פאנלים סולאריים: המדריך המקיף

הפאנלים הם לוחות המשתמשים בטכנולוגיה פוטו-וולטאית כדי להמיר אנרגיה מהשמש לאנרגיית חשמל. הפאנלים הפכו בשנים האחרונות למוצר בשימוש נפוץ בבתים פרטיים, בבנייני מסחר, עסקים ומבנים מוציפלים כדי לרתום את כוחה של השמש ולייצר אנרגיה ירוקה ממקור מתחדש. בואו להכיר מקרוב את הפלא הטכנולוגי הזה, הנמצא בשימוש הולך ועולה בכל רחבי העולם.

מהו פאנל סולארי? 

פאנל סולארי הוא לוח המכיל תאים פוטו-וולטאים העשויים סיליקון, שמטרתם לקלוט אנרגיה מקרני השמש ולהפוך אותה לחשמל שבני האדם יכולים להשתמש בו בבית, בעסק, בתעשייה ובמבנים מוניציפליים. השימוש בפאנלים נמצא בעלייה בשנים האחרונות בשל המודעות לקיימות והרצון להפיק אנרגיה ירוקה ממקור אנרגיה זמין מאוד שאינו נגמר – השמש הנהדרת שמעל לראשינו.

הטכנולוגיה מאחורי הפאנלים הסולאריים

הטכנולוגיה שמאחוריהם היא די מרתקת – איך בעצם הופכים את אור השמש לחשמל שאפשר להשתמש בו בבית ובעסק? הפיזיקה המעורבת בתהליך די פשוטה: בתוך הפאנל הסולארי יש כמות גדולה של תאים פוטו-וולטאיים, הממירים אור שמש לאנרגייה חשמלית. בכל רגע מגיעים אל התא חלקיקי אור רבים (פוטונים) מקרן השמש הישירה, וברגע שהם פוגעים בלוח הם גורמים לאלקטרונים שבו לזוז ולהיווצרות של זרם חשמלי. התא עשוי מחומר מוליך למחצה כמו סיליקון, שתפקידו לספוג את קרני השמש ולעורר את הזרם החשמלי בפאנל בעקבות הגעת הפוטונים. בכל פאנל יש כמות גדולה של תאים פוטו-וולטאיים המחוברים זה לזה, היוצרים יחד זרם חשמלי ישר (DC) ניכר שאפשר למדוד בקלות, להמיר בהמשך לזרם חילופין (AC) ולשלוח אותו ישירות לארון החשמל של הבית או העסק.

מפרקים חלק חלק: ממה מורכב פאנל סולארי?

הפאנל הסולארי מורכב ממספר רכיבים עיקריים שמאפשרים לו להמיר את אנרגיית השמש לחשמל:

1. תאי שמש (פוטו-וולטאיים): החלק העיקרי של הפאנל. תאים אלו עשויים מחומרים מוליכים למחצה, לרוב סיליקון, שממיר את אור השמש לאנרגיה חשמלית בתהליך פוטו-וולטאי. כשהפוטונים מאור השמש פוגעים בתא, הם משחררים אלקטרונים שיוצרים זרם חשמלי.
2. שכבת זכוכית: שכבת זכוכית שקופה מגנה על תאי השמש מפני פגיעות פיזיות (כגון גשם, ברד או לכלוך) ומאפשרת מעבר של אור שמש לתאים.
3. שכבת גב אחורי: עשויה מחומר מבודד שמגינה על גב הפאנל ויוצרת שכבת איטום שמונעת לחות ופגיעות נוספות.
4. מסגרת אלומיניום: המסגרת מקיפה את הפאנל ומספקת לו יציבות ומבנה קשיח. היא גם מאפשרת חיבור לפאנלים נוספים ולמערכת ההתקנה.
5. חומרי מבודדים ושכבת למינציה: השכבות הללו אוטמות את תאי השמש מהסביבה החיצונית (כגון לחות ואבק) ושומרות על המבנה של הפאנל.
6. חיבורי חשמל: החיבורים החשמליים בתוך הפאנל, שמחברים בין התאים השונים ומוציאים את הזרם החשמלי המופק לפלט החיצוני.

