מקורות מידע
דוד שמש פעולת על ידי אנרגיה סולארית:
אנרגיה סולארית היא אנרגיה שמקורה בקרינת השמש ואשר נחשבת למקור האנרגיה החלופי הטוב והנקי ביותר.
אנרגיה זו נמצאת בשפע, עד פי 10,000 מהתצרוכת העולמית הנוכחית, אך יש צורך למצוא דרכים יעילות להשתמש בה. מדינת ישראל הינה אחת המדינות המתקדמות בניצול אנרגיית השמש, אם כי בשנים האחרונות היא מפגרת אחרי מדינות מפותחות שאפשרות ניצולת השמש נמוכה בהרבה אצלן.
החלוקה הבסיסית לשימוש באנרגיה סולארית היא:
·שימוש ישיר בקרני השמש לצורך ייבוש (כביסה, פירות יבשים) או אידוי (בריכות מלח).
·טכנולוגיה תרמו-סולארית: קולטי שמש, ההופכים אנרגיית שמש לאנרגיית חום. (דודי שמש, הפעלת טורבינות).
·טכנולוגיה פוטו-וולטאית (פוטו-חשמלית): תאים סולאריים, ההופכים אנרגיית שמש (אור, ולא חום) ישירות לאנרגיה חשמלית.
· טכנולוגיה פוטו-כימית: מערכות פוטו-כימיות בהן אנרגיית השמש מבצעת פעילות כימית, למשל שחרור גז שיכול להיות חומר בעירה
דוד שמש הוא פיתוח ישראלי של פרופ' צבי תבור המבוסס על קולטי שמש ההופכים אנרגיית שמש לאנרגיית חום. בארץ נעשה באנרגיה סולרית שימוש רב באמצעות דודי השמש לחימום מים (כ95% מבתי האב), שחוסכים כ-3%-4% מתצרוכת החשמל של ישראל. על פי החוק הישראלי כל בית חדש שנבנה (למעט מגדלים) חייב להיות מצויד בקולטי שמש. מאידך מפעלי תעשייה אינם מחויבים לחמם מים באמצעות קולטי שמש ומעדיפים את הפתרון הנוח יותר של שימוש במזוט.
אנרגיה זו נמצאת בשפע, עד פי 10,000 מהתצרוכת העולמית הנוכחית, אך יש צורך למצוא דרכים יעילות להשתמש בה. מדינת ישראל הינה אחת המדינות המתקדמות בניצול אנרגיית השמש, אם כי בשנים האחרונות היא מפגרת אחרי מדינות מפותחות שאפשרות ניצולת השמש נמוכה בהרבה אצלן.
החלוקה הבסיסית לשימוש באנרגיה סולארית היא:
·שימוש ישיר בקרני השמש לצורך ייבוש (כביסה, פירות יבשים) או אידוי (בריכות מלח).
·טכנולוגיה תרמו-סולארית: קולטי שמש, ההופכים אנרגיית שמש לאנרגיית חום. (דודי שמש, הפעלת טורבינות).
·טכנולוגיה פוטו-וולטאית (פוטו-חשמלית): תאים סולאריים, ההופכים אנרגיית שמש (אור, ולא חום) ישירות לאנרגיה חשמלית.
· טכנולוגיה פוטו-כימית: מערכות פוטו-כימיות בהן אנרגיית השמש מבצעת פעילות כימית, למשל שחרור גז שיכול להיות חומר בעירה
דוד שמש הוא פיתוח ישראלי של פרופ' צבי תבור המבוסס על קולטי שמש ההופכים אנרגיית שמש לאנרגיית חום. בארץ נעשה באנרגיה סולרית שימוש רב באמצעות דודי השמש לחימום מים (כ95% מבתי האב), שחוסכים כ-3%-4% מתצרוכת החשמל של ישראל. על פי החוק הישראלי כל בית חדש שנבנה (למעט מגדלים) חייב להיות מצויד בקולטי שמש. מאידך מפעלי תעשייה אינם מחויבים לחמם מים באמצעות קולטי שמש ומעדיפים את הפתרון הנוח יותר של שימוש במזוט.
אופן הפעולה:
צינור מתשתית המים הביתית מחובר לקצה אחד של הצינור העובר בקולט השמש, ולקצה השני מחובר המיכל באמצעות צינור נוסף. קרני השמש פוגעות בקולט, ובשל הצבע הכהה של הקולט הופכת קרינת השמש לאנרגיית חום, הנשארת ברובה כלואה בתוך הקולט. המים העומדים בצינור מתחממים מהאוויר הלוהט המקיף אותם.
