השמש מייצרת אנרגיה במשך מיליארדי שנים. אנרגיה סולארית נוצרת מקרני השמש המגיעות לכדור הארץ, ויכולה להיות מומרת להפקת חום וחשמל.
בשנת 1830, האסטרונום הבריטי ג'ון הרשל, השתמש בתיבה סולארית תרמית, מכשיר שקולט את אור השמש לשם איסוף חום, על מנת לבשל מזון במהלך מסעו לאפריקה. כיום משתמשים אנשים באנרגיה סולארית למגוון נרחב של מטרות וצרכים.
אנרגיה סולארית להפקת חום וחשמל
כשאנרגיה סולארית מומרת לאנרגיה תרמית, היא יכולה לשמש למטרות חימום מים לשימוש בבתים, בניינים או בריכות שחייה; חימום חללים בבתים, חממות ומבנים שונים; ועל מנת לחמם נוזלים לטמפרטורות גבוהות להפעלת טורבינות ליצירת חשמל.
אנרגיה סולארית מומרת לחשמל בשתי שיטות:
מכשירים פוטו וולטאים – מכשירים אלו הם תאים סולאריים הממירים אור שמש ישירות לחשמל. ניתן להשתמש בהם למגוון נרחב של יישומים, כולל לשימוש במערכות כוח לבתים, ותחנות כוח גדולות המשתרעות על פני שטחים נרחבים.
מתקנים סולאריים תרמיים – אלו תחנות כוח היוצרות חשמל באמצעות ריכוז אנרגיית השמש לחום נוזל וייצור קיטור, אשר לאחר מכן משמש להפעלת גנראטור.
כיצד עובדת אנרגיה סולארית?
לפני מיליוני שנים, הבינו בני האדם את הפוטנציאל של השמש כמקור אנרגיה מתחדשת. צמחים משתמשים באנרגיית השמש להמרת פחמן דו חמצני. תהליך זה נקרא פוטוסינתזה. כיום ניתן ליצור תאים מלאכותיים הנקראים תאים פוטו וולטאים, המורכבים ממוליכים למחצה, שהם חומרים המסוגלים לספוג את אנרגיית האור.
המוליכים למחצה הנפוצים ביותר כיום עשויים מסיליקון, החומר היעיל והחסכוני ביותר, הסופג חלק מאנרגיית האור, לשם המרתו לזרימת שדות חשמליים בתאים וולטאים. בחלקים העליונים והתחתונים של הסיליקון, ממוקמים מגעי מתכת, וחיבורים אלו יוצרים, מפיקים ומאחסנים אנרגיה סולארית.
יתרונות אנרגיה סולארית
לאנרגיה זו שני יתרונות עיקריים: מערכות אנרגיה סולארית אינן מפיקות חומרים מזהמי אוויר ואינן פולטות פחמן דו חמצני; וכשהן ממוקמות במבנים, יש להן השפעה מינימאלית על הסביבה.
בנוסף לכך, קיימות מערכות ביתיות של אנרגיה סולארית, שמסייעות בייצור של החשמל הביתי וחוסכות בכסף.
חסרונות האנרגיה הסולארית
החסרונות העיקריים של אנרגיה סולארית כוללים:
יכולת מוגבלת לשימוש בכמות אור השמש – כלומר, כמות אור השמש החודרת לשטח כדור הארץ אינה קבועה, ונוטה להשתנות בהתאם למיקום, שעה ביום, עונה בשנה ותנאי מזג אוויר.
הגבלה בכמות האנרגיה – היות והשמש אינה מספקת כמות משמעותית של אנרגיה לכל מקום בכל זמן נתון, ודרוש שטח פנים גדול על מנת לאסוף את האנרגיה בכמות המספיקה לשימוש נרחב.
שימוש במקורות השמש
כמות האנרגיה הסולארית אותה מקבל כדור הארץ מידי יום, גדולה פי כמה מהכמות הכוללת של האנרגיה הנצרכת ברחבי העולם. יחד עם זאת, אנרגיה סולארית היא מקור אנרגיה משתנה ומתחלף.
הכמות והעצמה של אור השמש משתנים בהתאם למיקום ובהתאם לתנאי מזג האוויר והאקלים, המשפיעים על זמינות השמש על בסיס יומי ועונתי. הסוג והגודל של מערכת איסוף אנרגיה והמרת שמש, הם הקובעים את כמות אנרגיית השמש הזמינה הניתנת להמרה לאנרגיה שימושית.
מערכות פוטו וולטאיות
מערכות אלו ממירות את אור השמש ישירות לחשמל, ועשויות לנוע בין סוגי מערכות המספקים כמויות זעירות של כוח לשעונים ומחשבונים, ועד למערכות המספקות את הכמות הנדרשת לשימוש במאות בתים.
קיימים מאות אלפי בתים ומבנים ברחבי העולם, הפועלים על מערכות פוטו וולטאיות על גגותיהם. מערכות אלו מכסות כארבעה אחוזים מאזורי המדבר של העולם, ויכולות לספק את המקבילה החשמלית לעולם כולו.
