הפיכת אנרגית השמש לחשמל

כמות האנרגיה של השמש המגיעה לכדה”א בשבועיים, שווה לערכה של כמות האנרגיה המצויה בעולם מנפט ופחם.
קיימות שיטות שונות להפקת אנרגיה מן השמש:
1) מבוסס על טורבינות להפקת לחשמל.
2) המרה ישירה לאנרגיה חשמלית באמצעות תאים סולריים.
3) הקמת מרכזים סולריים שירכזו את קרני השמש, הקרניים המרוכזות ניתנות לריכוז לשם הפעלת תאים חשמליים או לחימום מים.
4) שימוש במלחי אוראניום, מלחים אלו קולטים את אור השמש, ופולטים עקב כך קרינה פלואורוסנטית הנצרכת בתאי סיליקון המפיקים חשמל. יתרונה של השיטה היא ביצירת עוצמות חזקות המביאות ליצירת זרמים גדולים.

אחת הסיבות העיקריות לאי שימוש באנרגיה סולרית היא העלות הגבוהה לייצור החשמל לעומת העלות הנמוכה של ייצור החשמל התעשייתי המקובל (תחנות כוח). לעומת זאת ייצור חשמל ע”י אנרגיה סולרית מס’ יתרונות חשובים:
1) אנרגיה סולרית נמצאת בשפע וחינם.
2)ניתן ליצור חשמל ישירות או בעקיפין בכל מקום.
3) ברוב המחוללים הסולריים אין חלקים נעים, עובדה המפשטת את התחזוקה של מתקנים אלה ומאפשרת את הפעלתם במקומות לא מאויישים כגון לווינים בחלל.
4) תהליך הייצור הינו תהליך נקי וללא ייצור גאזים.

קולטי השמש

קולטי השמש בנויים בד”כ כך שהם מאפשרים לקרינה לא ישירה של השמש להקלט ולהפוך לחום.

הסוגים העיקריים של קולטי השמש הם:
1) קולטים שטוחים – לקולט השטוח יתרון בכך שהם יכולים לפעול גם בקרינה לא ישירה, בניגוד לשני האחרים היכולים לפעול רק בקרינת שמש ישירה.
2) קולטים קעורים(פרבוליים) – מסוגלים ליצור חום עד ל 4,000(!) מעלות צלזיוס. המבנה שלהם דומה לצלחת לקליטת שידורים מלווינים.
3) קולטים הליוסטטים – בקולטים אלה משתמשים במראה שטוחה או קעורה הניתנת לצידוד ולמעקב אחרי תנועת השמש בשנים (היום בדרך מבוקרת במחשב). שימוש בקולט מסוג זה מאפשר ניצול של עד 30%.

מחוללים מגנטו-הידרונימיים (D.H.M)

מחוללים אלו ממירים חום ישירות לחשמל את אנרגית החום משיגים ע”י חימום גז לטמפ’ של 2500 מעלות צלסיוס ע”י קולט קעור גדול.
כאשר הגז מגיע לטמפ’ של 2500 מעלות מתחיל תהליך הגורם למולקולות הגז לנוע במהירות הגבוהה מ 300 מ’ בשניה (יונזציה של הגז). הגז מועבר דרך שדה מגנטי ויוצר חשמל

תאי השמש

תאי השמש משמשים חלופה נאותה כמקור אנרגיה חלופי.
בניגוד לקולטי שמש הם מהווים אמצעי להמרה ישירה של אנרגית השמש לחשמל.

סוגים של תאי שמש:
סיליקון גבישי
סיליקון אמורפי (לא גבשי
נחושת סולפיד, קדיום סולפיד
גליום ארסנייד
קדיום סילניום

דרכים להפיק אנרגיה מהשמש

1)הפקת אנרגיה באמצעות קולטי שמש
2)הפקת אנרגיה באמצעות האוקינוסים – המים החמים באוקיינוס קלים יותר ונשארים למעלה ולכן עוסקים כיום בנסיונות להשתמש במים חמים אלה.
קיימות תופעות בים סוף באילת ובים המלח שבהם המים העמוקים הם המים החמים. דבר זה מתרחש שעה שיש במים ריכוז מלחים גבוה ולכן המים החמים הם הכבדים ולכן נשארים למטה.
במקומות כאלה בהם חום השמש נאגר במים העמוקים יותר ניתן להשתמש כבמקורות חום.
באילת מצוי אגם שמש טבעי כזה והטמפ’ של המים מגיעות ל60-75
מעלות צלזיוס.
ב1976 נבנו באגם בריכות מלאכותיות לניצול חום השמש. גם בים המלח תופעה זו קיימת.
החשמל מופק מבריכות אלו ע”י כך שהמים החמים נשאבים מהבריכה ומשמשים לחימום נוזל שרותח ב40-50 מעלות צלזיוס.
רתיחת הנוזל יוצרת אדים אשר מניעים גלגל טורבינות, הטורבינות מחוברות לגנרטור שסיבובו מייצר חשמל.
3)הפקת אנרגיה באמצעות לווינים – מקורו של רעיון זה הועלה בשנות ה60 במסגרת פרוייקט ניצול לווינים באנרגית השמש.
לניצול אנרגיית השמש ע”י לווינים יש מס’ יתרונות:
1) אנרגית השמש זמינה ונקיה.
2) ניצול אנרגיית השמש בחלל אינו מופרע בתנאים אקלימיים (כגון עננות) ששורים על-פני כדה”א.
הלווינים בחלל ישמשו קולטי שמש ענקיים ואת האנרגיה של השמש הם ישדרו לכדה”א באמצעות אנטנות וקרינה זאת תקלט בכדה”א.
כל לווין אמור לספק 10,000 מגה-ואט חשמל ומערך תאי השמש שלו ישתרע על 100 קמ”ר. מחיר בניית הלווין הראשון תהיה 87 מליארד דולר. ומחיר של לווין שני כ 25 מליארד דולר.

4) מגדל השמש – אספקת אנרגיית השמש לכדה”א היא 1 קילו ואט למ”ר. והפיכת אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית ולאחר מכן המרת האנרגייה החשמלית לאנרגית חום מבזבזת חלק מהאנרגיה. משום כך מתרכזים חיפושים בארץ אחרי שיטת יצור ישירה של אנרגיית חום.
למטרה זוהי הוקם במכון וייצמן מגדל שגובהו 60 מ’. ומראות שממקדות את קרינת השמש על קולט חום בראש המגדל.
מגדל זה עשוי להגיע להספק של 3,000 קילו ואט.
אם הפרוייקט יצליח ייבנה מגדל תעשייתי בהספק של 10 מגה ואט.

שימושים באנרגית השמש