רואים ירוק

 באמצע המאה ה-18 החלה בעולם מהפיכה המכונה "המהפיכה התעשייתית" שהביאה אתה, לצד ההתפתחות המהירה, גם נזקים אדירים לכדור הארץ כתוצאה מפליטת גזים שגרמו להתחממות הכדור.
השימוש בנפט, פחם ומוצרים מתכלים אחרים לצורך ייצור חשמל הנדרש להפעלת התעשייה, גורם לפליטה של גזים כגון CO2, מתאן ועוד. בנוסף לזאת, תלות במוצרים אלה לא תתאפשר לאורך זמן היות והמלאי שלהם מוגבל (ראו דוגמת מאגר הגז הטבעי שהתגלה מול חופי חיפה וצפוי להספיק ל-20 שנה בלבד).

על מנת למנוע את הרס כדור הארץ, התכנסו המדינות המפותחות וחתמו על אמנה להפחתת גזי החממה כדי לעצור את התחממות הכדור הנקראת "אמנת קיוטו". אמנה זו פתחה למעשה את הדרך לייצור חשמל ממקורות מתחדשים היות ואי עמידה ביעדי האמנה תגרור קנסות כבדים וכך המדינות מתומרצות לסבסד הקמה של מתקנים ירוקים.

על מנת לעמוד בדרישות האמנה לצמצום פליטת גזי החממה המדינות קבעו יעדים ארוכי טווח להגדלת השימוש באנרגיה ממקורות מתחדשים ולא מזהמים המכונה "אנרגיה ירוקה" במקום אנרגיה ממקורות מתכלים (פוסיליים) המכונה "אנרגיות שחורות".

ניצול מקורות אנרגיה מתחדשים מתבצע בכמה שיטות עיקריות:

ביומאסה\ביו גז – מדובר במערכות גנרציה שפועלות על גזים שנוצרים מזבל, ריקבון של עצים, אתרי הטמנת אשפה, צרכים של חיות וכדומה.

הידרו – טורבינות המונעות על ידי זרימה של מים ממקום גבוה למקום נמוך או גאות ושפל.
רוח – טורבינות המונעות על ידי שבשבות רוח גדולות.
סולארי (פוטו-וולטאי PV) – לוחות סיליקון המנצלים אפקט פיזיקאלי הנקרא אפקט פוטו-אלקטרי אשר על ההסבר שלו קיבל אלברט איינשטיין פרס נובל. האפקט נוצר עם פגיעת אלומת אור שמש בפיסת סיליקון הגורמת לניתוק אלקטרונים ממקומם וכתוצאה מכך לזרימה חשמלית.
סולארי\תרמי – חימום מים לקיטור באמצעות השמש וניצול הקיטור לסיבוב טורבינות המפיקות חשמל.
 
בהשוואה למחירי הדלק הנוכחיים, עלות הקמת מערכת ייצור חשמל ממקורות מתחדשים גבוהה מאוד ולא מוצדקת כלכלית. על מנת לעודד הקמת מערכות כאלה, על הממשלות לסבסד את הקמתן. שיטת הסבסוד המוצלחת ביותר שנבחרה היא שיטת "תעריף הזנת רשת" אשר מעניקה תשלום על כל קילו-וואט שנמכר לרשת החשמל. תשלום זה גבוה משמעותית ממחיר הצריכה של חשמל מהרשת.
הטכנולוגיה המיושמת בכל מדינה תלויה מאוד במקור האנרגיה המתחדש הנפוץ ביותר באותה מדינה. בדנמרק לדוגמא, משטר הרוחות הוא גבוה מאוד ולכן המדינה כולה זרועה בטורבינות רוח ענקיות המייצרות כמות חשמל הקרובה לייצור הכולל של מדינת ישראל.

גרמניה, למרות רמות קרינת שמש נמוכות מאוד, היא המדינה המובילה דווקא בתחום הפוטו-וולטאי. מדינות נוספות שמובילות את תחום הפוטו-וולטאי הן קליפורניה, ספרד, יפן, איטליה, אוסטרליה ועוד.

ישראל התברכה ברמות קרינה מהגבוהות ביותר בעולם ולעומת זאת במשטר רוחות חלש יחסית. מסיבה זו נבחרו שתי טכנולוגיות עיקריות: סולארי-תרמי ופוטו-וולטאי.
רמות הקרינה הגבוהות ביותר בארץ נמדדות בנגב ובערבה אך גם במרכז ובצפון הארץ נמדדות רמות קרינה הגבוהות משמעותית מהנמדד באירופה.

