המודעות העולה לעולם ירוק וחסכוני יותר תוך ניצול משאבי הטבע הקיימים סביבנו, הולידה לא מעט פתרונות, לרבות שיטת ייצור חשמל מהשמש. השמש היא מקור אנרגיה בלתי נדלה המאפשרת באמצעות טכנולוגיות מקדמות להמיר את האור לחשמל שיספק לנו מענה למטרות שונות. איך זה בדיוק עובד? אילו יתרונות מציעה שיטה זו? ובכלל, מה קורה לגבי זה בישראל? כל זאת ועוד כאן לפניכם.
מהו ייצור חשמל מהשמש וכיצד הוא פועל?
תהליך ייצור החשמל מתחיל כאשר קרני השמש פוגעות בפאנלים הסולאריים ומפעילות את האפקט הפוטו-וולטאי. האור המגיע מהשמש מכיל פוטונים, חלקיקים של אנרגיה, הפוגעים באטומי הסיליקון בתאים הפוטו-וולטאים ומשחררים אלקטרונים. תנועת האלקטרונים יוצרת זרם חשמלי ישר, המועבר דרך כבלים מיוחדים לממיר המתח. הממיר הופך את הזרם הישר לזרם חילופין, המתאים לשימוש במכשירי חשמל ביתיים. ייצור חשמל באופן זה עשוי לשמש לצריכה עצמית או להיות מוזן לרשת החשמל הארצית, בהתאם לתנאי ההתקנה והרגולציה המקומית.
יעילות המערכת הסולארית תלויה בכמה גורמים המשפיעים על כמות החשמל המיוצרת. עוצמת קרינת השמש, המשתנה לאורך היום ובין עונות השנה, היא הגורם החשוב ביותר המשפיע על תפוקת המערכת. טמפרטורת הסביבה משפיעה גם היא על יעילות התאים הפוטו-וולטאים, כאשר טמפרטורות גבוהות מדי עלולות לפגוע בביצועי המערכת. איכות הרכיבים, תחזוקה נכונה וניקיון הפאנלים הם גורמים חשובים נוספים המשפיעים על יעילות הייצור.
היתרונות של אנרגיה סולארית לעומת מקורות אנרגיה אחרים
השימוש באנרגיה סולארית מציע שורה של יתרונות בהשוואה למקורות אנרגיה מסורתיים, הן מבחינה סביבתית והן מבחינה כלכלית. הינה כמה מהבולטים שבהם:
ידידותיות לסביבה – מערכות סולאריות מייצרות חשמל ללא פליטת מזהמים או גזי חממה, מה שתורם מאוד להפחתת ההתחממות הגלובלית ולשיפור איכות האוויר. השימוש באנרגיה סולארית מפחית את התלות בדלקים פוסיליים ומסייע בשמירה על משאבי הטבע והמגוון הביולוגי. התקנת פאנלים על גגות מבנים קיימים מנצלת שטח שאינו בשימוש, ללא צורך בפגיעה בשטחים פתוחים נוספים.
חיסכון כלכלי – ההשקעה במערכת סולארית מציעה חיסכון ניכר בהוצאות החשמל, בהחזר השקעה של 8-5 שנים בממוצע וייצור חשמל כמעט ללא עלות למשך 30-25 שנה נוספות. עלויות התחזוקה השוטפת נמוכות מאוד וכוללות בעיקר ניקוי תקופתי של הפאנלים. המערכת מספקת הגנה מפני עליות עתידיות במחירי החשמל ומעלה את ערך הנכס.
עצמאות אנרגטית – הפקת חשמל עצמאית מפחיתה את התלות בספקי אנרגיה חיצוניים ומספקת ביטחון אנרגטי בעתות משבר או הפסקות חשמל. המערכת הסולארית מאפשרת שליטה על צריכת האנרגיה ועלויותיה, תוך הפחתת החשיפה לתנודות במחירי האנרגיה העולמיים. באמצעות שילוב מערכות אגירה, אפשר להשתמש בחשמל המיוצר גם בשעות החשכה.
תחזוקה פשוטה – מערכות סולאריות מאופיינות באמינות גבוהה ודורשות מעט מאוד תחזוקה שוטפת לאורך שנות פעילותן. הטכנולוגיה המתקדמת מאפשרת ניטור מרחוק של ביצועי המערכת וזיהוי מוקדם של תקלות. רוב הרכיבים מגיעים באחריות יצרן ארוכת טווח, המבטיחה שקט נפשי למשתמשים.
תרומה לכלכלה המקומית – התעשייה הסולארית יוצרת מקומות עבודה חדשים בתחומי התכנון, ההתקנה, התחזוקה והפיתוח הטכנולוגי. פיתוח התעשייה מעודד חדשנות, מושך השקעות ותורם לצמיחה כלכלית ברמה המקומית והלאומית. המעבר לאנרגיה סולארית מחזק את העצמאות האנרגטית של המדינה ומפחית את התלות ביבוא דלקים.
איך הפאנלים הסולאריים ממירים את אור השמש לחשמל?
התהליך הפוטו-וולטאי הוא הבסיס להמרת אור השמש לחשמל, כאשר הפוטונים מקרני השמש פוגעים בתאים הסולאריים העשויים סיליקון. אנרגיה סולארית המגיעה מהשמש גורמת לשחרור אלקטרונים מאטומי הסיליקון, יוצרת הפרדת מטענים ומייצרת זרם חשמלי. התאים הפוטו-וולטאים מאורגנים בשכבות מיוחדות היוצרות שדה חשמלי, המאפשר את תנועת האלקטרונים בכיוון אחד וייצור זרם חשמלי ישר. הזרם החשמלי הנוצר בתאים הפוטו-וולטאים מועבר דרך מערכת של כבלים וממירים, המתאימים אותו לשימוש במכשירי חשמל ביתיים. ממיר המתח (אינוורטר) הופך את הזרם הישר (DC) לזרם חילופין (AC) בתדר ומתח המתאימים לרשת החשמל. מערכת בקרה מתקדמת מנטרת את ביצועי המערכת ומבטיחה פעולה אופטימלית של כל רכיביה.
