ראשי > פתרונות אנרגיה > עד 2050, אנרגיה סולארית תהיה חלק בלתי נפרד מחיינו

עד 2050, אנרגיה סולארית תהיה חלק בלתי נפרד מחיינו

עד 2050, אנרגיה סולארית עשויה להפוך למקור האנרגיה המוביל לייצור חשמל
דוח של הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה טוען שעד 2050 אנרגיה סולארית, במיוחד טכנולוגיית ה-PV, עשויה
לספק קרוב לשליש מהחשמל בעולם, ולהפוך למקור הפקת החשמל הגדול ביותר. הגורמים העיקריים לכך הם
מגמת הירידה במחירי המערכות הסולאריות ומדיניות סביבתית התומכת בהפחתת פליטות הפחמן

דלקי פחמימנים מייצרים כיום כ-%68 מתפוקת החשמל העולמית, בעוד שאנרגיות מתחדשות מהוות יחד כ-%20
מסך התפוקה.
אנרגיה סולארית עשויה להפוך למקור הפקת החשמל הגדול ביותר עד 2050, אך זה יקרה רק אם מנהיגי העולם
יקבעו יעדים תקיפים וארוכי טווח, כך על פי דוח סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA).
הסוכנות פרסמה בסוף ספטמבר שני דוחות המנתחים את פוטנציאל הצמיחה של כושר הייצור של מערכות סולאריות
פוטו-וולטאיות (PV), וכן את הפוטנציאל של ייצור חשמל תרמו סולארי (STE).
על פי מפת הדרכים הטכנולוגית שפרסמה הסוכנות, למערכות PV סולאריות יש פוטנציאל לייצר עד %16 מהחשמל
בעולם עד 2050. חשמל סולארי תרמי, המופק מתחנות כוח סולאריות מרכזיות (CSP), יוכל לספק %11 נוספים, מה
שיביא לכך שחשמל המופק מאור השמש יספק קרוב לשליש מהחשמל בעולם, יותר מכל מקור אחר.
ב-2011, אנרגיה מתחדשת סיפקה בסביבות %20, או 4,482 טרה-ואט שעה (TWh), מסך תפוקת החשמל
העולמית. חשמל הידרו-אלקטרי סיפק כמעט %80 מהכמות הזו, בעוד שחשמל סולארי פוטו וולטאי סיפק TWh 61,
קצת מעל %1.
בטכנולוגיית ה-PV פנלים סולאריים לוכדים את אור השמש וממירים אותו לחשמל תוך שימוש בתאים פוטו-וולטאיים.
טכנולוגיה תרמו-סולארית מנצלת את אנרגיית השמש כדי לייצר אנרגיית חום או אנרגיה חשמלית, בדרך כלל לשימוש
תעשייתי. תחנות כוח תרמו סולאריות מייצרות חשמל באופן עקיף תוך שהן מנצלות את חום קרני השמש, שנאסף
ומשמש לחימום מים. הקיטור המופק מהמים המחוממים מפעיל גנרטור המייצר חשמל.
עלייה בכושר הייצור
מאז 2010 ועד השנה הנוכחית, העולם הוסיף יותר כושר ייצור סולארי פוטו-וולטאי מאשר בארבעת העשורים קודם
לכן. ב-2013 הותקנו מערכות חדשות בהיקף של 100 מגה-וואט כושר מותקן ליום. בתחילת 2014 כושר הייצור
העולמי הכולל חצה את גבול ה-150 ג'יגה-ואט, לפי נתוני IEA.
עד 2050 פלח שוק ה-PV הסולארי יגיע ל-%16 מהסך הכל העולמי, עם כ-4,600 ג'יגה-ואט כושר ייצור פוטו-וולטאי
שצפוי להיות מותקן עד אז. כדי שזה יקרה, כמות ההתקנות תצטרך לגדול בקצב מהיר, מ-36 ג'יגה-ואט שהותקנו ב-
2013, לסביבות 124 ג'יגה ואט בכל שנה בשנים הקרובות. בין 2025 ל-2040 כמות ההתקנות תצטרך להגיע לשיא
של 200 ג'יגה-ואט בשנה.
עד כה הפיתוח הסולארי הפוטו וולטאי עלה בקצב מהיר בהרבה מאשר הפיתוח התרמו סולארי, בעיקר בזכות הירידה
בעלויות ההתקנה.
מודולים פוטו-וולטאיים עולים כיום כחמישית ממחירם ב-2008, בעוד העלות של מערכת PV מלאה ירדה בכשני
שלישים. נתוני IEA מראים שעלויות החשמל המיוצר ממערכות PV סולאריות חדשות נעות כיום בטווח שבין 90 דולר
ל-300 דולר למגה-ואט שעה – תלוי בסוג, בגודל ובעלות המערכת, בבשלות השווקים ובעלויות ההון.ה-IEA מצפה שעלויותת ייצור החשמל הפוטו-וולטאי ימשיכו לרדת בזכות התכנסות השווקים והגידול בכושר הייצור.
שני הדוחות ציינו שעלויות ייצור פאנלים סולאריים ירדו בכ-%25 מהרמות הנוכחיות עד 2020 וב-%45 עד 2030. עד
2050 עלות ייצור תא פוטו וולטאי סולארי עשויה לרדת ב-%65 בהשוואה לרמת המחירים כיום.
תחת ההנחה שהוצאות ההון הן בסביבות %8, סוכנות האנרגיה מעריכה שעלויות ייצור ה-PV ירדו לטווח של 40 עד
160 דולר למגה-ואט שעה. זאת בהשוואה לייצור חשמל מתחנות כוח גזיות שעולה כיום בין 60 ל-150 דולר למגה-
ואט שעה.
מריה ואן דר הובן, מנכ"לית הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה, אמרה שירידת המחירים של מערכות PV סולאריות
פתחה זוויות ראיה חדשות בנוגע לשימוש באנרגיה סולארית כמקור ייצור עיקרי של חשמל בעשורים הקרובים.
