למרות שאנרגיות מאובנים עדיין שולטות בכוכב הלכת שלנו כיום, אנרגיות מתחדשות עושות את דרכן לשווקים של כל מדינות העולם. אנרגיות מתחדשות הן אלו שאינן מזהמות את הסביבה, שאינן אוזלות ומסוגלות לנצל את האנרגיה של יסודות כדור הארץ והסביבה, כמו שמש, רוח ומים, בין היתר, להפקת חשמל . מכיוון שדלקים מאובנים עומדים להיגמר, אנרגיה מתחדשת היא העתיד.
היום נדבר לעומק על אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית. מקור אנרגיה זה הוא אולי האנרגיה המתחדשת הנפוצה ביותר בעולם. האם תרצו ללמוד כיצד היא פועלת ואת היישומים השונים שלה?
הגדרה
לפני שנתאר את השימושים והתכונות שלה, חשוב להבהיר מהי אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית. אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית היא האנרגיה אשר רותמת את קרינת השמש והופכת אותה לחשמל . זה מושג באמצעות שימוש בחומרים מוליכים למחצה המייצרים זרם חשמלי כאשר הם נחשפים לאור.
מקור אנרגיה זה נקי לחלוטין, מכיוון שהוא אינו מייצר גזי חממה או פליטות רעילות במהלך ייצורו. יתר על כן, זהו מקור אנרגיה מתחדש , כלומר המקור העיקרי שלו, השמש, לא ייגמר במשך מיליארדי שנים. כדי לרתום אנרגיה זו, נעשה שימוש במכשירים המכונים פאנלים סולאריים . פאנלים אלה לוכדים פוטונים של אור מקרינת השמש וממירים אותם לחשמל באמצעות תהליך המכונה אפקט פוטו-וולטאי.
כיצד נוצרת אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית?
תהליך יצירת אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית מתחיל בלכידת פוטונים של אור השמש באמצעות פאנלים סולאריים. פאנלים אלה לוכדים קרינת שמש, ובאמצעות האפקט הפוטו-וולטאי, ממירים את האור לזרם חשמלי. כל פאנל סולארי מורכב מתאים פוטו-וולטאיים , שהם חומרים מוליכים למחצה (בדרך כלל סיליקון) המסוגלים לספוג את אנרגיית הפוטונים ולשחרר אלקטרונים. תנועת האלקטרונים הללו מייצרת זרם חשמלי.
חשוב לציין שמתח המוצא של תא פוטו-וולטאי נמוך למדי (בסביבות 0,6 וולט). כדי להגדיל את הספק המערכת, תאים אלה מחוברים בטור ליצירת מודול פוטו-וולטאי , העטוף במבנה עמיד בפני לחות ומזג אוויר סוער.
תהליך זה יוצר זרם ישר שבאמצעות ממירי חשמל ניתן להפוך אותו לזרם חילופין, המאפשר שימוש בו בבתים ובעסקים.
אלמנטים וביצועים
פאנלים סולאריים הם מכשירים הלוכדים תאים פוטו-וולטאיים. לפאנלים אלה שימושים מגוונים, הן למטרות אישיות והן למטרות עסקיות. למעשה, עלותם של פאנלים סולאריים ירדה בשנים האחרונות, וניתן למצוא התקנות סטנדרטיות במחיר של כ -7.000 אירו.
אחד היתרונות העיקריים של מערכות אלו הוא קלות ההתקנה והתחזוקה המועטה שלהן. יתר על כן, תוחלת החיים שלהן ארוכה למדי, כ- 25-30 שנה , מה שמאפשר החזר קל של ההשקעה.
עם זאת, מיקומם של הפאנלים ממלא תפקיד מכריע בביצועיהם. כדי למקסם את לכידת האנרגיה, לוחות צריכים להיות מכוונים למקום שבו הם מקבלים את מירב שעות השמש ביום. את האנרגיה הנלכדת ניתן לאחסן בסוללות לשימוש בלילה או בימים מעוננים.
ביצועי התקנה סולארית פוטו-וולטאית ישתנו בהתאם למיקום הגיאוגרפי ולסידור הפאנלים. באזורים עם יותר שעות אור שמש, מערכות סולאריות מאפשרות לך להחזיר את ההשקעה שלך תוך כשמונה שנים , מה שמותיר כמות ניכרת של זמן להתחיל לייצר רווחים.
שימושים באנרגיה סולארית פוטו-וולטאית
מערכות פוטו-וולטאיות המחוברות לרשת
אחד השימושים העיקריים של אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית הוא באמצעות מערכות המחוברות לרשת החשמל. מערכות אלו מנטלות אנרגיה סולארית לייצור חשמל המוזן לרשת החשמל. לשם כך, משתמשים בממירי חשמל כדי להמיר את הזרם הישר (DC) הנוצר על ידי הפאנלים לזרם חילופין (AC), התואם לרשת החשמל.
למרות שהעלות לקוט"ש של אנרגיה סולארית עדיין גבוהה במקצת בהשוואה למקורות אנרגיה אחרים, הבדל זה הצטמצם משמעותית בשנים האחרונות הודות לטכנולוגיה הזולה יותר והיעילות המוגברת של הפאנלים. באזורים רבים עם אור שמש בשפע, הפוטו-וולטאים כבר תחרותיים עם מקורות אחרים. סובסידיות וסיוע ציבוריים הם המפתח להפיכת אפשרות זו לאחת הקיימות ביותר עבור צרכנים רבים.
שימושים אחרים באנרגיה סולארית פוטו-וולטאית
מלבד השימוש בה לייצור חשמל, לפוטו-וולטאים סולאריים יש הרבה יותר יישומים. כמה מהנפוצים ביותר הם:
- תאורה: אידיאלי לספק אור במקומות ציבוריים, כגון כבישים, אזורי מנוחה ואזורים כפריים.
- איתות: הוא משמש לעתים קרובות במגזר האיתות הכבישים והימי לסימון נקודות אסטרטגיות.
- טלקומוניקציה: מתקני משחזרי טלקומוניקציה רבים מפעילים את המערכות שלהם באמצעות אנרגיה פוטו-וולטאית סולארית.
- חַקלָאוּת: במשקים ובפעילות בעלי חיים הוא משמש בין היתר למערכות שאיבת מים, אספקת חשמל למערכות חליבה.
כדי להרחיב רשימה זו, לאנרגיה סולארית פוטו-וולטאית יש גם רלוונטיות קריטית בחשמל כפרי באזורים מבודדים, מה שמאפשר לקהילות הרחוקות מרשתות חשמל לקבל גישה לחשמל בצורה נקייה ובר קיימא.
אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית היא אחת האפשרויות הטובות ביותר להפחתת התלות במקורות מזהמים ולא מתחדשים. ההתקנה הקלה והחיים השימושיים הארוכים אפשרו ליותר ויותר מגזרים, מהתעשייה ועד הכפרית, לאמץ סוג זה של אנרגיה כפתרון בר קיימא, בר קיימא וכלכלי.