טכניקה המכונה ייצור חשמל פוטו-וולטאי הופכת אנרגיית אור ישירות לחשמל על ידי ניצול האפקט הפוטו-וולטאי בממשק המוליך למחצה. שלושת המרכיבים העיקריים של תאים סולאריים (מודול), בקר וממיר הם. רכיבים אלקטרוניים מהווים את רוב החלקים המרכזיים שלו. מודול תא סולארי בעל שטח גדול נוצר על ידי חיבור תאים סולאריים בטור, עטיפתם להגנה, והוספת בקרי הספק וחלקים נוספים ליצירת התקן ייצור חשמל פוטו-וולטאי.
1. מהו תהליך ייצור אנרגיה סולארית?
ייצור חשמל פוטו-וולטאי הוא תהליך של המרת אנרגיה סולארית ישירה לחשמל חשמלי.
אנרגיה פוטו-וולטאית היא כיום הדרך הנפוצה ביותר לייצור חשמל סולארי. כתוצאה מכך, אנרגיה סולארית מכונה כיום בדרך כלל ייצור אנרגיה פוטו-וולטאית.
2. כיצד תאים סולאריים מייצרים חשמל?
התא הפוטו-וולטאי הוא הסוג הבסיסי ביותר של יחידת ייצור חשמל פוטו-וולטאית, מכיוון שהוא התקן מוליך למחצה הממיר אור וחשמל ישירות מאנרגיית קרינת השמש לזרם ישר.
סימום סיליקון גבישי עם יסודות ספציפיים (כגון זרחן, בורון וכן הלאה) גורם לחוסר איזון מתמשך במטען המולקולרי של החומר, וכתוצאה מכך נוצר חומר מוליך למחצה בעל תכונות חשמליות ייחודיות האחראיות למאפיינים החשמליים הייחודיים של תאים פוטו-וולטאיים.
כאשר מוליכים למחצה נחשפים לאור שמש, הם בעלי מאפיינים חשמליים ייחודיים יכולים לייצר מטענים חופשיים. כאשר הקצוות סגורים, מטענים חופשיים מצטברים ונעים בכיוון מסוים, ומייצרים אנרגיה חשמלית.
3. אילו יתרונות מציעה ייצור חשמל פוטו-וולטאי?
1). רוחב
פני כדור הארץ מוקרן על ידי אור שמש, וניתן להשתמש בו ולנצלו ללא קשר למיקום הגיאוגרפי - יבשה, ים, הרים או אדמה שטוחה. למרות שזמן ההקרנה ועוצמתה משתנים, היא מפוזרת באופן נרחב ואינה מושפעת ממזג האוויר או מהמיקום.
2). קיימות ואינסוף
השמש מייצרת מספיק אנרגיה גרעינית בקצב הזה כדי להפעיל אגירת מימן לעשרות מיליארדי שנים. בהתחשב בהידרדרות האקולוגית החמורה של ימינו, אנרגיה סולארית היא מקור אנרגיה נקי לחלוטין ומתחדש בעל אספקה אינסופית.
3). אתרי התקנה גמישים
גג פתוח מספק את היתרון של אי-השפעה מכיוון הבניין, מה שמאפשר לאור להגיע פנימה לפרקי זמן ממושכים וממזער הפרעות צל. בנוסף להתקנה על גגות בנייני מגורים, ניתן למצוא ייצור חשמל פוטו-וולטאי גם בבנייני תעשייה, שבהם אנרגיה סולארית מנוצלת לייצור אנרגיה כדי לענות על צרכי החשמל של המתקן. פיתוח טכנולוגיית פוטו-וולטאית מבוזרת על גגות יכול גם לטפל ביעילות בבעיית צריכת החשמל ברחבי המחוז בהקשר של שיקום כפרי.
4). ירוק
באופן טבעי, עוצמות טלוויזיה גבוהות יותר ומסכים בהירים יותר צורכים יותר חשמל. הפחתת הבהירות והעוצמה לא רק מגנה על העיניים והאוזניים, אלא גם חוסכת חשמל.
5). לשפר את ביטחון האנרגיה של המדינה
אנשים יכולים לשפר את ביטחון האנרגיה הלאומי על ידי הפחתת התלות שלהם בייצור חשמל מדלקים מאובנים ובכך למנוע משברי אנרגיה וחוסר יציבות בשוק הדלק. ניתן להשיג זאת באמצעות שימוש בייצור חשמל פוטו-וולטאי.
6). הוצאות תחזוקה ותפעול מינימליות
פעולת ייצור חשמל פוטו-וולטאית היא חזקה ואמינה, והיא חסרה חלקי תמסורת מכניים. בשילוב עם השימוש הנרחב בטכנולוגיית בקרה אוטומטית, מערכת של מערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות עשויה לייצר חשמל כל עוד קיים מודול תא סולארי. התוצאה היא עלויות תחזוקה זולות במהותן שניתן לממש ללא פיקוח.