אולם היא הוסיפה ששתי הטכנולוגיות נותרו עתירות הון. כמעט כל העלויות נוצרות למפרע כך שהורדת עלות השקעת
ההון היא מכריעה לגבי הגידול בכושר הייצור.
הסוכנות צופה שכושר ייצור החשמל המתחדש יגיע ל-2,555 ג'יגה ואט ב-2020, לעומת 1,690 ג'יגה ואט בשנה
שעברה.
הצמיחה באנרגיה המתחדשת מונעת על ידי הירידה בעלויות ועל ידי חקיקה סביבתית המורה לקצץ בפליטות הפחמן.
מקורות מתחדשים צפויים להוות %80 מסך ייצור החשמל החדש במשך שש השנים הבאות, לדברי ה-IEA.
המובילים העולמיים
בעבר, מדינות אירופה הן אלה שהובילו את פרויקט פיתוח החשמל הסולארי, אבל זה משתנה במהירות כאשר אסיה
וארה"ב מובילות כעת את הצמיחה בתחום האנרגיות המתחדשות.
סין ומדינות נוספות שאינן חברות ב-OECD יובילו את התחום, והן יתרמו כ-%70 מכושר הייצור החדש של חשמל
מתחדש מעתה ועד 2020. ביקוש גואה לאנרגיה, יותר ויותר צורות רווחיות של אנרגיה מתחדשת והצורך לגוון את
מקורות האספקה יהיו הגורמים שיניעו את הצמיחה הצפויה.
בשוק הסולארי סין צפויה להמשיך ליטול את ההובלה, ותהווה כ-%37 מסך כושר הייצור העולמי עד 2050.
אולם ואן דר הובן הדגישה שהעלייה בכושר ייצור מתחדש ובאנרגיה סולארית פוטו וולטאית במיוחד "היא לא מה
שיקרה בוודאות אלא מה שצריך לקרות" ויש צורך בתמיכה עקבית של ממשלות ובהשקעות מוגדלות בכושר ייצור
חדש כדי שזה אכן יקרה.
ואן דר הובן אמרה: "במקום שיש עבר של מדיניות לא עקבית ומבולבלת, סימנים סותרים או מחזוריות של מדיניות
מרחיבה ומצמצמת לסירוגין, משקיעים ישלמו בסוף יותר על השקעותיהם, צרכנים ישלמו יותר על האנרגיה שלהם,
ומיזמים נחוצים לא ימשיכו כמתוכנן".
כדי לשלש את הכמות השנתית של כושר ייצור סולארי מותקן תידרש השקעה של כ-225 מיליארד דולר בשנה – יותר
מכפליים מהסכום שהושקע בשנה שעברה. השקעה עצומה כזאת תוכל לבוא רק מממשלות המתחייבות ליעדי
אנרגיה מתחדשת ארוכי טווח שיצמצמו את הסיכון של המשקיעים. היום דלקי פחמימנים מייצרים כ-%68 מתפוקת
החשמל העולמית בעוד שאנרגיות מתחדשות מהוות יחד כ-%20 מסך התפוקה.
ה-IEA אמרה שעד 2050 המצב עשוי לעבור שינוי מהותי כאשר חלקה של האנרגיה המתחדשת בסך ייצור החשמל
יגדל ל-%65-79 ואילו החלק המיוצר מדלקי פחמימנים יצנח לטווח שבין %12 ל-%20.
רמות גזי החממה הגיעו לשיא בשנה שעברה כאשר הפולטים הגדולים שרפו יותר פחם ונוצרה תחושה שהיכולת של
כדור הארץ להתמודד עם שינוי האקלים נחלשה. דוח חדש של הארגון המטאורולוגי העולמי מצא שהשפעת ההתחממות עלל אקלים כדור הארץ (Radiative Forcing) גדלה ב-%34 בין 1990 ל-2013, בגלל הצטברות של גזי
חממה כגון פחמן דו חמצני.
מגזר החשמל מייצר כיום בסביבות %40 מסך פליטות CO2 המשויכות לאספקת אנרגיה, ולפיכך הגדלת כושר ייצור
חשמל המבוסס על דלקים עניים יותר בפחמן – כמו אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית – היא צעד הכרחי לשם ריכוך
ההשפעות של ההתחממות הגלובלית.
כדי להבטיח שההתחממות הגלובלית תישאר בתוך התחום של 2˚C מעל לרמות הטרום תעשייתיות, יידרש גם גידול
בכושר הייצור של מקורות מתחדשים נוספים ושל חשמל מאנרגיה גרעינית לצד התייעלות אנרגטית גבוהה יותר, וכן
יישום רחב יותר של טכנולוגיית לכידה ואחסון של פחמן.
ואן דר הובן אמרה שעד 2050 נחוצה השקעה כלל עולמית של כ-44 טריליון דולר במקורות אנרגיה שמצמצמים את
פליטות הפחמן כדי להביא להגבלת ההתחממות הגלובלית. אולם היא הוסיפה שהשקעה זאת תקוזז על ידי חיסכון
של מעל 150 טריליון דולר על סוגים אחרים של דלקים.
הסכם אקלים עולמי – שבו הפולטים הגדולים בעולם מתחייבים לקצץ את פליטות הפחמן – הופך להיות דחוף יותר
ויותר אחרי שנים של קיפאון בשיחות.
בספטמבר, מזכ"ל האום בן קי מון אירח את ועידת האקלים של האו"ם בניו יורק אשר שמה לה למטרה לנצל את
המומנטום הפוליטי ולחתום על הסכם מחייב מבחינה חוקית בשנה הבאה.
פולטי הפחמן הגדולים בעולם- האיחוד האירופי, סין, ארה"ב והודו- יגיעו לחתום על הסכם מחייב חוקית בשיחות
האקלים בפריס בשנה הבאה שיהיו מכריעות עבור קיצוץ פליטות הפחמן והגדלת חלקן של האנרגיות המתחדשות
בייצור החשמל.