גודל הפאנל:

פאנלים בעלי 60 תאים סולאריים, שגודלם הוא כ- 1*1.65 מטר.

פאנלים בעלי 72 תאים סולאריים, שגודלם הוא כ- 1*2 מטר.

פאנל סולארי – לא רק על הגג!

אם יש לכם שטח גדול ופנוי לשימוש, אתם יכולים להקים על הקרקע מערכת פאנלים שתספק לכם חשמל לבית או לעסק, או למכור אותו לחברת החשמל. במקרים רבים הפאנלים מותקנים על הגג של הבניין או הבית, אך בימינו אפשר גם להתקין אותם על האדמה (בשטחים חקלאים או בחלקות א’) וליהנות מניצול מיטבי של קרני השמש להפקת חשמל למשק הבית או לעסק שלכם. התהליך כרוך בהקמת קונסטרוקציה שמקבעים בקרקע ובהתקנה של רכיבים נוספים במערכת הסולארית, שיבטיחו שבכל תנאי שטח ומזג אוויר הפאנלים יישארו במקומם וימשיכו לפעול כצפוי.

ייצור חשמל בעזרת פאנלים סולאריים

כדי להבין איך עובד פאנל סולארי, נבחן לעומק את המבנה שלו ואת התהליך כולו: הפאנל הסולארי מורכב מתאים עשויים סיליקון, שהוא חומר מוליך למחצה, ולצידי כל תא יש מוליכים אשר יוצרים שדה חשמלי. התאים האלו נחשפים לפוטונים (חלקיקי אור) הנמצאים בקרני השמש, והפגיעה של הפוטונים בתא יוצרת תנועת אלקטרונים, כלומר זרם חשמלי (במקרה הזה, זרם ישיר DC). ברשת החשמל בישראל משתמשים בזרם עקיף AC, ולכן בפאנל יש ממיר סולארי שמטרתו להפוך את הזרם החשמלי מישיר לעקיף. לאחר ההמרה הזרם החשמלי נע בהולכה היישר לארונות החשמל כדי שאנחנו נוכל להשתמש בו.

מהם ההבדלים בין פאנל סולארי ללוח סולארי? 

לוח סולארי ופאנל סולארי הם שני שמות של אותו המוצר. המשמעות של המילה האנגלית panel היא לוח, והבחירה להשתמש באחד משני המונחים היא מטעם נוחות בלבד. בשני המקרים הכוונה לפאנלים המוצבים על גגות בתים ובכל מקום נוח אחר כדי לנצל את אנרגיית השמש ולהפיק ממנה חשמל.

פאנלים סולאריים: היתרונות והחסרונות

לשימוש בהם יש כמה יתרונות חשובים, לצד כמה חסרונות שצריך להביא בחשבון:

היתרונות

• ניצול מקור אנרגיה מתחדש – השמש שלנו היא מקור אנרגיה חזק ועוצמתי המופיע בשמיים שלנו ברוב ימות השנה, והאנרגיה שאנחנו יכולים לנצל ממנה לא באה על חשבון אנרגיה שמישהו אחר צריך וגם לא עתידה להסתיים בקרוב. פאנל סולארי הוא דרך מעולה לרתום את כוחה של השמש כדי ליצור חשמל
• יצירת אנרגיה ירוקה – לעומת יצירת חשמל באמצעות נפט או דלק מאובנים, יצירת אנרגיית חשמל מהשמש בפאנלים סולאריים היא פעולה אקולוגית מאוד משום שאין שימוש בחומרים מזיקים ואין פליטה של גזי חממה או של פסולת מזהמת
• חיסכון בתשלום החשמל – החשמל שהפאנל יוצר מועבר אליכם ישירות ומייד כדי שתוכלו לנצל אותו, וכך אתם לא צריכים להסתמך על חשמל המגיע מחברת החשמל או ממקורות אחרים. צריכה מופחתת של חשמל ממקורות שאינם הפאנל הסולארי שלכם מובילה לירידה בסכומים שאתם צריכים לשלם מדי חודש