כמה חשמל אפשר לייצר באמצעות השמש?
התפוקה השנתית של מערכת סולארית ביתית מושפעת ממיקומה הגיאוגרפי, מתנאי האקלים המקומיים ומגודל המערכת המותקנת. בישראל, הממוקמת באזור שבו קרינת שמש גבוהה, מערכת מגדל סולארי ביתית טיפוסית בהספק של 10 קילוואט מסוגלת לייצר 17,000-15,000 קילוואט-שעה בשנה, כמות המספיקה לצריכה השנתית של משפחה ממוצעת. גורמים כמו זווית ההתקנה, הצללות ותחזוקה שוטפת משפיעים על יעילות הייצור.
שדות סולאריים מסחריים המשתרעים על שטחים נרחבים, מסוגלים לייצר כמויות של חשמל. מתקנים אלה, בהספק של מגה-ואטים בודדים ועד מאות מגה-ואט, מספקים חשמל לאלפי בתי אב ועסקים. ההתקדמות הטכנולוגית המתמדת בתחום מביאה לשיפור ביעילות הפאנלים ובכמות החשמל המיוצרת ליחידת שטח.
פוטנציאל ייצור החשמל הסולארי בישראל גבוה מאוד בזכות מיקומה הגיאוגרפי ותנאי האקלים הנוחים. הטכנולוגיות החדשות, כמו פאנלים דו-צדדיים ומערכות מעקב אחר השמש, מגדילות את תפוקת החשמל ומנצלות ביעילות רבה יותר את שטח ההתקנה. שילוב מערכות אגירת אנרגיה מאפשר ניצול מיטבי של החשמל המיוצר גם בשעות שבהן אין קרינת שמש.
חוקי עידוד ומדיניות ממשלתית בתחום האנרגיה הסולארית
ממשלת ישראל אימצה מדיניות תומכת בתחום האנרגיה הסולארית, הכוללת יעד שאפתני של 30% ייצור חשמל מאנרגיות מתחדשות עד שנת 2030. המדיניות כוללת מגוון תמריצים כלכליים, כולל תעריפי הזנה מובטחים, הטבות מס, מענקים והלוואות בערבות מדינה להתקנת מערכות סולאריות. התקנות החדשות מקלות על תהליכי הרישוי והתכנון, מאפשרות התקנת מערכות על גגות ללא צורך בהיתר בנייה בתנאים מסוימים, ומעודדות הקמת שדות סולאריים באזורים מרוחקים. המדינה משקיעה גם במחקר ובפיתוח של טכנולוגיות חדשניות ומקדמת שיתופי פעולה בין-לאומיים לקידום התחום. הרפורמות הרגולטוריות והתמיכה הממשלתית צפויות להתרחב בשנים הקרובות עם העלייה במודעות הסביבתית והצורך בהפחתת התלות בדלקים פוסיליים.
האם ייצור חשמל מהשמש מתאים לכל לקוח?
התאמת מערכת סולארית ללקוח תלויה בכמה גורמים טכניים וכלכליים מרכזיים. תנאי הבסיס כוללים שטח גג מתאים החשוף לשמש, היעדר הצללות רבות, ומבנה גג המסוגל לשאת את משקל המערכת. היכולת הכלכלית להשקעה הראשונית היא גורם משמעותי, למרות האפשרויות למימון והחזר ההשקעה המהיר יחסית. כדאיות ההתקנה מושפעת גם מדפוסי צריכת החשמל של הלקוח ומתעריפי החשמל המקומיים.
עם זאת, גם לקוחות שאינם עומדים בתנאי הסף להתקנה ביתית יכולים ליהנות מאנרגיה סולארית באמצעות פתרונות חלופיים. מיזמים קהילתיים וגגות משותפים מאפשרים לדיירים בבניינים משותפים להשתתף בייצור חשמל סולארי. השקעה בשדות סולאריים מסחריים היא אפשרות נוספת ליהנות מהיתרונות הכלכליים של אנרגיה סולארית, וזאת הודות להתפתחות הטכנולוגיה והרגולציה המרחיבה את מגוון האפשרויות העומדות בפני לקוחות מסוגים שונים.
כך או כך, בדיקת התכנות מקצועית היא שלב הכרחי לפני קבלת החלטה על התקנת מערכת סולארית. הבדיקה כוללת סקר אתר מקיף, ניתוח צריכת החשמל, בחינת חוזק המבנה, ותכנון כלכלי מפורט. חברות התקנה מקצועיות מספקות ייעוץ מקיף ומסייעות בבחירת הפתרון המתאים ביותר לכל לקוח ומומלץ לבחון כמה אפשרויות עד למציאת זו המתאימה.
לסיכום
ייצור חשמל מהשמש מייצג פתרון מבטיח לאתגרי האנרגיה והסביבה של המאה ה-21. השילוב של יתרונות סביבתיים וכלכליים, יחד עם התמיכה הממשלתית וההתקדמות הטכנולוגית המתמדת, הופך את האנרגיה הסולארית לאטרקטיבית יותר משנה לשנה. ככל שהטכנולוגיה ממשיכה להתפתח והעלויות ממשיכות לרדת, צפוי כי השימוש באנרגיה סולארית יתרחב מאוד, מה שיתרום לעתיד בר-קיימא יותר לדורות הבאים ולמדינה שהיא חכמה יותר מבחינה צרכנית.