לרוב ממוקם המיכל גבוה מהקולטים, ואז במידה שהמים בקולט חמים יותר מהמים במיכל, ישנה תחלופת מים, והשאיפה היא שהמים החמים ביותר ימצאו במיכל. אם המיכל ממוקם נמוך יותר מן הקולטים, יש להפעיל סירקולציה מאולצת: להכריח את המים החמים לרדת אל הדוד. סירקולציה מאולצת מצויה בדרך כלל ברבי קומות.
למיכל יש פתח נוסף, דרכו יוצאים המים לתשתית המים החמים הביתית.
במקרים רבים מותקן בתוך המיכל גוף חימום חשמלי, המשמש לחימום מים כאשר החימום על ידי קרני השמש אינו מספק, כמו בימים מעוננים או ללילה.
אנרגיה סולארית בישראל:
אף שבארץ ישנו מחקר ופיתוח ער ומתקדם, היישום של שימוש במקורות אנרגיה סולארים, למעט השימוש בדודי שמש הוא מועט. בעבר פעלה בסמוך לים המלח תחנת כוח סולרית קטנה מסוג בריכת שמש, שהקימה חברת סולמת (מקבוצת אורמת), אך הממשלה הפסיקה את מימון הפעלתה בשל חוסר כדאיות כלכלית.
חברת לוז מירושלים הקימה בשנות ה-80 בקליפורניה 9 מתקנים בטכנולוגיה התרמית של שקתות פרבוליות, בשלוש תחנות כוח ובהיקף כולל של 354MW (כולל התחנה הסולרית הגדולה בעולם בהספק נקוב של 160MW והשניה בגודלה בעולם בהספק 150MW). אף שהחברה פשטה רגל התחנות עדיין עובדות כיום ומופעלות על ידי חברת Florida Power & Light ואף מייצרות חשמל מעבר להספק הנקוב הודות לשיפורים טכנולוגיים הכוללים קולט חדש שפותח ומיוצר על ידי חברת סולל מבית שמש. לאחרונה הוקמה חברת הזנק בשם לוז 2, אשר עובדת על פיתוחים נוספים בתחום.
חברות סולרג'ניקס ואורמת מיבנה הקימו תחנת כוח סולרית באריזונה עם טורבינה אורגנית (ORC) מתוצרת אורמת, כמו כן הוקמו בשנתיים האחרונות תחנות בנבאדה (64MW) ומספר תחנות בגודל 50MW בספרד. כיום יש תחנות נוספות בהליכי אישור והקמה בספרד וקליפורניה בהשתתפות חברת סולל.
בשנת 2001 הכריז שר התשתיות הלאומיות דאז, אביגדור ליברמן, על הקמת תחנת כוח סולארית באזור דימונה. תוכנית זו לא יצאה לפועל. בתחילת 2004 הכריזה המועצה הארצית לתכנון ובניה על תוכנית מתאר להקמת תחנה סולארית, במסגרתה נבחר מתחם אשלים שבשטח המועצה האזורית רמת הנגב. במרץ 2008 פרסם משרד התשתיות את השלב המקדים של מכרז למיון מציעים להקמת שתי תחנות סולאריות במתחם, אשר יתפרסו על שטח של כ-4000 דונם ויספקו יחד כ-250 מגה-וואט חשמל.
בנוסף לתחנת כוח סולרית, ישנו רעיון של פרופ' דן זסלבסקי מהטכניון להקים ארובת שרב בערבה. מדינת ישראל החלה להקצות שטח לעניין, אך נכון לסוף שנת 2007 לא נמצאו מקורות מימון להקמת הפרויקט השאפתני.
יתרון וחיסרון:
היתרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית:
· עצמאות בהפקת חשמל, חוסר תלות במקורות דלק מתכלים ובמדינות המפיקות אותם, כמו התלות בעליית מחירי הדלקים.
·הפקת אנרגיה נקיה שאיננה פוגעת בסביבה.
·בעיקר לגבי הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית, אפשרות להתקנה על גגות ובכך לחסוך משאבי קרקע.
· אנרגית השמש אינה מתכלה כמו מקורות אנרגיה המתבססים על דלק.
·התאמה טובה לעקומת הביקוש לחשמל.
·תחנה תרמית סולרית יכולה לכלול גם גיבוי בדלק אחר, ולא נדרשת הקמת תחנת כוח נוספת לגיבוי כמו בתחנות רוח למשל.
·בתחנה תרמית סולרית אין ירידה משמעותית בביצועי התחנה לאורך שנים (זאת בניגוד לתחנות פוטו-וולטאיות).
החסרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית כיום:
·השקעה ראשונית גבוהה המתבטאת בעלות גבוהה לקוט"ש בהשוואה לתחנות כוח קונבנציונליות.