החסרונות 

• עלות גבוהה – הטכנולוגיה של פאנלים סולאריים עדיין איננה נחלת הכלל, ויש הטוענים שהעלות של רכישת פאנלים והתקנתם היא גבוהה. השירות הזה אומנם אינו זול, אך חשוב לציין שהוא משתלם בטווח הארוך משום שהוא מאפשר למשתמשים לחסוך בעלויות החשמל החודשיות ואף למכור חשמל עודף למדינה כדי ליצור רווחים קטנים, המצטברים עם הזמן לסכומים ניכרים
• תלות בשמש – על אף שהמוצר שימושי גם בימי חורף קרים, המערכת תלויה בחשיפה ישירה לשמש ולכן בשעות הלילה ובימים שבהם אין שמש בכלל היא לא תספק חשמל

טכנולוגיות מתקדמות בשלבי הייצור

במהלך השנים האחרונות חלה התקדמות משמעותית בטכנולוגיות לייצור פאנלים סולאריים. הנה כמה מהטכנולוגיות המתקדמות בתחום:

1. פאנלים מבוססי פולי-סיליקון (רב גבישי)

פאנלים סולאריים מבוססי פולי-סיליקון מורכבים מתאי סיליקון רב-גבישיים (Polycrystalline). תאים אלו נוצרים מגבישים רבים של סיליקון הנוצקים לתבניות, ולאחר מכן נחתכים ליריעות דקות. תהליך הייצור של פאנלים רב-גבישיים הוא פשוט וזול יותר לעומת פאנלים מונו-סיליקוניים, מה שמוזיל את העלויות. עם זאת, היעילות של פאנלים אלו היא נמוכה יחסית, בדרך כלל בין 15% ל-17%.

2. פאנלים מבוססי מונו-סיליקון (חד גבישי)

פאנלים סולאריים מונו-סיליקוניים עשויים מתאים חד-גבישיים (Monocrystalline), מה שאומר שכל תא עשוי מגביש אחד של סיליקון טהור. הפאנלים הללו הם היעילים ביותר מבין הפאנלים המסורתיים, והיעילות שלהם יכולה להגיע ל-20%-23%. פאנלים אלו גם תופסים פחות מקום, ומסוגלים להפיק יותר אנרגיה בשטח נתון לעומת פאנלים רב-גבישיים. עם זאת, הם יקרים יותר לייצור.

ההבדלים המרכזיים בין פולי-סיליקון למונו-סיליקון נובעים מהמבנה של תאי הסיליקון, המשפיעים על העלות, היעילות וההתאמה של הפאנלים לשימושים שונים.

3. פאנלים מבוססי פרובסקיט (Perovskite)

פרובסקיט הוא חומר שמאפשר ייצור פאנלים יעילים יותר בזכות תכונותיו הפיזיקליות. פאנלים מבוססי פרובסקיט מציעים יתרונות כמו עלות ייצור נמוכה, קלות משקל וגמישות, ובמקרים רבים הם מגיעים ליעילות של מעל 25%, מה שהופך אותם לתחרותיים מול פאנלים מסורתיים מסיליקון. בנוסף, יש מחקרים המנסים לשלב פרובסקיט עם סיליקון כדי ליצור פאנלים היברידיים שמגדילים את היעילות.

4. פאנלים פוטו-וולטאיים בעלי מבנה טנדם

פאנלים טנדם הם פאנלים המשלבים כמה שכבות של תאים פוטו-וולטאיים שונים. כל שכבה קולטת אורכי גל שונים של קרינת השמש, מה שמאפשר ניצול טוב יותר של האנרגיה הסולארית. טכנולוגיה זו יכולה להגדיל את היעילות של הפאנלים ולמקסם את התפוקה שלהם.

5. תאים סולאריים מבוססי נקודות קוונטיות (Quantum Dots)

טכנולוגיה זו משתמשת בננו-חלקיקים כדי ליצור תאים סולאריים שיכולים לקלוט ולייצר אנרגיה בצורה יעילה מאוד. היתרון הגדול בטכנולוגיה זו הוא גמישות העיצוב, היכולת להתאים את נקודות הקוונטום לקליטת אורכי גל שונים והפוטנציאל להוזלת עלויות הייצור.

