מרבית האנשים אינם משקיעים מחשבה מרובה על המקור ממנו מגיע החשמל, כל עוד הוא זמין בשפע. חשמל קונבנציונאלי מופק באמצעות שריפת דלקים מאובנים, כגון פחם, נפט וגז טבעי, ופולט פחמן דו חמצני, תחמוצת חנקן ותחמוצות גופרית, ומדענים סבורים כי גזים אלו תורמים לשינוי האקלים.
אנרגיה תרמו סולארית, המיוצרת מחום השמש, היא חלופה נטולת פחמן ומתחדשת המיוצרת עם דלקים פוסיליים כגון פחם וגז.
זוהי אינה המצאה עתידנית. בין השנים 1984 ו-1991 נבנו בארצות הברית תשעה מבנים כאלו במדבר מוהאבי בקליפורניה, הממשיכים לספק עד היום קיבולת משולבת של 354 מגה וואט בשנה, כוח המשמש לחמש מאות אלף בתים בקליפורניה.
בשנת 2008, כאשר במשך שישה ימים קרסו רשתות החשמל וגרמו להפסקות חשמל בקליפורניה, מתקנים תרמו סולאריים אלו המשיכו לייצר חשמל בקיבולת של 110 אחוזים.
קיימות שתי שיטות עיקריות ליצירת אנרגיה מהשמש. אנרגיה פוטו וולטאית (PV) וריכוז שמש תרמי (CST), הידוע אף כאנרגיה סולארית מרוכזת טכנולוגיות (CSP). תחנות כוח תרמו סולאריות מייצרות חשמל באופן עקיף, בניגוד לאנרגיה פוטו וולטאית, הממירה את אור השמש ישירות לחשמל.
חום קרני השמש נאסף ומשמש לחימום נוזל. האדים המופקים מהנוזל המחומם משמשים לגנרטור המייצר חשמל. תהליך זה זהה לתהליך שריפת דלק, אך הקיטור המופק על ידי החום שנאסף, אינו מגיע משריפת דלקים.
מערכות תרמו סולאריות
קיימים שני סוגים של מערכות תרמו סולאריות: פסיביות ואקטיביות. מערכת פסיבית אינה כרוכה בציוד, ומערכת אקטיבית כרוכה בתהליך עבודה לקליטת ואיסוף קרינת השמש ולאחר מכן אחסונה.
תחנות כוח
תחנות כוח תרמו סולאריות הן מערכות אקטיביות, ובעוד שקיימים מספר סוגי תחנות שונות, יש מספר קווי דמיון בסיסיים ביניהם: מראות משקפות מרכזות את אור השמש, וקולטנים אוגרים את אנרגיית השמש והופכים אותה לאנרגיית חום המועברת לגנרטור, בה ניתן להשתמש בהמשך לייצור חשמל.
הסוג הנפוץ ביותר של מתקנים תרמו סולאריים, משתמשים בקולטנים לאיסוף קרינת שמש, הידועים כמערכות לינאריות. הקולטנים הגדולים ביותר מסוגלים לייצר שמונים מגה וואט חשמל. הם מעוצבים בצורת חצי צינור, המכוסה בלמעלה מתשע מאות אלף מראות מיושרות המכוונות לכיוון צפון דרום ומסוגלות להסתובב על מנת לעקוב אחר תנועית השמש ממזרח למערב במהלך היום.
מתקנים אלו יכולים להגיע לטמפרטורת הפעלה של כ-750 מעלות. עוצמת החום מומרת לנוזל בצינורות מים, והנוזל החם משמש לייצור קיטור, המסובב טורבינה, המפעילה גנרטור כדי ליצור חשמל.
מערכות מגדל אנרגיה סולארית
מערכות מגדל אנרגיה סולארית הן סוג נוסף של מערכת תרמו סולארית. מגדלי כוח מסתמכים על מראות גדולות ושטוחות העוקבות אחר תנועת השמש, מתמקדות בה ומרכזות את הקרינה לתוך מקלט הרכוב על המגדל.
נוזל החום להעברת מים חמים מחומם במקלט ובסופו של התהליך מומר לקיטור המשמש לייצור חשמל בטורבינה ובגנרטור. מגדלי כוח אלו עדיין נמצאים בתהליכי פיתוח, אך יום אחד יוכלו להתממש כתחנות כוח המחוברות לרשת לייצור כמאתיים מגה וואט של חשמל למגדל.
צלחת שמש
מערכת שלישית היא צלחת שמש. בהשוואה למגדלי האנרגיה ותחנות הכוח, מערכת זו מורכבת משני מרכיבים עיקריים: רכז שמש (צלחת) ויחידת המרת כוח (מנוע או גנרטור).
הצלחת מצביעה על קרני השמש ועוקבת אחר תנועתה לליקוט אנרגיה סולארית. סדרת צינורות מלאים בנוזל קירור, כגון מימן או הליום, מותקנים בין הצלחת והמנוע. הצינורות סופגים אנרגיה סולארית המרוכזת מהצלחת, ממירים אותו לחום ושולחים חום למנוע בו הוא הופך לחשמל.
מערכות תרמו סולאריות הן פתרון מבטיח של אנרגיה מתחדשת השמש היא משאב טבעי המצוי בשפע למעט בלילה או בזמנים בהם היא מתכסה על ידי עננים. מערכות אחסון אנרגיה תרמית (TES) הן מיכלי אחסון נוזל בלחץ גבוה, אשר בשימוש עם מערכת תרמו סולארית, מאפשרים הפעלת חשמל למספר שעות.
