מבט על סביבתנו מעיד על הצורך הגובר למקורות אנרגיה חלופיים וידידותיים לסביבה. אחת מהטכנולוגיות החדשות והמבטיחות ביותר בתחום זה היא אנרגיה פוטו וולטאית. המילה "פוטו" מתייחסת לאור והמילה "וולטאית" מתייחסת לתחושה של טעינה או כניסה של אנרגיה מן השטח החיצוני לפנים.
שמש מביאה לנו אנרגיה חדשה!
אנרגיה פוטו וולטאית היא תהליך אחד מהמתהדרים ביותר בתחום יישומי האנרגיה החלופית. במהלך התהליך, האנרגיה השמשית מתמרת לאנרגיה חשמלית שיכולה להיות משמשת במגוון רחב של מכשורים ומערכות חשמליות. בתוך התהליך נעשה שימוש ברכיבים פוטווולטאיים אשר יוצרים מתח חשמלי בעקבות קרינת השמש.
יתרונות של אנרגיה פוטו וולטאית
אנרגיה פוטו וולטאית היא יתרון עצום למערכת הסביבה ולצרכן הסופי. הנה כמה מיתרונותיה:
- אנרגיה שלא מונעת – אנרגיה פוטו וולטאית מגיעה מהשמש, מקור אינסופי ולא מונע. השמש מאירה בצורה כמעט ובלתי מוגבלת, ולכן ניתן לגנוב את הכוח הזה ולהפוך אותו לאנרגיה שימושית. בניגוד לזה, מקורות אנרגיה יתר כמו פחמן, נפט וגז טבעי מונעים ומוגבלים, ולכן אנו נאלצים למצוא מקורות חדשים וידידותיים יותר לסביבה.
- פחות זיהום – בניגוד לייצור אנרגיה מקורות יתר כמו פחמן ונפט, אנרגיה פוטו וולטאית אינה יוצרת זיהום אוויר. ייצור חשמל מאנרגית השמש אינו משתמש בפחמן או בדלקים סמיך ולכן אין נפילת זיהום. השמש היא גם מקור חופשי מפליטי גזים חממה.
- כלכליות – לטווח הארוך, אנרגיה פוטו וולטאית יכולה להיות יותר כלכלית ממקורות אנרגיה יתר. בעוד מחירי הפחמן והנפט עלולים להתנדק מעט מעט, מחירי האנרגיה השמשית יכולים לרדת בעקבות הטכנולוגיה המתקדמת והיכולת לייצר פאנלים סולאריים בצורה זולה יותר.
השתלמות בתחום אנרגיה פוטו וולטאית
כדי להתחיל בעיסוק בתחום האנרגיה הפוטו וולטאית, יש לרכוש השתלמות מתאימה ולהבין את הטכנולוגיות השונות הקיימות בשוק. קיימות מגוון חברות המספקות השתלמויות בתחום והמסדרון מתעדכן מידי שנה. השתלמות כוללת לימוד על הפוטווולטאיקה, ההתקנה והתחזוקה של מערכות סולאריות, וידוא ומדידת מערכות סולאריות ועוד.
השתלמות תיתן לך את היכולת ליישם ולתכנת מערכות סולאריות מתקדמות במגוון תחומים כגון:
- מערכות הספקה של חשמל – ישנן מערכות שמחזיקות בכוח השמש ומייצרות חשמל עבור מוסדות ציבוריים ומסחריים ואף מוכרות חשמל לתשתית החשמל הכללית.
- מערכות אפואה – מערכות שמייצרות חשמל עבור צרכנים פרטיים, כגון קראוונים, בתים מודולריים, ומקומות שבהם אין גישה לתשתית החשמל הכללית.
- מערכות מים חמים – מערכות שמשמשות לחימום מים זורמים באמצעות השמש.
- מערכות תאורה – מערכות הכוללות פאנלים סולאריים המיועדות להאיר את הסביבה באמצעות אנרגיה פוטו וולטאית.
דוגמאות למקרים מוצלחים
אנרגיה פוטו וולטאית היא טכנולוגיה שכבר הוכיחה את עצמה במגוון תחומים. הנה כמה מקרים מוצלחים בתחום:
| מקרה | תיאור |
|---|---|
| הספקה לרשות ציבור | מוסדות ציבוריים גדולים כמו בתי ספר, בתי חולים, ושדות תעופה משתמשים באנרגיה פוטו וולטאית כדי להספיק את הצרכים החשמליים שלהם. מערכות סולאריות משולבות בתשתית החשמל המקומית וסופקות חשמל בצורה יעילה ואמינה. |
| אנרגיה פוטווולטאית לבתים פרטיים | בתים פרטיים יכולים ליישם אנרגיה פוטו וולטאית כדי להפוך לאוטרקטים ביחס לאנרגיה השמשית. מערכות סולאריות על הגג יכולות לייצר חשמל יום ולספק את כל הצרכים החשמליים של הבית. בנוסף, ניתן לאחסן את החשמל המיותר שיוצר במהלך היום ולהשתמש בו בשעות הלילה. |
עקרונות טכנולוגיית האנרגיה הפוטו-וולטאית
אנרגיה פוטו-וולטאית (PV) היא תהליך ההמרה הישירה של אור לחשמל, באמצעות שימוש בחומרים מיוחדים המכונים חומרים פוטו-וולטאיים. כאשר קרינת השמש פוגעת בתא פוטו-וולטאי, היא מעבירה אנרגיה לאלקטרונים בחומר, מה שגורם להם לנוע וליצור זרם חשמלי. זהו תהליך נקי וידידותי לסביבה שאינו פולט פחמן דו-חמצני או מזהמים אחרים.
