אנרגיה סולארית היא בין סוגי האנרגיה הבולטים ביותר בשנים האחרונות, אך מהן הטכנולוגיות המאפשרות להשתמש באנרגיה חשובה זו בפועל? לפניכם היכרות קצרה איתן וכמה תובנות מעניינות לגבי השימוש במערכות האלו.
שני סוגי אנרגיה עיקריים
כדי להפיק את התועלת העצומה הגלומה באנרגיית השמש דרושות טכנולוגיות מתקדמות. אנחנו יכולים לנצל אנרגיה זו גם בצורה פשוטה, למשל כאשר מטיילים בחוץ ומשתמשים בחימום מים באמצעות השמש, אך ניצול של אנרגיית השמש לשם הפקת חשמל לשימוש ביתי (או לטיולים או לכל שימוש אחר), זה כבר סיפור אחר. כאן הפתרון הפשוט של חימום אינו מספיק. כאשר אומרים כי אנרגיה סולארית מופקת מקרני השמש, מדברים למעשה על אנרגיה ממקור סולארי. כלומר אם להשתמש בדוגמאות שהבאנו של חימום מים ושל הפקת חשמל, אלו אנרגיית חום ממקור סולארי ואנרגיה חשמלית ממקור סולארי. אנרגיה חשמלית אפשר להפיק גם מאור שאיננו אור השמש, כלומר פאנל סולארי המיועד לקליטת אנרגיה מהשמש יכול להפיק חשמל בצורה די יעילה גם מחשיפה לאור מלאכותי. כמובן, המקור השגרתי והעוצמתי יותר להפקת חשמל מפאנלים אלו הוא אור השמש. זהו מקור אנרגיה אשר זמין בחינם, בלי הגבלת שימוש (כלומר מערכת סולארית אחת לא מפריעה לאחרת) ובלי שימוש בחומרים מזהמים, אם כי הוא לא זמין בכל שעות היממה. אז אילו טכנולוגיות מאפשרות ניצול של האנרגיה הסולארית באופן מעשי?
אנרגיה פוטו-וולטאית
תא פוטו-וולטאי הוא רכיב אלקטרוני, אשר מבוסס על תופעה פיזיקלית חשובה: זהו סוג של מוליך למחצה, המגיב לחשיפה לאור בהפקת מתח חשמלי קטן. כדי להגיע להספק הרצוי, משלבים תאים רבים מסוג זה במסגרת מערכת שלמה של פאנלים סולאריים. ההספק המופק במערכת יכול להיות מסוגל לעמוד בצריכת החשמל של בית ממוצע מחברת החשמל ואפילו יותר מכך.
אנרגיה תרמו-סולארית
אפשר לנצל גם את אנרגיית החום של אור השמש באמצעות פתרונות טכנולוגיים שונים. קולטי שמש על גגות רבים בישראל עושים זאת באופן יעיל ביותר זה שנים רבות. אחת השיטות המוכרות ביותר לשימוש באנרגיה תרמו-סולארית היא חימום מים בדוד שמש באמצעות אור השמש, ודרך נוספת היא בחימום מים באמצעות השמש עד הגעה למצב של יצירת קיטור – הקיטור מתפשט ואנרגיית ההתפשטות הזו מאפשרת להפיק ממנה תנועה, אשר משמשת להפקת חשמל.
טכנולוגיות משלימות שונות
במערכת של פאנלים סולאריים תראו שיש לא רק את הפאנלים עצמם. על אף שהפאנלים הם לב המערכת, זהו רק חלק מהסיפור. במערכת דרושים גם פתרונות טכנולוגיים אחרים:
- בקרת התהליך – מערכת סולארית מודרנית משתמשת באלקטרוניקה ממוזערת, כדי לפקח באופן מדויק ומתקדם על תהליך הפקת האנרגיה
- אמצעי המרה – פאנלים סולאריים מפיקים זרם ישר (DC). לעיתים הזרם הזה הוא נדרש, למשל אם מדובר בתאורה ניידת אשר מבוססת על פאנל סולארי קטן. אך עבור שימוש ביתי או עסקי במערכות אלו, יש להמיר אותו לזרם חילופין (AC) סטנדרטי. במערכת יש מנגנון חשמלי קטן ולא מסובך במיוחד שתפקידו הוא לדאוג להמרה מהירה ויעילה
- אמצעי אגירה – מה עושים בשעות שבהן אין אור שמש זמין? לשם כך יש במערכת סולארית אמצעי אגירת אנרגיה, שהם לרוב מצברים המספקים אנרגיה לשימוש בשעות שבהן הוא לא מייצר אנרגיה
- אמצעים לכיוון המערכת – מערכת סולארית מפיקה חשמל בצורה היעילה ביותר כאשר היא מכוונת היישר אל השמש. עם זאת, השמש זזה כל הזמן והשינוי הזה עלול להשפיע על תפוקת המערכת. כיצד פותרים זאת? אפשר לקבע את הפאנלים בזווית אחת שהיא הטובה ביותר, או שאפשר להשתמש במערכות מורכבות יותר, אשר מזיזות את הפאנלים בהתאם לתנועת השמש
לסיכום
באופן אופייני מאוד להיסטוריה של הטכנולוגיה והאנושות, גם בנושא של אנרגיה סולארית יש התפתחות טכנולוגיות חדשות, היוצרת הזדמנות לניצול מעשי של מקורות אנרגיה ירוקים ושאינם מתכלים.