6. פאנלים שקופים (Transparent Solar Panels)

פאנלים סולאריים שקופים מאפשרים להתקין תאים סולאריים על חלונות זכוכית או מבנים שקופים אחרים, ובכך להגדיל את השטח הזמין לייצור אנרגיה. טכנולוגיה זו משולבת לרוב בבנייני משרדים ובמבנים עירוניים בעלי צרכים אסתטיים מסוימים.

7. פאנלים גמישים (Flexible Solar Panels)

הפאנלים הגמישים עשויים לרוב מחומרים כמו פולימרים או פרובסקיט, ומאפשרים יישום על משטחים מגוונים ולא שגרתיים כמו בגדים, גגות קמורים או אפילו מכשירים ניידים. הם קלים להובלה ולהתקנה וניתנים לגלגול ואחסון בצורה פשוטה.

8. פאנלים סולאריים דו-צדדיים (Bifacial Solar Panels)

פאנלים אלה קולטים קרינה סולארית משני צדי הפאנל, הן מהחלק הקדמי שמקבל קרינת שמש ישירה, והן מהחלק האחורי שמקבל קרינה שמוחזרת מהקרקע או מבנים סמוכים. בכך הפאנלים הדו-צדדיים מגדילים את ייצור האנרגיה באופן משמעותי.

התפתחות הטכנולוגיות הללו תורמת לשיפור היעילות ולצמצום העלויות של הפאנלים הסולאריים, ומאפשרת פריסה רחבה יותר של אנרגיה סולארית בעולם.

האם הפאנלים הסולאריים ניתנים למיחזור?

כן, פאנלים סולאריים ניתנים למיחזור, אם כי תהליך המיחזור של פאנלים סולאריים הוא מורכב וכולל מספר שלבים. הפאנל מורכב מחומרים שונים כמו זכוכית, מתכות, סיליקון, ופלסטיק, שניתן להפריד ולמחזר בצורה יעילה.

תהליך המחזור כולל:

1. מיחזור הזכוכית: הזכוכית שמכסה את הפאנל מהווה כ-70%-90% ממשקלו. ניתן למיין אותה ולהשתמש בה לייצור מוצרים חדשים.
2. מיחזור המתכות: הפאנל כולל מסגרת אלומיניום, חוטי נחושת ועוד מתכות שניתן להפריד ולמחזר בקלות. האלומיניום, למשל, משמש מחדש בתעשיות שונות.
3. מיחזור הסיליקון: תאי השמש עשויים לרוב מסיליקון, חומר יקר שניתן למחזר אותו בשני אופנים:
   • שימוש חוזר: תהליך שבו מפרקים את התא, מטהרים את הסיליקון ומשתמשים בו לייצור פאנלים חדשים.
   • התכה: התכה של הסיליקון ושימוש חוזר בו כחומר גלם לתעשיות אחרות.
4. מיחזור רכיבים נוספים: שכבות הפלסטיק, חומרי איטום וחיבורים ניתנים גם הם למיחזור, אם כי לעיתים יותר קשה להפריד אותם מחומרי הליבה.

אתגרים במיחזור פאנלים סולאריים:

• יעילות התהליך: התהליך דורש משאבים ויכולות טכנולוגיות מתקדמות להפרדה ומיצוי יעיל של החומרים.
• כמות מוגבלת של מתקנים ייעודיים: כיום, יש מספר מוגבל של מתקנים למיחזור פאנלים סולאריים, אם כי תחום זה הולך וגדל עם התפשטות השימוש בטכנולוגיה זו.

ככל שתעשיית האנרגיה הסולארית ממשיכה לגדול, ההשקעות והפיתוח במיחזור של פאנלים סולאריים צפויים להתרחב, מה שיגרום לשימוש יותר בר-קיימא בטכנולוגיה זו.

כמה עולה פאנל סולארי? 

בשנים האחרונות העלות של מערכת סולארית ירד באופן ניכר בעשרות אחוזים, בשל התפתחות הטכנולוגיה והמאמצים להנגיש אותה לציבור. בשורה התחתונה, מערכת סולארית לבית שלכם יכולה לעלות בין 50,000 ל-90,000 ש”ח, לפי גודל המערכת שאתם מעוניינים לרכוש. אצלנו בחברת וולטה סולאר יש שני מודלים למימון מערכת שתוכלו לבחור ביניהם – מודל רכישה ומודל ליסינג – ואתם יכולים לקרוא עוד בנושא על ידי לחיצה על הקישור.

תחזוקה וניקוי של פאנלים סולאריים 

התחזוקה והניקוי של המערכת אינם מורכבים, משום שהחומרים שמהם היא עשויה הם בדרך כלל מתכות או חומרים מוצקים אחרים שאינם מפתחים חלודה. כמו כן, אין במערכת שום שימוש בנוזלים או חלקים נעים, כך שאין לכם דאגה של נזילות, שחיקה או התפרקות. ניקוי פאנלים סולאריים מערב בעיקר ניקוי של אבק ולכלוכים המצטברים בעקבות מזג האוויר וזיהום האוויר באזור המגורים שלכם, אך יש מקרים שבהם לקוחות פרטיים או עסקים המשתמשים במערכת עצומה מעדיפים שלא להתעסק בניקיון שלה משום שאובדן היעילות הוא מינורי לעומת עלות הניקוי. אם אתם מעוניינים לנקות בעצמכם את הפאנלים הסולאריים שלכם, נשמח לספק לכם הדרכה מקצועית בנושא כדי שתדעו בדיוק מה לעשות כדי לשמור על המערכת שלכם נקייה ותקינה. אם לא, אנחנו בחברת וולטה סולאר יכולים לספק לכם את האחריות של ניקיון ותחזוקה עלינו בהסכם מוגדר מראש.

תוחלת החיים של פאנלים סולאריים

כמו כל מוצר בעולם, גם לפאנלים סולאריים יש תוחלת חיים, אם כי לעומת מוצרים אחרים במקרה הזה מדובר באפקטיביות של הפאנל ביצירת חשמל. לאורך השנים הפאנל יתחיל לייצר כמות קטנה יותר של חשמל בכל יום, אבל בדרך כלל התפוקה אמורה לרדת ל-80%–90% (ביחס ליום השימוש הראשון) אחרי 25 שנים. כן, קראתם נכון – העמידות של פאנלים סולאריים היא די גבוהה, וזוהי הסיבה שהיצרנים מספקים לרוב אחריות של עד 25 שנים על המוצר. בדרך כלל פאנלים סולאריים יכולים לפעול גם 30 שנה או יותר ולספק לבעליהם חשמל בכמות מספקת למשך שנים רבות. כמובן, משך השימוש במערכת תלוי גם בתחזוקה שאתם תעשו (או אנחנו) כדי להימנע ככל האפשר מתקלות ומנזקים.

פאנלים סולאריים בישראל

בישראל אנחנו נהנים מכ-300 ימי שמש בשנה בממוצע, מה שהופך את השימוש בפאנלים סולאריים להגיוני ולמשתלם. בשנים האחרונות חלו שיפורים במודעות לקיימות ולאקולוגיה, ויש ביקוש גדל לשימוש בפאנל סולארי כדי ליצור אנרגיה ממקור מתחדש ולחסוך בעלויות החשמל. אחת ההמצאות הישראליות המשתמשת בפאנל סולארי היא דוד שמש, המופעל באמצעות החשמל המופק מהפאנל כדי לספק לנו מים חמים לפי בקשה. לצד ההתחייבות של מדינת ישראל לעבור להפקת אנרגיה ירוקה בהיקף של 30% מהצריכה הכוללת במדינה עד שנת 2030, יש עידוד כללי לייצור של פאנלים סולאריים ולשימוש ביתי בהם.