הסוללות כלולות ?

ייצור סוללה חשמלית בעלת הספק גדול יותר במחיר זול יותר, עשוי להפוך את מנוע הבעירה הפנימית למיותר, ולחנוך עידן של דלק חופשי ושל אנרגיה מתחדשת תחרותית. החוקרים מחפשים אחר החומרים המתאימים שיממשו חזון זה, ביניהם: סוללת ליתיום-איר (lithium- air), סוללת היון הרב-ערכי (multivalent-ion) וסוללות הזרימה (flow).   2013-03-21

כריס פופק, כימאי תעשייתי במעבדה הלאומית 'ארגון', סמוך לשיקגו, מנופף באוויר בשפופרת של אבקה לבנה.
לעמיתיו למחקר די בקמצוץ מתכולת השפופרת כדי להעריך את הפוטנציאל שלה להפוך לחומר המופלא הבא במחקר
הסוללות. אך ד"ר פופק אינו עוסק בשאלה זו, התפקיד שלו הוא לגלות האם ניתן לממש את הפוטנציאל, או במילים
אחרות, האם חומר בעל תכונות מתאימות יכול להיות מיוצר בזול ובכמויות גדולות. אם התשובה חיובית, החומר עובר
לתעשייה לבדיקה, בתקווה שלפחות אחת מהשפופרות תחל את המהפכה.
הסוללות הן טכנולוגיה רבת חשיבות. החיים המודרניים בלתי אפשריים בלעדיהן, אך מהנדסים רבים מאוכזבים מהן
ומרגישים שאפשר לשפרן עוד יותר. הם סבורים שייצור הסוללה המתאימה במחיר הנכון, עשוי להפוך את מנוע
הבעירה הפנימית למיותר ולפתוח עידן שבו דלק חופשי, בצורה של אנרגיה סולארית ורוח, יהיה הנורמה. זו תהיה
מהפכה אמתית.
למהפכה זו מחכים כבר זמן רב, וככל שההמתנה מתמשכת מתרבים הספקנים התוהים אם תקרה אי פעם. 'במרכז
המשותף למחקרי אחסון אנרגיה' (JCESR), שבו פועלים פופק ועמיתיו, מאמינים בעתיד הסוללות החשמליות
ומקווים להוכיח לכל הספקנים שהם טועים.
המרכז מושך את מיטב המוחות בתחום חקר האנרגיה של אמריקה מהמעבדות הלאומיות והאוניברסיטאות של
אמריקה ביחד עם קבוצת חברות. בסיוע מענקי מחקר נדיבים של משרד האנרגיה הפדראלי (120 מיליון דולר) הם
מציבים יעד של פיתוח סוללות בהספק הגדול פי חמישה מאלו של היום, בחמישית המחיר, ותוך חמש שנים.
חשיבה חיובית
לסוללות, ממפלצות חומצת העופרת המגושמות והישנות ששמשו להנעת מכוניות, ועד לתאי הליתיום הזעירים
שמפעילים כל דבר החל מספרים אלקטרוניים וכלה בשעונים, יש שלושה רכיבים הכרחיים: שתי אלקטרודות (אנודה
וקתודה) ומדיום מוליך חשמלי, הקרוי אלקטרוליט, המאפשר ליונים הטעונים חיובית לנוע בין האלקטרודות ולאזן את
זרם האלקטרונים הטעונים שלילית, פעולה היוצרת את הזרם החשמלי של הסוללה. האתגר הוא לאתר חומרים
אחרים שישפרו פי כמה תהליך זה ויוזילו אותו. האבקות הלבנות של ד"ר פופק הן בין החומרים הללו.
כדי לגלות עוד חומרים כאלו, תשתמש 'ארגון' באנציקלופדיית החומרים שערך ד"ר גרברנד סידר, מ'המכון הטכנולוגי
של מסצ'וסטס', המתעדכנת כל העת. סידר מפעיל את 'מיזם החומרים', שמבקש להפוך ל"גוגל" של תכונות
החומרים. המיזם יאפשר לחוקרים לקצר את תהליך החיפוש אחר חומרים ויסייע ל'ארגון' בחיפושיה אחר אלקטרודות
טובות יותר.
המבחן הראשון של מיזם החומרים, או של כל מיזם אחר, הוא לגבור על מכשיר אחסון החשמל המוצלח ביותר
שהופיע ב- 20 השנים האחרונות: סוללת ליתיום-יון. סוללות אלו נמצאות כיום בכל מקום. הן מניעות רבים מכלי הרכב
החשמליים וההיברידיים, אולם יש להן נטייה להתחמם יתר על המידה ולהתלקח. שתי השריפות בשני מטוסים
מדגם '787 דרימליינר' החדש של חברת 'בואינג', נגרמו ככל הנראה בשל בעיה בסוללות הליתיום או במערכות
הבקרה שלהן. שיפור סוללת הליתיום-יון יהיה עיטור כבוד לכל מעבדה.
ג'ורג קרבטרי, שמונה לאחרונה למנהל של JCESR, חושב שהגיעה השעה לפיתוחים נוספים. הוא משער שרוב
השיפורים בביצועי סוללות ליתיום-יון כבר מוצו, מה שמכשיר את הקרקע למציאת תחליפים. מנגד סבור סגנו, ג'ף
צ'מברליין, שיש כר נרחב לשיפורים בסוללות אלו, ושניתן עדיין להכפיל את כמות האנרגיה שסוללת הליתיום יכולה
לאחסן, וגם להפחית את עלותה ב- %40% – 30.
חילוקי הדעות משקפים את אי הוודאות ביחס לשאלה האם טכנולוגיית הליתיום-יון, במידה ונשדרג אותה עד הגבול
המרבי שלה, תוכל להפוך את המכוניות החשמליות למתחרות ראויות במכוניות המונעות באמצעות מנועי בעירה
פנימית. לפי חברת הייעוץ, 'מקינזי', עשויות סוללות ליתיום-יון להיות תחרותיות עד 2020, אך עדיין הרבה עבודה
צריכה להיעשות. יתרה מכך, כבר צצים מתחזים המבקשים לרשת את הליתיום-יון.
הסוללה המובילה במרוץ היא קרוב לוודאי סוללת ליתיום-איר (air) שבה הליתיום המתכתי מתחמצן באנודה
ומצטמצם בקתודה. היא מנצלת חמצן אטמוספרי (שאינו אגור בתוך הסוללה) כאלקטרוליט, והדבר תורם להפחתה
במשקלה. המשמעות היא שבאופן תיאורטי צפיפות האנרגיה שלה גדולה מאוד. וזה חשוב, בגלל שאחת ההסתייגויותת מהמכוניות החשמליות היא שבנזין אוצר פי ששה יותר ג'אול של אנרגיה (יחידת אנרגיה/עבודה) לתוך קילוגרם
מאשר הסוללה. הורדת יחס זה תהפוך את המכוניות החשמליות לאטרקטיביות יותר.
כתוצאה מכך מעוררת גישת הליתיום-איר תשומת לב רבה, אך יש עדיין בעיות שפתרונן ידרוש שנים של מחקר.
הטעינה מחדש של סוללות הליתיום-איר קשה. התגובה הכימית המפעילה אותן אינה חסינה מהתלקחות ספונטנית
ולפיכך הסוללות מאוד דליקות ונדרשות מערכות אבטחה רציניות כדי למנוע את התלקחותן.
למרבה המזל, לחוקרים של JCESR יש חלופות זמינות אחרות. אחת מהן היא סוללת היון הרב ערכי (-multivalent
ion battery). לאטום הליתיום יש רק אלקטרון חופשי אחד הזמין לריאקציות כימיות. לעומת זאת, לאטום המגנזיום
יש שני אלקטרוני ערכיות כאלה, ולאטום האלומיניום שלושה (האלקטרונים הנמצאים ברמה האחרונה של האטום
קרויים אלקטרוני הערכיות והם הקובעים את אופיו של האטום).
תיאורטית, אומר ד"ר צ'מברליין, ניתן להפיק מחומרים אלו פי שניים או שלושה אנרגיה בהשוואה לליתיום. הם אומנם
כבדים מהליתיום אך זולים ובטוחים יותר. תוספת אלקטרוני הערכיות שלהן מגבירה את כמות האנרגיה שהן יכולות
לאגור, ולכן דוחפת אותן קדימה בתחרות עם הבנזין. אומנם, קשה יותר לנייד את היונים שלהן בתוך הסוללה, וזאת
הסיבה שבעבר לא השתמשו בהם הרבה, אך זה המקום שבו יצטרכו למצוא חומרים חדשים.
המהפכה השנייה שיחוללו סוללות טובות יותר, בנוסף למכוניות החשמליות, הן בתחום אחסון חשמל ברשתות הולכה
(grid-scale storage), שיאפשר לחשמל שיופק בשעות השפל להיות מנוצל בשעות השיא. אם עלות ניצול טכנולוגיה
זו (הפקת אוויר דחוס בלילה וניצולו ביום) תהיה זולה מספיק, היא תגרום למהפכה בכלכלה של אנרגיית רוח ואנרגיה
סולארית. הבעיה העיקרית של מקורות אלו היא שהשמש לא תמיד זורחת והרוח לא תמיד נושבת, תהפוך ללא
רלוונטית. על מנת להשיג זאת עובדים חוקרים עתה ב'ארגון' את מה שידוע כסוללות זרימה (flow batteries).
ללכת עם הזרם
בסוללות קונבנציונליות האלקטרוליט משמש כתווך למעבר היונים בין האלקטרודות, מטען הסוללה מוחזק כאנרגיה
פוטנציאלית כימית באלקטרודות עצמן. לעומת זאת, בסוללת זרימה, היונים הטעונים חיובית נמצאים באלקטרוליט
עצמו, המאוחסן במיכל ונשאב דרך התא למקום בו מתרחשת הריאקציה האלקטרו-כימית.
בניגוד לסוללות המבוססות על תאים (cells), עשויות סוללות זרימה להיות גדולות מאד ולהכיל כמות אנרגיה גדולה
בהרבה. מכאן בא הרעיון לנצל אותן לאגירת עודף החשמל מטורבינות הרוח והפנלים הסולאריים לשימוש מאוחר
יותר. אך האלקטרוליטים מבוססי המים שלהן מגבילים את הפוטנציאל שלהן, בשל הנטייה של המים להתפרק
בתהליך האלקטרוליזה. החלפתם באלקטרוליטים אורגניים תסייע להתגבר על המגבלה.
עולם המופעל בסוללה יביא לחשמול מגזרים מהמשק שאינם מקבלים בקלות שינויים, כמו ענף התחבורה, ויעודד
מעבר מדלקי פחמימנים יקרים (ומזהמים) ל"דלקים" כאור השמש, שאינם עולים דבר. השאלה היא, האם ינצחו
המהפכנים, או שהמשטר הקודם ימשיך לשלוט?
(The Economist, 2.2.133)

עצמאות אנרגטית

בשבוע הבא נחגוג את יום העצמאות למדינת ישראל, זו הזדמנות מצויינת לדבר על עצמאות מסוג אחר – עצמאות אנרגטית.

עצמאות אנרגטית היא מצב בו אנו מספקים לעצמנו את האנרגיה הדרושה לצרכינו ואי תלות במקורות אנרגיה אחרים.

בשנה האחרונה הביטוי הוזכר בעיקר בהקשר של הצעת החוק שהגיש ח"כ דב חנין שמטרתו היא הגנה על עתודות הגז שנמצאו מול חופי ישראל או בלשון ההצעה : " להגן ולשמר את עתודות הגז של ישראל, ולמנוע ייצוא גז או העברתו לצריכה מחוץ לגבולות המדינה, אלא לאחר שיובטח כי עומדות לרשות המדינה עתודות גז שיספיקו לצריכה החזויה של גז בארץ בחמישים השנים הבאות".

ייצוא הגז הוא נושא חשוב, אבל לא עליו באתי לדבר הפעם.

אני רוצה לדבר על עצמאות אנרגטית מסוג אחר , כזו שאפשרית לכמעט כל אחד מאיתנו ובאמצעים זמינים מאד – ייצור חשמל לצריכה עצמית באמצעות אנרגיה סולארית.

יש כמה עובדות שאינן ניתנות לויכוח:

  • השמש היא מקור האנרגיה הגדול ביותר לכדור הארץ
  • היא זמינה לכולנו
  • והיא בחינם.

המערכות הפוטו-וולטאיות ,שיודעות להפוך את אנרגיית השמש לחשמל , הן מהפכה של ממש ובעצם מאפשרות לנו לייצר לעצמנו את החשמל שאנו צורכים.

כל מי שהתקין מערכת סולארית על גג ביתו בשנים האחרונות (ויש כבר אלפים כאלו) עשה צעד גדול לקראת עצמאות אנרגטית.

אולם זהו צעד חלקי היות ועדיין אין במערכות אלו פתרון אגירה שידע לקלוט את עודפי האנרגיה המיוצרת בשעות השמש ולהשתמש בהם בשעות הלילה או בחורף, בימים מעוננים במיוחד.

אבל ,כמו בהרבה מקרים בהיסטוריה, ההתקדמות הטכנולוגית היא תוצאה של כורח , והדבר בא לידי ביטוי גם בשוק האנרגיה הסולארית.

