כשהצורך באנרגיה נקייה ומתחדשת הולך וגדל, השדות הסולאריים משמשים פתרון מבטיח ויעיל להפקת חשמל בקנה מידה נרחב. מתקנים אלה, המשתרעים על שטחים רחבים של עשרות דונמים אך במקרה שלנו ובחברת וולטה סולאר הם מוקמים בשטחי חלקה א׳ (עד דונם).בנוסף, מנצלים את אנרגיית השמש באופן יעיל ומאפשרים ייצור חשמל נקי בהיקפים נרחבים, תוך תרומה להפחתת התלות בדלקים מאובנים ולצמצום פליטות גזי החממה. איך זה עובד בפועל ואילו יתרונות הם מציעים? הינה כל מה שכדאי לכם לדעת על העתיד של כולנו.
מהו שדה סולארי?
שדה סולארי הוא מתקן אנרגיה בקנה מידה גדול, המורכב ממערך של פאנלים סולאריים המותקנים על שטח קרקע נרחב.(חשוב להדגיש שאצלנו בוולטה סולאר אנחנו מספקים שירות של התקנת פאנלים סולאריים בחלקה א׳ עד שטח של דונם) מטרתו העיקרית היא לייצר חשמל באמצעות ניצול קרינת השמש, תוך שימוש בטכנולוגיות מתקדמות להמרת אנרגיה. במרכזו של כל שדה סולארי עומד הממיר הסולארי – רכיב חשוב, המתרגם את האנרגיה הסולארית לחשמל שימושי. ממיר זה מקבל את זרם החשמל הישר (DC) שהפאנלים הסולאריים מייצרים והופך אותו לזרם חילופין (AC) הניתן לשימוש ברשת החשמל. כל לוח סולארי בשדה מכיל כמה תאים פוטו-וולטאיים העשויים מחומרים מוליכים למחצה, בעיקר סיליקון. כאשר קרני השמש פוגעות בתאים אלה, נוצרת תגובה כימית המייצרת זרם חשמלי. השדה הסולארי מאורגן במבנה מודולרי, כאשר הלוחות הסולאריים מסודרים בשורות ובטורים, המחוברים זה לזה במערכת חשמלית מורכבת. סידור זה מאפשר ניצול מיטבי של שטח הקרקע וייצור מקסימלי של אנרגיה.
סוגי שדות סולאריים
בעולם האנרגיה המתחדשת קיימים כמה סוגים של שדות סולאריים, כל אחד מהם מבוסס על טכנולוגיה שונה ומותאם לתנאים ולצרכים ספציפיים. הסוגים העיקריים נחלקים לשתי קטגוריות מרכזיות:
שדה סולארי פוטו-וולטאי
שדה סולארי פוטו-וולטאי מבוסס על טכנולוגיה המנצלת את האפקט הפוטו-אלקטרי להמרת אור השמש ישירות לחשמל. התאים הסולאריים בשדה זה עשויים מחומרים מוליכים למחצה, המסוגלים לקלוט פוטונים מקרינת השמש ולשחרר אלקטרונים, ובכך ליצור זרם חשמלי. התאים הפוטו-וולטאים מאורגנים בפאנלים גדולים, המחוברים יחד למערכת אחת. יעילות ההמרה של תאים אלה משתפרת בהתמדה עם התקדמות הטכנולוגיה, כאשר היום אפשר להשיג יעילות המרה של עד 20% ויותר.
שדה סולארי במערכת תרמו-סולארית
שדה סולארי תרמו-סולארי פועל בשיטה שונה לחלוטין, המבוססת על ריכוז קרני השמש לנקודה אחת כדי ליצור חום בטמפרטורות גבוהות מאוד. החום הזה משמש להפעלת טורבינות קיטור המייצרות חשמל. מערכת זו כוללת בדרך כלל מראות גדולות (הליוסטטים) המכוונות את קרני השמש למגדל מרכזי, שבו מחומם נוזל לטמפרטורות גבוהות. היתרון המרכזי של שיטה זו הוא היכולת לאגור את האנרגיה התרמית ולהשתמש בה גם בשעות החשכה.
אז איך שדה סולארי עובד?