ההשפעה של פאנלים סולאריים על המהפכה הירוקה בישראל

לפאנלים סולאריים יש השפעה משמעותית על המהפכה הירוקה בישראל, והם ממלאים תפקיד מרכזי במעבר למקורות אנרגיה מתחדשים, תוך הפחתת התלות בדלקים פוסיליים. הנה כמה היבטים מרכזיים של השפעה זו:

1. הפחתת פליטות פחמן

אחת ההשפעות המשמעותיות ביותר של השימוש בפאנלים סולאריים היא הפחתת פליטות גזי החממה, בעיקר פחמן דו-חמצני (CO₂). מאחר שהחשמל שמיוצר מפאנלים סולאריים מגיע ישירות מאור השמש, הוא אינו פולט מזהמים במהלך הייצור. בישראל, שבה היה שימוש מסיבי בתחנות כוח מבוססות פחם וגז טבעי, הפאנלים הסולאריים מצמצמים את הזיהום התעשייתי ומשפרים את איכות האוויר.

2. קידום עצמאות אנרגטית

ישראל, כמו מדינות רבות, מסתמכת רבות על ייבוא מקורות אנרגיה כמו נפט וגז. מעבר לאנרגיה סולארית מגדיל את היכולת של המדינה לייצר חשמל באופן עצמאי, ובכך מפחית את התלות במקורות חיצוניים. עם ימי שמש רבים לאורך השנה, הטכנולוגיה הסולארית מהווה פתרון טבעי לישראל.

3. ייעול השימוש בשטחים פתוחים וגגות

ישראל עושה שימוש מוגבר בגגות מבנים להקמת מערכות סולאריות. זה כולל מבנים פרטיים, ציבוריים ותעשייתיים. התהליך הזה מאפשר ניצול שטחים קיימים לייצור חשמל, מבלי לפגוע בשטחים פתוחים לטובת תחנות כוח. בנוסף, בשנים האחרונות התפתחו גם יוזמות להקמת שדות סולאריים בנגב ובשטחים נוספים שיכולים לתמוך בייצור אנרגיה משמעותי.

4. קידום חדשנות טכנולוגית

המעבר לאנרגיה סולארית בישראל מלווה בצמיחה של תעשיית קלינטק מקומית, המפתחת טכנולוגיות מתקדמות לאנרגיה מתחדשת, אחסון אנרגיה וניהול חכם של רשתות חשמל. חברות סטארטאפ ישראליות בתחום זה זוכות להכרה עולמית.

5. צמצום התלות ברשת החשמל המרכזית

שימוש בפאנלים סולאריים מאפשר לבתים פרטיים, חוות, ומפעלים לייצר חשמל באופן עצמאי ולמכור את העודפים חזרה לרשת. מהלך זה לא רק מגביר את היציבות האנרגטית של המשתמשים, אלא גם תורם ליציבות הכללית של משק החשמל בישראל.

6. תמיכה ביעדים לאומיים ואזוריים

ישראל הציבה יעדים לאומיים שאפתניים להפחתת פליטות ולהגדלת השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים. לפי היעדים של הממשלה, עד 2030 כ-30% מהחשמל אמור להגיע ממקורות מתחדשים, עם דגש על אנרגיה סולארית. הפאנלים הסולאריים הם הכלי המרכזי בהשגת יעד זה.

7. הפחתת עומס על תחנות כוח מסורתיות

מערכות סולאריות מפחיתות את העומס על תחנות הכוח הקונבנציונליות, במיוחד בשעות שיא בצהריים שבהן הביקוש לחשמל עולה והייצור הסולארי בשיאו. זה עוזר במניעת הפסקות חשמל ושומר על איזון ברשת.

לסיכום

פאנלים סולאריים הם מוצר בפופולריות גוברת שמטרתם לאפשר לכל בני האדם להפיק אנרגיה ירוקה מאנרגיית השמש המתחדשת. התקנת המערכת אומנם אינה זולה, אך היא השקעה לטווח ארוך המתבטאת בחשבונות חשמל נמוכים ואף שליליים, משום שתוכלו למכור למדינה את עודפי החשמל שהפאנלים שלכם מייצרים. המוצר הזה יכול ללוות אתכם עשרות שנים קדימה כדי שגם אתם תשתתפו בשמירה על הסביבה ותעברו לשימוש באמצעים אקולוגיים להפקת אנרגיה וחשמל.