כל מי שמסתובב בישובים ערביים בשנים האחרונות לא יכול שלא לשים לב לכמות ההולכת וגדלה של מערכות סולאריות על גגות הבתים. רובן ככולן של מערכות אלו הן מערכות עצמאיות לחלוטין, שאינן מחוברות לרשת החשמל ( off-grid) ומספקות את החשמל לבית בכל שעות היממה.

התהליך שהתחיל לפני לא מעט שנים בקרב הבדואים בנגב הופך לפופולרי יותר ויותר במגזר הערבי כולו.

מה הופך בעצם מערכת סולארית לעצמאית?

מערכות אלו כוללות, בנוסף לקולטים סולארים וממיר מתח, גם בקר טעינה ומערכת מצברים. החשמל המיוצר על ידי הקולטים משמש את צרכי הבית ובמקביל טוען את המצברים. בערב, מרגע שקיעת השמש, המצברים הם אלו שמספקים את החשמל לבית, כמובן אחרי שהוא מומר לזרם חלופין על ידי הממיר.

מערכת off-grid שתוכננה נכון תוכל לספק את כל צורכי החשמל של הבית , כולל צרכני חשמל כבדים כגון מזגנים, וכמובן להוות פתרון מושלם לצרכנים שמסיבות שונות אינם מחוברים לרשת החשמל.

קושי בחיבור לחברת החשמל אינו הסיבה היחידה המצדיקה מערכת אנרגיה עצמאית . זה פתרון מצוין גם לצרכנים המבקשים גיבוי לחברת החשמל

עשרות אלפי הצרכנים שנשארו ימים שלמים ללא חשמל בסופה הגדולה בחורף האחרון הם הוכחה לכמה מערכת כזו יכולה לסייע במקרים קיצוניים בהם מערכת החשמל הרגילה קורסת.

בעצם כל מי שרוצה להפחית או אף לבטל כמעט לגמרי את חשבון החשמל שלו יכול לעשות זאת באמצעות מערכת אנרגיה עצמאית.

מערכת עצמאית לא מיועדת רק לבתים  – קרוואנים, בסיסי צבא מרוחקים, אוהלים מבודדים – כולם מתעניינים היום בפתרון מסוג זה.

סולגל מתמחה בתכנון והקמת מערכות עצמאיות ואנו גאים להיות הגוף שעזר ללקוחות רבים להפוך לעצמאים מבחינה אנרגטית.

שיהיה לנו יום עצמאות שמח, במלוא מובן המילה.

האור בקצה המנהרה הסולארית

השנה האחרונה היתה שנה קשה ליצרניות הסולאריות, שרבות מהן הפכו לפושטות רגל, וחלקן שרדו רק בעקבות תמיכה ממשלתית גבוהה. אך הירידה במחירי המודולים, הביקוש הגואה באסיה והיעדים השאפתניים של סין, אמורים להפוך את 2013 לשנת שיא להתקנות חדשות.