4. אילו סוגי פרויקטים של ייצור אנרגיה סולארית קיימים?
ניתן לסווג פרויקטים של אנרגיה פוטו-וולטאית כ"מבוזרים" או "מרכזיים" בהתבסס על הפריסה שלהם.
מבוזר: תחנות כוח פוטו-וולטאיות בגודל מסוים המוקמות במקום המשתמש או המחוברות לרשת החשמל מכונות תחנות כוח פוטו-וולטאיות מבוזרות. תחנת כוח מסוג זה יכולה לספק חשמל ישירות לאנשים בקרבת מקום והיא בדרך כלל מותקנת על הקרקע, הקיר או הגג.
מרכזי: משמש בעיקר במרחבים רחבים כמו הרים ומדבריות. בעזרת מספר פאנלים פוטו-וולטאיים או מערכות מעקב סולאריות, תחנת כוח מסוג זה אוספת אנרגיה סולארית והופכת אותה לחשמל הנשלח לצרכנים המתגוררים רחוק מאתר ייצור החשמל.
תחנות כוח פוטו-וולטאיות משולבות בבניין: אלו נוצרות על ידי שילוב טכנולוגיית ייצור אנרגיה סולארית עם הארכיטקטורה של הבניין, מה שהופך את המערכת הסולארית לחלק בלתי נפרד מהמבנה. ניתן להתקין תחנת כוח מסוג זה על מרפסת הבניין, קיר המסך, הגג או אזורים אחרים.
ניתן גם לחלק תחנות כוח פוטו-וולטאיות לקבוצות הבאות על סמך מאפיינים טכנולוגיים ותרחישי יישום:
תחנת כוח פוטו-וולטאית לשימוש ביתי: משמשת בעיקר בבנייני מגורים, זוהי מערכת ייצור חשמל פוטו-וולטאית מבוזרת בקנה מידה קטן. כדי לענות על צורכי החשמל שלהם, בעלי בתים יכולים להתקין פאנלים סולאריים על הגג שלהם ולייצר אנרגיה מתחדשת.
תחנות כוח פוטו-וולטאיות מסחריות: הן מתאימות מבחינת קנה המידה בין תחנות כוח פוטו-וולטאיות מרכזיות לתחנות כוח ביתיות, ומתאימות לשימוש במבנים מסחריים, פארקים תעשייתיים ומקומות אחרים.
תחנות כוח פוטו-וולטאיות כפריות: משמשות בעיקר באזורים כפריים, שם הן מספקות לחקלאים אנרגיה נקייה ומטפלות בבעיית מחסור בחשמל.
תחנות כוח פוטו-וולטאיות כפריות: משמשות בעיקר באזורים כפריים, שם הן מספקות לחקלאים אנרגיה נקייה ומטפלות בבעיית מחסור בחשמל.
תחנת כוח פוטו-וולטאית במתקן ציבורי: מתארת את השימוש בטכנולוגיית ייצור אנרגיה סולארית במקומות בהם הציבור נמצא, כגון תחנות אוטובוס, בתי ספר ובתי חולים.
תחנת כוח פוטו-וולטאית צפה: מערכת ייצור חשמל מסוג זה משמשת בעיקר במאגרים, אגמים וגופי מים אחרים שבהם מותקנים פאנלים פוטו-וולטאיים על פני המים.
5. מה הופך אנרגיה פוטו-וולטאית למקור אנרגיה דל פחמן וירוק?
על פי תוצאות מחקר של הקרן העולמית לטבע (WWF), התקנת מערכת פוטו-וולטאית לייצור חשמל בהספק של 1 קילוואט יכולה לייצר 1200 קילוואט-שעה חשמל בשנה, להפחית את השימוש בפחם (פחם סטנדרטי) בכ-400 ק"ג ולהפחית את פליטת הפחמן הדו-חמצני בכטון אחד. לייצור חשמל פוטו-וולטאי יתרונות משמעותיים מבחינת אנרגיה, הגנה על הסביבה וכלכליות. זוהי אחת ממערכות האנרגיה הירוקות האיכותיות ביותר במדינה שלנו.
פיתוח מקורות אנרגיה מתחדשים, כמו ייצור חשמל פוטו-וולטאית, הוא אחת הדרכים היעילות לטפל בבעיות סביבתיות כמו אובך וגשם חומצי. על פי תוצאות מחקר של הקרן העולמית לטבע (WWF), התקנת מערכת ייצור חשמל פוטו-וולטאית בשטח של מטר מרובע אחד שקולה לשתילת 100 מטרים רבועים של עצים.