במהלך שנת 2008, אושרו בישראל תעריפים למכירת חשמל המיוצר על ידי מערכות סולאריות לרשת החשמל במשך 20 שנה. נכון להיום, תעריף המכירה עומד על 1.97 ₪ לכל קילו-וואט לשעה (לעומת עלות של 0.48 ₪ לשעה לכל קילו-וואט שנצרך מרשת החשמל), דבר שהופך התקנת מערכת לכדאית מאוד עם תקופת החזר של 8 עד 10 שנים. התשואה הגלומה בהשקעה כזו גבוהה מ-10% ונחשבת לבטוחה מאוד היות והיא תלויה בשני גורמים בעיקר: פיזיקה ולקוח שהוא המדינה.

מתקן פוטו-וולטאי (PV)

מתקנים פוטו-וולטאיים עושים שימוש בחומר הנקרא צורן (סיליקון) הנוצר מחול. על מנת ליצור תאים פוטו-וולטאיים ישנן מספר טכניקות שהטובה ביותר לייצור חשמל מתוארת באיור לעיל. ממיסים סיליקון ומושכים מתוך בריכת הסיליקון המומס מטיל סיליקון. את המטיל חותכים לצורה ריבועית על מנת לחסוך מקום על הפאנלים ופורסים את המטיל לפרוסות דקות מאוד. את הפרוסות צורבים עם חומר מוליך ויוצרים מהם תא סולארי. מסדרים כ-60 תאים סולאריים על גבי לוח ואת הלוח מכסים בזכוכית. כל לוח סולארי מייצר חשמל בהספק של כ-200 וואט.

מערכת סולארית מורכבת ממספר גורמים עיקריים: פאנלים סולאריים, ממירי מתח, קונסטרוקציות אלומיניום וכבלים. לכל רכיב ישנה השפעה מהותית על כמות החשמל המיוצר, דבר שמשפיע ישירות על כלכליות הקמת מערכת סולארית. היות והכמות המיוצרת רגישה מאוד להשפעות אלו, יש חשיבות מכרעת לאיכות המוצרים. הפרש קטן יחסית בעלות המערכת עלול לעלות הרבה מאוד בהפסדים שיגרמו כתוצאה מאיבודי ייצור חשמל במהלך תקופת ההסכם עם חברת החשמל.

   


חשיבות איכות הפאנל הסולארי

1. השפעת הטמפרטורה על החשמל המיוצר – ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר הלוח מייצר פחות חשמל. פאנלים איכותיים מושפעים פחות מטמפרטורה.
2.
תהליך דגרגציה – הלוח הסולארי מאבד מדי שנה בין 0.5% ל-1% מיכולת הייצור שלו. פאנלים איכותיים נמצאים בסקאלה הנמוכה של 0.5%.
3.
שקיפות החיפוי – עם השנים והחשיפה לשמש הופך חומר החיפוי של הפאנל לפחות ופחות שקוף, דבר הגורם לפגיעה ביכולת העברת האור לתאים הסולאריים. פאנלים איכותיים לא מושפעים מחשיפה זו.

איכות הממיר

1. במהלך תהליך ההמרה נוצרים איבודים שיכולים להגיע עד 10% מהחשמל המיוצר. ממירים איכותיים לא מאבדים יותר מ-2%.
2. דרך הממיר ניתן לבצע מדידות של כמות החשמל המיוצר על ציר הזמן. ממירים איכותיים מאפשרים התעדכנות והצגה של כמות החשמל שיוצרה בשיטות רבות כגון, דרך האינטרנט, באמצעות תצוגות שונות, Bluetooth, IP וכדומה.



איכות הקונסטרוקציה

1. קונסטרוקציות עשויות ברזל גורמות לאורך שנים בשילוב עם מים וחשמל לקורוזיה. תהליכים אלו יכולים לחלחל לפאנלים הסולאריים ולהרוס אותם. גם גילוון של הברזל אינו מספיק היות וישנם אזורים רבים בהם הגילוון נפגע כגון נקודות ריתוך וחיתוך. קונסטרוקציות איכותיות עשויות מאלומיניום שלא מחליד. 2. משקל - משקל הקונסטרוקציה מהווה מרכיב חשוב לגבי מערכות המורכבות על גבי גגות שכן משקל גבוה מדי עלול לגרום לקריסת הגג. אלומיניום קל משמעותית מברזל ולכן מומלץ להשתמש בו.
3. זווית – לזווית בה מונח הפאנל מול השמש יש חשיבות רבה לגבי כמות החשמל המיוצרת. כל סטייה מהזווית האידיאלית יכולה לגרום לאיבודים של חשמל מיוצר. קונסטרוקציות איכותיות מכוונות בדיוק בזווית הנכונה ולכן הכמות המיוצרת אופטימאלית.

כבלים

1. כבלים ומחברים לא איכותיים גורמים לאיבוד של כמה אחוזים בחשמל המיוצר ואף עלולים לגרום לקריסת הממירים במקרים מסוימים.
2.
אורך חיים – לכבלים יש בלאי טבעי בעיקר כאשר הם חשופים לשמש, מים ותנאי חוץ קשים. כבלים איכותיים הם בעלי שרידות גבוהה מאוד.