התכנית של סין להתקין כושר ייצור סולארי חדש בהיקף חסר תקדים של 10 גיגה-ואט עוררה התרגשות רבה בקרב
המשקיעים בתעשייה. ההכרזה, שציינה את ההתקנה הגדולה ביותר של כושר ייצור חשמל סולארי שנעשתה אי פעם
על ידי מדינה כלשהי בשנה בודדת, הביאה להתאוששות מחירי המניות של היצרנים הסולאריים הסינים, כמו 'טרינה
סולאר', 'גינקו סולאר' וגיי.איי. סולאר. למרות שמאז הם הפסידו חלק מהרווחים.
השאיפות הגדולות של סין, יחד עם ההודעות מה- 3 בינואר על 'מיד אמריקן סולאר' של המשקיע המיליארדר וורן
באפט, הרוכשת את המתקן הסולארי הפוטו-וולטאי הגדול ביותר בעולם, עוררה התעניינות מחודשת בתעשייה
הסולארית, מציין לי קלמנטס, מנהל השקעות ב'אימפקס ניהול נכסים', שבלונדון.
החדשות המפתיעות והחיוביות האלו אינן יכולות להסתיר את המשבר בתעשייה. שורש הבעיה הוא המרווחים של
היצרנים, שנפגעו מעודף כושר ייצור שגרם לירידה במחירי המודולים.
המחיר הממוצע של מודולים סולאריים פוטו-וולטאים מולטי-קריסטליים ירד ב- %24, ממחיר ממוצע של 1.02 דולר
לוואט בתחילת 2012 ל- 0.78 דולר לוואט בסוף השנה, לפי נתוני 'בלומברג ניו אנרגי' פייננס' (BNFF). הגורמים
לירידה במחירים הם ההשפעה הגוברת של יתרונות הגודל, ירידת מחירי הסיליקון ותחרות רצחנית.
ירידות המחירים האלו הן ברכה למתקינים, שבנוסף מפיקים תועלת מהסובסידיות הגבוהות המשולמות ברחבי
העולם, למרות שבהרבה מקרים יש לחץ להקטנתן. כתוצאה מכך, נראה שהיקף ההתקנות, המונע על ידי ביקוש חזק
בסין, בארה"ב ובגרמניה, הגיע לשיא ב- 2012. אנליסטים ב- IHS Global Insight, מעריכים שב- 2012 הותקנו
קרוב ל-32 גיגה ואט של כושר ייצור פוטו-ואלטאי, לעומת 27 גיגה-ואט ב-2011. אך נתון משמעותי יותר עשוי להיות
ההשקעה הכוללת בתעשייה הסולארית ב- 2012, שירדה ב- %9 ל- 142.5 מיליארד דולר, בשל הירידה החדה
במחירים, לפי BNEF.
כ-20 יצרניות אירופיות פשטו רגל ב- 2012, כאשר הבולטת ביותר היא החברה הגרמנית 'קיו-סלס', בעבר אחת
מיצרניות הסולאריות הגדולות בעולם, שנרכשה ע"י הקבוצה הדרום קוריאנית 'הנוואה'.
חברות בארה"ב ואירופה מאשימות את הממשלה הסינית בתמיכה במתחרות, וטוענות שללא תמיכה זאת הן היו
הופכות לפושטות רגל. צעדים חוקיים רבים ננקטו ב- 2012, כשמלחמת הסחר הסולארית הגבירה הילוך, אך התמיכה
של ממשלת סין אינה צפויה להיפסק בעתיד הנראה לעין, ולכן צפויות עוד פשיטות רגל של יצרניות ב- 2013.
"אנו צופים עוד טלטלות בשוק ומעבר של ביקוש לשווקים חדשים יותר", אומר איתן זינדלר, אנליסט ב- BNEF. "ליעדים
השאפתניים של סין עשויות להיות השלכות חשובות על התעשייה, אולם בעיית כושר הייצור העודף אינה צפויה להיעלם
בין לילה. יש כושר ייצור עודף והשוק צריך להתאים את עצמו לכך. במילים אחרות, אנו צופים את המשך פשיטות
הרגל".
יצרניות סיניות רבות הן כעת למעשה חסרות ערך כלכלי, בשל הר החובות שצברו במאבק להישאר על פני המים, אומר
סטפן סימקו, אנליסט בחברת 'מורנינג סטאר'. הוא מאמין ש'יינגלי גרין אנרג'י' תצטרף כעת לחברות הסולאריות
הסיניות, 'אל. די. קי. סולאר' ו'סנטק', הנמצאות במצב זה.
"ידוע היטב שמדיניות ההלוואות הלא-הגיונית בסין תומכת בחברות הסולאריות פושטות הרגל שללא ספק כבר לא
ראויות יותר להיות בעסק הזה" הוא מוסיף. בשל ההאטה במגזר הסולארי ב- 18 החודשים האחרונים, גדלה רמת
המינוף לרמות בהן ההון העצמי של מרבית החברות הסולאריות נשחק למעשה על ידי החוב הממשלתי.
התעשייה הסולארית ניצבת מול רוחות מאיימות: קיצוצים מאסיביים בסובסידיות, תחרות חריפה בשווקים הצומחים
החדשים שגורמת ירידה במחירים ושינויים במודלים העסקיים הצפויים למנוע מהמרווחים לחזור חזרה לרמות של טרם
המשבר.
אנליסטים אחרים מסכימים עם תחזית קודרת זו, ומדגישים שסין כבר תומכת בביקוש המקומי על מנת לסייע ליצרנים
שלה, אך כושר הייצור העודף הוא כה גדול עד שלא ניתן לתקן את הבעיה הבסיסית. גם הם צופים פשיטות רגל נוספות
והודעות שליליות מהיצרנים הסולאריים ב- 2013, והתאוששות ב- 20144.

שואבים חום

דגם חדשני של משאבת חום שהמציא מהנדס בריטי מבטיח לסייע באחסון יעיל של אנרגיות מתחדשות כפי
שלא נעשה עד היום, על ידי שימוש בעקרונות פיזיקליים פשוטים ובהנדסה מתוחכמת שמאפשרת למתקן לעבוד
כמשאבה וגם כמנוע