·הפקת אנרגיה לא סדירה בימים מעוננים ובלילה בתחנות כוח ללא אגירה או מקור אנרגיה נוסף.
·תפיסת שטח רב יחסית להפקת חשמל בשיטה הקונבנציונליות בפחם, דלק נוזלי או גז.
· עצמאות בהפקת חשמל, חוסר תלות במקורות דלק מתכלים ובמדינות המפיקות אותם, כמו התלות בעליית מחירי הדלקים.
·הפקת אנרגיה נקיה שאיננה פוגעת בסביבה.
·בעיקר לגבי הטכנולוגיה הפוטו-וולטאית, אפשרות להתקנה על גגות ובכך לחסוך משאבי קרקע.
· אנרגית השמש אינה מתכלה כמו מקורות אנרגיה המתבססים על דלק.
·התאמה טובה לעקומת הביקוש לחשמל.
·תחנה תרמית סולרית יכולה לכלול גם גיבוי בדלק אחר, ולא נדרשת הקמת תחנת כוח נוספת לגיבוי כמו בתחנות רוח למשל.
·בתחנה תרמית סולרית אין ירידה משמעותית בביצועי התחנה לאורך שנים (זאת בניגוד לתחנות פוטו-וולטאיות).
החסרונות העיקריים של האנרגיה הסולרית כיום:
·השקעה ראשונית גבוהה המתבטאת בעלות גבוהה לקוט"ש בהשוואה לתחנות כוח קונבנציונליות.
·הפקת אנרגיה לא סדירה בימים מעוננים ובלילה בתחנות כוח ללא אגירה או מקור אנרגיה נוסף.
·תפיסת שטח רב יחסית להפקת חשמל בשיטה הקונבנציונליות בפחם, דלק נוזלי או גז.
מבנה דוד השמש:
הדוד מורכב משני חלקים עיקריים - מיכל המים, וקולטי השמש. המיכל הוא בדרך כלל בצורה גלילית מאורכת, המיכל עשוי בדרך כלל ברזל אשר עמיד בפני לחץ מים שסביבו גליל פח מגולוון כאשר ביניהם קיים חומר בידוד טרמי (כיום בדרך כלל פוליאתילן מוקצף ובעבר בדרך כלל צמר סלעים). קולט שמש הוא תיבה מלבנית, שעשויה רובה ממתכת, פרט לדופן אחת מזכוכית או מפלסטיק שקוף. בתוך קולט השמש עובר צינור מים מפותל על רקע הצבוע בצבע שחור.
הקולט מותקן בדרך כלל על גג הבית, או במקום אחר החשוף לשמש. הקולט מופנה דרומה, לשם חשיפה מרבית לקרני השמש.
הקולט מותקן בדרך כלל על גג הבית, או במקום אחר החשוף לשמש. הקולט מופנה דרומה, לשם חשיפה מרבית לקרני השמש.
תחנת כוח סולארית-תרמית:
בשיטה הסולארית-תרמית ראשית הופכים בעזרת קולטי שמש את האנרגיה הנקלטת לחום, ואחר כך בעזרתו מייצרים קיטור אשר מניע טורבינה המייצרת חשמל. כיום רוב תחנות הכוח הסולאריות הגדולות עובדות בשיטה זו.
קיימות מספר טכנולוגיות סולאריות-תרמיות :
1. שקתות פרבוליות (Parabolic Trough): נוזל תרמי (או לחילופין קיטור או מלח נוזלי) זורם בצינור הנמצא בפוקוס של מראה בצורת פרבולה העוקבת אחרי השמש בציר אחד. הנוזל נכנס למחליף חום או קיטור נכנס ישירות לטורבינת קיטור המניעה גנרטור.
2. בצורה דומה משתמשים במראות שטוחות לפי עקרון פרנל (Fresnel), מתקן מסחרי מסוג זה הוקם באוסטרליה לחימום מוקדם של קיטור.
3. מגדל שמש המכונה לעתים מתקן מסוג קולט מרכזי (Power Tower Systems): מראות העוקבות אחרי השמש בשני צירים (הליוסטטים) מרכזות את האור לקולט מטרה הנמצאה על מגדל.
תחנות נבנו בשיטה זו בצרפת, ארצות הברית, ובמכון ויצמן בישראל. עוד בשנות השמונים השתמשו בקולט שמש שחימם מים או מלח מומס. תחנה מסחרית שהוקמה בספרד PS10 ליד סביליה משתמשת בקולט המחמם אויר, והאוויר מחמם קיטור לטמפרטורות של כ-460 מעלות צלזיוס. תחנה נוספת כזו PS20 נמצאת בהקמה והכוונה להקים 9 תחנות מסוג זה שיספקו את רוב צריכת החשמל של העיר סביליה.