חומרים פוטו-וולטאיים
קיימים מספר סוגים של חומרים פוטו-וולטאיים המשמשים לייצור תאים סולריים:
- סיליקון גבישי – החומר הנפוץ ביותר כיום
- תרכובות סיליקון דקות השכבה – זולות יותר לייצור אך פחות יעילות
- תאים פוטו-וולטאיים מבוססי צבענים אורגניים ופרובסקיט
- תאים פוטו-אלקטרוכימיים
מחקר מתמשך מתבצע כדי לפתח חומרים חדשים ויעילים יותר להמרת אנרגיית השמש.
עקרון הפעולה של תא פוטו-וולטאי
כאשר קרני אור פוגעות בתא פוטו-וולטאי הן מעבירות אנרגיה לאלקטרונים שבחומר הפוטו-וולטאי. האנרגיה גורמת לאלקטרונים לנוע וליצור זרם חשמלי. ככל שעוצמת קרני השמש חזקה יותר, כך יותר אלקטרונים מופעלים ויותר חשמל מיוצר.
מבנה תא פוטו-וולטאי
תא פוטו-וולטאי בסיסי מורכב משני שכבות של חומר מוליך למחצה. השכבה העליונה ממופה בחומר שקוף מוליך כגון תחמוצת הבדיל (ITO) כדי לאפשר מעבר האור. כאשר קרינה אלקטרומגנטית פוגעת במשטח, היא משחררת אלקטרונים מהשכבה העליונה אל השכבה התחתונה, מה שיוצר הפרש פוטנציאלים חשמלי בין השכבות וזרם חשמלי.
טכנולוגיות אנרגיה פוטו-וולטאית
קיימות מספר טכנולוגיות עיקריות לניצול אנרגיה פוטו-וולטאית:
תאים פוטו-וולטאיים
תאים פוטו-וולטאיים הם היחידה הבסיסית ביותר להפקת חשמל מאנרגיית השמש. ניתן לחבר מספר תאים יחד כדי ליצור פאנל סולרי. תאים פוטו-וולטאיים מספקים חשמל ישירות למערכות שונות כגון מחשבים, טלפונים, מכשירים ביתיים ועוד.
פאנלים סולריים
פאנל סולרי מורכב ממספר תאים פוטו-וולטאיים המחוברים יחד ומכוסים בזכוכית מחזירת אור. הפאנלים מותקנים בדרך כלל על גגות של בתים ומבנים ומספקים חשמל לרשת החשמל.
אנרגיה פוטו-וולטאית מרוכזת (CPV)
מתקני אנרגיה פוטו-וולטאית מרוכזת משתמשים בעדשות או מראות כדי לרכז קרני שמש על פאנלים פוטו-וולטאיים. הריכוז מגביר את כמות האנרגיה הסולרית הפוגעת בפאנלים ומאפשר ייצור חשמל בקנה מידה גדול יותר.
יישומים
לאנרגיה פוטו-וולטאית יישומים רבים, החל ממכשירים קטנים ועד תחנות כוח סולריות גדולות:
- חיבור לרשת החשמל – מערכות סולריות על גגות מספקות חשמל לבתים ועסקים
- תאורת רחוב סולרית
- שעונים ומחשבונים
- טעינת טלפונים ניידים
- משאבות מים סולריות באזורים מרוחקים
- לווייני תקשורת וחלל
- כלי רכב חשמליים
- תחנות חשמל פוטו-וולטאיות מרכזיות
השימוש באנרגיה פוטו-וולטאית הולך וגדל בהתמדה בעולם, הן לצריכה ביתית והן בקנה מידה תעשייתי גדול.
יתרונות וחסרונות
לאנרגיה פוטו-וולטאית יתרונות רבים, אך קיימים גם מספר חסרונות:
יתרונות אנרגיה פוטו וולטאית
- מקור אנרגיה מתחדש ובלתי נדלה
- אינה פולטת פחמן דו-חמצני או מזהמים
- עלויות תפעול ותחזוקה נמוכות
- ניתן לשלב בקלות במבנים קיימים
- טכנולוגיה מוכחת ואמינה
- אורך חיים ארוך של ההשקעה
חסרונות אנרגיה פוטו וולטאית
- עלות הקמה גבוהה יחסית
- תלות בקרינת השמש ושעות אור
- דורש שטח פנוי גדול יחסית
- בעיות אסתטיות של הפאנלים
- קשיים באגירת אנרגיה לשימוש בשעות החשכה
עם זאת, המחקר האינטנסיבי וההתקדמות הטכנולוגית בתחום צפויים להתגבר על חלק מהחסרונות הללו בעתיד.
מסקנות אחרונות בנושא אנרגיה פוטו וולטאית
אנרגיה פוטו וולטאית היא טכנולוגיה יעילה וידידותית לסביבה שיכולה לספק אנרגיה למגוון מערכות ותשתיות. בנוסף ליתרונות הסביבתיים, אנרגיה פוטו וולטאית היא גם כלכלית ותורמת להתאמה ושפיכת עשרות אלפי דולרים לשוק התעסוקה. בעזרת השתלמות מתאימה והבנה טובה של הטכנולוגיה, ניתן להיות חלק מתחום זה המתרחב והמבטיח.