תוך כדי עיסוק בתחביב שלו, הטסת דאונים, לג'ונת'ן הואס, מהנדס אווירונאוטיקה בריטי, צץ רעיון למנוע מטאורולוגי
שיטיס אותו בין זרמים תרמיים. זרמים תרמיים הם זרמי אוויר המתרוממים מעלה, וטייסי דאונים משתמשים בהם כדי
להמריא. הרעיון של הואס היה להשתמש בכוח הדחיפה למעלה של העמוד להפעלת טורבינה קטנה שתתפוס מעט
מהאנרגיה של הזרם התרמי ותאחסן אותה. לאחר מכן, כשהכלי עובר לדאייה ישרה, להבי הטורבינה ישנו צורה, והיא
תהפוך למעין מדחף שיונע על ידי האנרגיה שנשמרה.
זה היה רעיון מעניין, אבל החידוש האמיתי הוא בכך שהאנרגיה תאוחסן לא כחשמל בסוללה, אלא כחום – למעשה,
חום וקור – בשני מאגרים קטנים. הואס לא התקין עד היום את המכשיר שהגה על הדאון שלו, מפני שהוא עסוק כעת
בבניית גרסה גדולה בהרבה, כחלק מחיפוש אחר דרך זולה ואמינה לאחסון חשמל ברשת החשמל. פריצת דרך
בתחום הזה תחולל מהפכה בשימוש באנרגיות מתחדשות.
מנהלי רשתות חשמל עונים כיום על הביקוש לחשמל על ידי ייצור אנרגיה שמספיקה בדיוק בכל זמן נתון. אבל הפקת
אנרגיה ממקורות מתחדשים, בעיקר מרוח ושמש, אינה רציפה, כך שבשיטה הנוכחית, לא תמיד יש חשמל זמין למי
שמסתמך רק על מקורות מתחדשים. למרות הבעיה הזאת, ככל שהמחירים יורדים והיעילות מתגברת, אנרגיה
מתחדשת נכנסת לשימוש רחב יותר ויותר. חשמל סולארי הוא כבר עכשיו החשמל הזול ביותר ברוב האזורים שטופי
השמש, ומשרד האנרגיה האמריקאי מעוניין להשתמש בו לאספקת %27 מהחשמל של המדינה עד 2050, לעומת
%1 כיום. אך ללא אחסון יעיל של האנרגיה המופקת ברשת החשמל, יהיה צורך בגיבוי יקר כדי להשאיר את האור
דולק. במדינות עניות רבות פירוש הדבר הוא שהמערכת תמשיך להפעיל גנרטורים מזהמים מונעים בדיזל.
חוקרים עובדים על פיתוח מספר טכנולוגיות לאחסון האנרגיה ברשת החשמל, ביניהן סוללות זרימה שמסוגלות לאגור
אנרגיה במצב נוזלי ולשחרר אותה במהירות. גלגלי תנופה ענקיים וסופר-קבלים נבדקים גם כן. הואס חושב שהרעיון
שלו טוב יותר מכל אלה.
המערכת שפיתח מבוססת על משאבת חום – מתקן דומה למזגן – שמעבירה חום ממקום אחד לאחר. החידוש
במערכת שפיתח הוא, שהמתקן יכול לעבוד לשני הכיוונים, וכאשר החום זורם חזרה, המתקן עובד כמו מנוע חום,
והופך אנרגיה תרמית לאנרגיה מכנית, בדומה למנוע של מכונית.
איזנטרופיק (Isentropic), החברה שייסד הואס עם שני שותפים, ג'יימס מקנטן ומארק ווגנר, פיתחה כמה אבות טיפוס
של המכשיר שהשלושה מכנים "אחסון חשמל בחום דחוס" (PHES). החברה משלימה כעת יחידת הדגמה עם כושר
ייצור של 1.5 מגה-ואט, שתשמש למבחנים נוספים של הטכנולוגיה במפעל ליד פיירהאם, בחוף הדרומי של בריטניה.
מערכת PHES מורכבת משני מגדלי אחסון מלאים בחצץ. מגדלי האחסון מחוברים בראשם ובתחתיתם באמצעות
סדרה של צינורות מלאים בגז ארגון, שהוא גז לא פעיל. כאשר יש עודף של חשמל, המערכת מפעילה מדחס שדוחס
את הארגון, שמגיע לחום של 500 מעלות צלזיוס. הגז נדחס דרך המגדל הראשון ומעביר את החום שלו לחצץ. לאחר
מכן, הגז הקר יותר שיוצא מהמגדל מתרחב, מה שמוריד את הטמפרטורה שלו ל-150 מעלות צלזיוס. כאשר שואבים
את הגז אל המגדל השני, הוא מקרר את החצץ בתוכו. בפער שנוצר בין הטמפרטורות בשני המגדלים אפשר
להשתמש להפקת חשמל על ידי היפוך התהליך. הגז שחומם על ידי המגדל החם יותר זורם למגדל הקר, ומניע את
הצילינדרים של המשאבה שהופכת את המנוע לגנרטור.
כשמאחסנים אנרגיה, חלק ממנה תמיד הולך לאיבוד, אולם באיזנטרופיק אומרים שמערכת PHESמסוגלת לאגור
ולשחרר אנרגיה ביעילות של %80-72 לתהליך כולו. בהשוואה לכך, היעילות של העברת האנרגיה לרשת החשמל
על ידי משאבות מים – הדרך הנפוצה בבריטניה כיום – היא %74 בלבד. משאבות מים קיימות משתמשות בעודפי
אנרגיה הידרואלקטרית כדי לשאוב את המים במעלה ההר אל אגם, ואז להזרים אותם חזרה למטה להפעלת
המתקנים ההידרואלקטריים כאשר יש צורך בכך. זוהי דרך יעילה לניצול אנרגיה עודפת, אבל היא מחייבת שיהיו
הרים בקרבת מקום כדי שתפעל, בעוד ההמצאה של הואס יכולה לפעול בכל סביבה.

שיתוף באמצעות:
שינוי גודל גופנים