פעולת השדה הסולארי מתחילה בקליטת קרינת השמש באמצעות הפאנלים הסולאריים. כל פאנל מכיל שכבות של חומרים מוליכים באופן חלקי, המגיבים לאור השמש ויוצרים זרם חשמלי. הזרם החשמלי הראשוני שנוצר הוא זרם ישר, אשר עובר דרך ממירים ההופכים אותו לזרם חילופין. זרם זה מועבר דרך רשת של כבלים וממירים נוספים, המווסתים את המתח והזרם לרמות המתאימות לרשת החשמל הארצית. במקביל, מערכת בקרה מתוחכמת מנטרת באופן רציף את ביצועי כל חלקי השדה, מזהה תקלות ומווסתת את הפעילות בהתאם לתנאי מזג האוויר ולדרישות צריכת החשמל. כדי להבטיח יעילות מרבית, רבים מהשדות הסולאריים מצוידים במערכות עקיבה, המכוונות את הפאנלים לעבר השמש לאורך היום, ובכך מגדילות מאוד את כמות האנרגיה המופקת באמצעותם.
היתרונות של שדות סולאריים
השדות הסולאריים מביאים איתם לא מעט יתרונות, הן סביבתיים והן כלכליים. למשל:
הם משמשים מקור אנרגיה נקי לחלוטין, שאינו פולט גזי חממה או מזהמים אחרים לאטמוספירה במהלך פעולתו.
הם מאפשרים ייצור חשמל בקנה מידה גדול, המספיק להזנת ערים שלמות, מה שעוזר גם להפחית את העומס על רשת החשמל המרכזית ומגביר את האמינות של אספקת החשמל.
בהיבט הכלכלי, למרות ההשקעה הראשונית הגבוהה, עלויות התפעול והתחזוקה של שדות סולאריים נמוכות יחסית, והם מספקים תשואה יציבה לאורך שנים רבות.
הקמת שדות סולאריים מייצרת מקומות עבודה חדשים ומעודדת פיתוח טכנולוגי וכלכלי באזורים שבהם הם מוקמים.
הדרישות להקמת שדה סולארי
המערכת תוקם בשטח החקלאי של חלקה א’, בשטח כולל של עד 1,000 מ”ר. הקמתה מותנית בהסדרת כל השימושים החורגים בנחלה ובהבטחת חוקיות הנחלה. בנוסף, יש צורך באישור כניסה למכסה מחברת החשמל, בתהליך הוצאת היתר מהוועדה המקומית לתכנון ובנייה, ובהגדלת חיבור החשמל לגודל המתאים להפעלת המערכת. הקמת שדה סולארי דורשת עמידה בתנאים בסיסיים. למשל, נדרש שטח קרקע נרחב ופנוי, עדיף באזור מישורי או בעל שיפוע מתון, המקבל קרינת שמש ישירה במשך מרבית שעות היום. נוסף לכך, נדרשת גישה לתשתיות חשמל קיימות, היתרים מתאימים מהרשויות, ובדיקות סביבתיות מקיפות להבטחת התאמת השטח והשפעתו על הסביבה. חשוב גם לוודא שאין מכשולים טבעיים או מלאכותיים שעלולים להטיל צל על הפאנלים ולהפחית את יעילותם.
תכנון השדה הסולארי
תכנון נכון של שדה סולארי הוא קריטי להצלחת הפרויקט. השלב הראשון כולל ניתוח מעמיק של תנאי השטח, כולל טופוגרפיה, כיווני רוח ומסלול השמש לאורך השנה. נוסף לכך, תכנון מערכות סולאריות מחייב גם התייחסות למגוון היבטים, כמו מרווחים בין שורות הפאנלים, זווית ההתקנה האופטימלית, תכנון מערכת החשמל ומיקום הממירים והשנאים. כל אלה משפיעים באופן ישיר על יעילות המערכת ועל עלויות התחזוקה העתידיות.
הקמת שדה סולארי
תהליך הקמת שדה סולארי מתחיל בהכנת השטח באופן יסודי. המשמעות לכך בפועל היא יישור הקרקע, סילוק מכשולים והקמת תשתיות בסיסיות כמו דרכי גישה, מערכות ניקוז, וגידור היקפי להגנה על המתקן. שלב זה קריטי להצלחת הפרויקט כולו, שכן הכנה נכונה של השטח תבטיח יציבות ארוכת טווח של המערכת. בשלב הבא מתבצעת התקנת המסגרות והתושבות שעליהן יורכבו הפאנלים הסולאריים. מסגרות אלו מתוכננות בקפידה כדי לעמוד בתנאי מזג אוויר קיצוניים, כולל רוחות חזקות וטמפרטורות גבוהות. הן מותקנות בזווית אופטימלית שחושבה מראש בהתאם למיקום הגיאוגרפי ולמסלול השמש באזור.
בהמשך, וכפי שאפשר לנחש, התקנת מערכת סולארית בקנה מידה גדול כזה דורשת תיאום מדויק בין צוותי העבודה השונים ותכנון לוגיסטי. ולכן, נדרשת עבודת צוות מוצלחת המיישמת את התכנון בפועל באופן מדויק. הפאנלים מותקנים בזהירות על המסגרות, תוך הקפדה על חיבורים נכונים ואטימות מפני מים ואבק, ובמקביל, מונחת תשתית החשמל התת-קרקעית שתחבר בין כל חלקי המערכת. בשלב האחרון והסופי, מתבצעת התקנת מערכת החשמל המורכבת, הכוללת את הממירים, את השנאים, את לוחות החשמל ואת מערכות ההגנה. במקביל מותקנות מערכות הבקרה והניטור המתקדמות, המאפשרות מעקב רציף אחר ביצועי המערכת וזיהוי מהיר של תקלות. שלב אחרון זה כולל גם את החיבור לרשת החשמל הארצית ובדיקות מקיפות של כל מרכיבי המערכת טרם הפעלתה המסחרית.
תחזוקת שדות סולאריים
תחזוקה שוטפת היא חלק חשוב ומרכזי מאוד בהבטחת יעילותו התפעולית של השדה הסולארי לאורך זמן. תחזוקה זו כוללת ניקוי תקופתי של הפאנלים, בדיקת תקינות החיבורים החשמליים, וטיפול מיידי בתקלות, אם וכאשר נמצאות כאלו. תחזוקת מערכת סולארית מחייבת ציוד מתאים וצוות מקצועי ומיומן, המקפיד לבצע בדיקות תקופתיות של יעילות המערכת, כולל זיהוי ירידה בביצועים מוקדם ככל האפשר.
שדות סולאריים בישראל
משרד האנרגיה הישראלי הציב יעד שאפתני של ייצור 30% מצריכת החשמל מאנרגיות מתחדשות עד שנת 2030, כאשר אחד הפרויקטים המובילים בתחום זה הוא מתחם אשלים בנגב, המשלב טכנולוגיות שונות של אנרגיה סולארית. גם הנגב והערבה, עם השטחים הפתוחים הנרחבים וכמות ימי השמש הגבוהה, מהווים מוקד להקמת שדות סולאריים בישראל. פרויקטים כמו קטורה סאן, שהוקם ב-2011, היוו פריצת דרך בתחום. היום, ישראל ממשיכה להוביל בפיתוח טכנולוגיות סולאריות חדשניות, כאשר חברות ישראליות מפתחות פתרונות מתקדמים לניצול יעיל יותר של אנרגיית השמש.
לסיכום
שדות סולאריים הם נדבך חשוב במעבר העולמי לאנרגיה נקייה ומתחדשת. עם התקדמות הטכנולוגיה והירידה בעלויות, הם הופכים לפתרון אטרקטיבי יותר ויותר לייצור חשמל בקנה מידה גדול. בישראל, עם תנאי האקלים האידיאליים שלה, יש פוטנציאל עצום להרחבת השימוש בטכנולוגיה זו, תוך תרומה ניכרת למאמץ העולמי להפחתת פליטות גזי חממה ולמעבר לאנרגיה נקייה.
שאלות ותשובות
שדה סולארי בגודל ממוצע יכול לייצר עשרות עד מאות מגה-וואט של חשמל, בהתאם לגודלו ולטכנולוגיה המשמשת בו. כמות זו יכולה לספק את צרכי החשמל של אלפי עד עשרות אלפי בתי אב.
התקנת שדה סולארי עשוי לקחת בין מספר חודשים לשנה פחות או יותר, תלוי בגודל השדה ובתנאים בשטח. זמן זה כולל את שלבי התכנון, קבלת ההיתרים, הכנת השטח וההתקנה עצמה.
השדות הסולאריים מוקמים בדרך כלל באזורים פתוחים שיש בהם חשיפה מרבית לשמש, רחוק ממרכזי אוכלוסייה צפופים ואצלנו בפרט בחלקה א'. המיקום האידיאלי הוא שטח מישורי או בעל שיפוע מתון, שיש בו גישה טובה לרשת החשמל.
התנאים העיקריים כוללים שטח פנוי מספיק גדול, חשיפה טובה לשמש לאורך רוב שעות היום, גישה לתשתיות חשמל, אישורים רגולטוריים מתאימים, ותנאים סביבתיים מתאימים שאינם פוגעים ביעילות המערכת. המערכת תוקם בשטח החקלאי של חלקה א', בשטח כולל של עד 1,000 מ"ר. הקמתה מותנית בהסדרת כל השימושים החורגים בנחלה ובהבטחת חוקיות הנחלה. בנוסף, יש צורך באישור כניסה למכסה מחברת החשמל, בתהליך הוצאת היתר מהוועדה המקומית לתכנון ובנייה, ובהגדלת חיבור החשמל לגודל המתאים להפעלת המערכת.