חברת לוז 2 מבקשת להקים תחנות כוח בטכנולוגיה זו בקליפורניה.
הטכנולוגיה החדישה בתחום היא שימוש בטורבינת גז וקולט המחמם אוויר דחוס, בשיטה זו ניתן להגיע לנצילויות גבוהות ביותר, מתקן הדגמה מסוג זה הוקם במכון ויצמן והודגמו בו טמפרטורות אוויר של כ-1200 מעלות צלזיוס.
באלמריה שבספרד הוקם בשנת 2003 מתקן שעבד כתחנת כוח לכל דבר כאשר חברת אורמת סיפקה את יחידת הכוח, ובשנת 2005 הושגו טמפרטורות של מעל 1000 מעלות צלזיוס במערך קולטים בפעולה עם טורבינת הגז של אורמת OST3 שסיפקה כ 250KW חשמל. חברת אדיג מיבנה הקימה מתקן הדגמה דומה בהספק של 100KW בסין. טכנולוגיה זו מאפשרת ייצור חשמל בנצילות גבוהה ונראה כי ניתן להגיע לעלויות נמוכות משמעותית מבעבר.
4. צלחת פרבולית (Parabolic Dish Systems) - צלחת העוקבת אחרי השמש בשני צירים. מהחום מופק חשמל בדרך כלל על ידי מנוע סטירלינג (Stirling) או טורבינת גז קטנה. ניתן לקבל נצילויות גבוהות בהקפי ייצור חשמל של עשרות ומאות קילוואט בלבד, או תחנת כוח מסחרית עם עשרות או מאות יחידות מודולריות.
קיימות מספר טכנולוגיות סולאריות-תרמיות :
1. שקתות פרבוליות (Parabolic Trough): נוזל תרמי (או לחילופין קיטור או מלח נוזלי) זורם בצינור הנמצא בפוקוס של מראה בצורת פרבולה העוקבת אחרי השמש בציר אחד. הנוזל נכנס למחליף חום או קיטור נכנס ישירות לטורבינת קיטור המניעה גנרטור.
2. בצורה דומה משתמשים במראות שטוחות לפי עקרון פרנל (Fresnel), מתקן מסחרי מסוג זה הוקם באוסטרליה לחימום מוקדם של קיטור.
3. מגדל שמש המכונה לעתים מתקן מסוג קולט מרכזי (Power Tower Systems): מראות העוקבות אחרי השמש בשני צירים (הליוסטטים) מרכזות את האור לקולט מטרה הנמצאה על מגדל.
תחנות נבנו בשיטה זו בצרפת, ארצות הברית, ובמכון ויצמן בישראל. עוד בשנות השמונים השתמשו בקולט שמש שחימם מים או מלח מומס. תחנה מסחרית שהוקמה בספרד PS10 ליד סביליה משתמשת בקולט המחמם אויר, והאוויר מחמם קיטור לטמפרטורות של כ-460 מעלות צלזיוס. תחנה נוספת כזו PS20 נמצאת בהקמה והכוונה להקים 9 תחנות מסוג זה שיספקו את רוב צריכת החשמל של העיר סביליה.
חברת לוז 2 מבקשת להקים תחנות כוח בטכנולוגיה זו בקליפורניה.
הטכנולוגיה החדישה בתחום היא שימוש בטורבינת גז וקולט המחמם אוויר דחוס, בשיטה זו ניתן להגיע לנצילויות גבוהות ביותר, מתקן הדגמה מסוג זה הוקם במכון ויצמן והודגמו בו טמפרטורות אוויר של כ-1200 מעלות צלזיוס.
באלמריה שבספרד הוקם בשנת 2003 מתקן שעבד כתחנת כוח לכל דבר כאשר חברת אורמת סיפקה את יחידת הכוח, ובשנת 2005 הושגו טמפרטורות של מעל 1000 מעלות צלזיוס במערך קולטים בפעולה עם טורבינת הגז של אורמת OST3 שסיפקה כ 250KW חשמל. חברת אדיג מיבנה הקימה מתקן הדגמה דומה בהספק של 100KW בסין. טכנולוגיה זו מאפשרת ייצור חשמל בנצילות גבוהה ונראה כי ניתן להגיע לעלויות נמוכות משמעותית מבעבר.
4. צלחת פרבולית (Parabolic Dish Systems) - צלחת העוקבת אחרי השמש בשני צירים. מהחום מופק חשמל בדרך כלל על ידי מנוע סטירלינג (Stirling) או טורבינת גז קטנה. ניתן לקבל נצילויות גבוהות בהקפי ייצור חשמל של עשרות ומאות קילוואט בלבד, או תחנת כוח מסחרית עם עשרות או מאות יחידות מודולריות.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה