מהן כבר הוכיחה נצילות של 11% בטכנולוגיה זאת. זאת דוגמא טובה
להתפתחות המדעית המהירה שחלה בתחום הפוטו-וולטאי בשנים האחרונות!
מודולים
מודולים
הינם קבוצה של תאים פוטו-וולטאים המחוברים ליחידה אחת, לרוב לאחר שסידרו אותם ביחד
מתחת למשטח זכוכית. הם גם חסינים, עמידים ולא חדירים למים. יצרני מודולים לרוב
נותנים אחריות של 20-25 שנה על ביצועי המודול.
כאשר
מתקינים מערכת של מודולים פוטוולטאים, מתארים אותה כבעלת כושר ייצור של 3
קילו-וואט-פיק (kWp). משמעות הדבר שזה
הספק הזרם של המערכת, כפי שנבחן במבחנים סטנדרטיים בינ"ל (STC), לצורך
השוואה בין מודולים שונים. לצורך העניין, נציין כי מערכת של 3 קילו-וואט-פיק,
תופסת בממוצע שטח 27 מ"ר, ומספיקה לייצור מספיק אנרגיה הדרושה למשק בית ממוצע
במרכז אירופה. בישראל, נצטרך כמות פחותה של מודולים להפקת אותה האנרגיה, וזאת עקב
קרינת השמש החזקה באזורנו (עד פי שתיים מאשר בגרמניה, לדוגמא).
ממירים
ממירים
הינם מכשירים להמרת "זרם ישר" ((DC המופק ממערכת פוטו-וולטאית ל"זרם חילופין" (AC) אשר מתאים
לרשת החשמל הארצית. רכיב זה הינו חיוני אם אנו רוצים לחבר מערכת פוטו-וולטאית לרשת
החשמל הארצית (מערכת "מחוברת רשת"). ממירים מוצעים בשוק בטווח רחב של
סוגים, לפי ההספק - החל ממאות בודדות של וואטים, המשך בממירים הנפוצים לשימוש
בטכנולוגיה זאת בהספקים של 3-6 קו"פ, ועד לממירים מרכזיים למערכות גדולות
בהספקים 100 קו"פ ומעלה.
רכיבים
למערכות פוטו-וולטאיות מבודדות
מערכות
פוטו-וולטאיות מבודדות חייבות להכיל מצבר ע"מ לאגור את האנרגיה שהן מייצרות
לשעות החושך. כיום, מיוצרים בעולם מצברים המתאימים במיוחד למערכות סולאריות, בעלי
אורך חיים ארוך במיוחד של 15 שנה. כמו כן, מערכת מבודדת חייבת לכלול בקר טעינה
למצבר, ע"מ להגן על המצבר מפני טעינת יתר או חוסר בטעינה, פעולות המובילות
לקיצור חיי המצבר או אף לקילקולו בטרם עת. בקר טעינה
יכול לספק גם נתונים אודות מצב המערכת, וכן מונה של כמות החשמל שיוצרה או שנוצלה.
כמובן שאם יש צורך ביישומים הדורשים זרם חילופין, יש לחבר למערכת המבודדת גם ממיר,
ע"מ להמיר את החשמל מזרם ישר לזרם חילופין.
עשינו
לכם חשק להתקין מערכת סולארית? תוכלו למצוא פרטים נוספים בדף הסוקר את תהליך אפיון והזמנת מערכת סולארית!
רוצים
להגיב? שלחו
לנו מייל.
מידע
נוסף תוכלו למצוא בקישורים הבאים:
קישורים
להסברים מקיפים על אנרגיה סולארית:
· אנרגיה פוטו-וולטאית - מתוך
אתר ויקיפדיה
· אנרגיה
סולארית (אנגלית) - מתוך אתר ויקיפדיה
· אנרגיה סולארית (עברית) - מתוך אתר ויקיפדיה
· תאים סולארים -
מתוך אתר ויקיפדיה
· כיצד עובדים תאים סולארים
- מתוך אתר "How
stuff works"
נתונים
על האנרגיה החשמלית שניתן להפיק בארץ ובעולם:
· Solar
Electricity Action SOLAREC
· מפות רלוונטיות עם הספקי קרינה
ויצור חשמל סולארי
עוד
מידע תוכלו לחפש ברשת. אנו ממליצים לחפש את המחרוזות: אנרגיה סולארית, חשמל
סולארי, אנרגיית שמש, אנרגיות מתחדשות, PV.
דף ראשי משאבות
חום
שאלות ותשובות הסבת מערכות חימום חשמל סולארי
מהעתונות חקיקה
בישראל מהנעשה בעולם
איכות הסביבה חסכון
אנרגיה בנייה ירוקה
חישוב עלויות מצגת אנרגיות מתחדשות הפורום הסולארי רוצים גג סולארי? אודות האתר צור קשר
סולארי - אנרגיה מתחדשת בע"מ
1-700-55-11-99