בין אם אתם מחפשים לחסוך כסף או מודאגים מהסביבה, אנרגיה סולארית היא דרך מצוינת להפחית את טביעת הרגל הפחמנית שלכם. בין אם אתם מחפשים להפעיל את הבית או העסק שלכם, יש מגוון דרכים להשיג אנרגיה סולארית.
פוטו–וולטאים
שימוש בפוטו–וולטאים כמקור אנרגיה הוא אופציה ידידותית לסביבה. הסיבה לכך היא שפוטו–וולטאים יכולים לשמש לייצור חשמל למטרות ביתיות ומסחריות כאחד. התהליך יכול לשמש גם כדי לתת מענה לביקוש הגובר לחשמל.
פוטו–וולטאיקה היא צורה מתקדמת של טכנולוגיה הממירה ישירות אור לחשמל. המונח פוטו–וולטאי מגיע מהמילים היווניות לאור וחשמל. הטכנולוגיה משמשת להפקת חשמל מהשמש על ידי שימוש בחומרים מסוימים. החומר יכול לפעול כמוליך או לא מוליך.
פוטו–וולטאים עשויים מחומרים שסופגים ומשחררים פוטונים. האנרגיה הקינטית של הפוטונים מספיקה כדי לעורר אלקטרונים למצב אנרגיה גבוה יותר. לאחר מכן האלקטרונים יכולים לפעול כמוליך חשמלי. חומרים אלה ידועים גם בתור מוליכים למחצה.
פוטו–וולטאיות ואנרגיה סולארית הן שתיהן מקורות אנרגיה מתחדשים נקיים. הם יכולים לשמש לאספקת כל מיני ציוד. חברות שירות להוטות ללמוד כיצד לשלב מערכות PV סולאריות ברשת שלהן מבלי לערער את אספקת החשמל.
אוניברסיטת ניו סאות' ויילס (UNSW) מציעה תואר ראשון בהנדסה (הצטיינות) בפוטו–וולטאיקה ואנרגיה סולארית. תוכנית ארבע שנים במשרה מלאה זו מוסמכת על ידי מהנדסים אוסטרליה. במהלך הקורס לומדים הסטודנטים את עקרונות הפוטו–וולטאיקה ואנרגיה סולארית, וכן מפתחים מיומנויות טכניות ופתרונות יצירתיים. לתוכנית יש תמיכה חזקה מממשלת אוסטרליה, כמו גם מהמגזר הפרטי.
מדעי הנדסה – פוטו–וולטאיקה ואנרגיה סולארית באוניברסיטת ניו סאות' ויילס מלמדים את הידע הטכני והמיומנויות הדרושים לפיתוח מערכות אנרגיה סולארית. הקורס נועד ללמד את התלמידים כיצד ליישם רעיונות חדשניים, ובמקביל לתת להם את המיומנויות הנדרשות לחשיבה ביקורתית ולפתור בעיות.
אוניברסיטת ניו סאות' ויילס מובילה בתאי סיליקון סולאריים כבר למעלה מעשרים שנה. הסגל ברמה העולמית של בית הספר דורגה בעקביות בין האקדמאים המובילים בעולם בתחום.
פוטו–וולטאים ואנרגיה סולארית הם רק חלק מהטכנולוגיות המתקדמות שאוניברסיטת ניו סאות' ויילס חוקרת ומפתחת. חלק מהטכנולוגיות הללו כוללות חומרים אורגניים–אי–אורגניים היברידיים, נקודות קוונטיות ופרוסקיטים. טכנולוגיות חדשות אלו עשויות להציע פתרונות זולים יותר וקלים לייצור.
ריכוז אנרגיה סולארית
באמצעות טכנולוגיית ריכוז אנרגיה סולארית, אור סולארי הופך לחום. חום זה משמש להנעת טורבינה, אשר בתורה מייצרת כוח חשמלי.
ריכוז טכנולוגיית אנרגיה סולארית היא פתרון מבטיח לאתגר של קצירת אנרגיה סולארית. זהו מקור אנרגיה גמיש וניתן להתאמה. ניתן להשתמש בו לייצור חשמל בלילה, ביום מעונן או בימים מעוננים.
תחנות כוח סולאריות מתרכזות משתמשות במראות כדי למקד את אור השמש. לאחר מכן החום הופך לחום בטמפרטורה גבוהה, המניע טורבינת קיטור ומחולל חשמל מסורתי. חום זה משמש גם להפקת חום להתפלת מים, הפקת נפט משופרת, ייצור כימיקלים ותהליכים תעשייתיים.
ארצות הברית היא מדינה מובילה בפיתוח טכנולוגיית ריכוז אנרגיה סולארית (CSP). בשנת 2014 הותקן במדינה סך של 1,700 מגה וואט (MWac) של CSP. זה מייצג קיבולת מותקנת הולכת וגדלה של הטכנולוגיה. בנוסף לכך, נבנים כעת פרויקטים נוספים בקנה מידה מסחרי.
תחנת הכוח הסולארית המרוכזת הראשונה בעולם הותקנה במדבר מוהאבי בקליפורניה בשנות ה-80. מפעל זה שודרג מאז וכעת מייצר מספיק חשמל ל-90,000 בתים.
כיום, פרויקטים בקנה מידה שירות מעסיקים לעתים קרובות מערכות אנרגיה סולארית–תרמית מרוכזות. ניתן להקים מפעלים אלו במספר דרכים. בדרך כלל, יהיה להם מגדל חשמל שפועל כמקלט. יש להם גם מראות המסודרות סביב המגדל.
מערכת זו יכולה לייצר 5 עד 25 קילוואט לכל מנה. הם יכולים לשמש גם לייצור חשמל עבור יישומים מבוזרים.
תחנות כוח סולאריות מתרכזות מחולקות לשני חלקים. חלק אחד סופג אנרגיית שמש ומאחסן אותה במערכות אגירת אנרגיה תרמית. החלק השני משתמש באנרגיה תרמית מאוחסנת זו כדי לייצר חשמל.
בעוד הטכנולוגיה עדיין בחיתוליה, יש לה פוטנציאל כמקור אנרגיה נייד. זה יכול להיות משולב גם עם טכנולוגיות אחסון אנרגיה.
ריכוז תחנות כוח סולאריות יכול לייצר חשמל באמצעות מראות ושקתות. ניתן לשלב אותם גם עם מערכות אחסון תרמיות. ניתן להשתמש בטכנולוגיות אלו לאגירת חום לשימוש כאשר השמש אינה נראית.
חימום וקירור שמש
שימוש בטכנולוגיות חימום וקירור סולארי לחימום וקירור מבנים היא דרך ידידותית לסביבה לספק אנרגיה. הטכנולוגיה יכולה לעזור לחסוך 30 עד 50 אחוז מעלות הקירור והחימום. המערכות גם לא דליקות ובטוחות. הם אינם מזהמים את משאבי כדור הארץ ויכולים להפחית את פליטת הפחמן בעד 800 מגה–טון של CO2 בשנה.
טכנולוגיות חימום וקירור שמש משמשות כיום ביישומים תעשייתיים ומגורים. הם מבטלים את הצורך בגז טבעי וחשמל.
דו"ח חימום וקירור שמש: אנרגיה לעתיד בטוח, שנערך על ידי חברות החברות ב–SEIA, מציג מבט מקיף על האופן שבו טכנולוגיות חימום וקירור סולארי הופכות נפוצות יותר בארה"ב. הוא מפרט כיצד הן עשויות לעזור לעמוד בתנאי החימום והקירור של ארצנו צריך, ומציעה מפת דרכים להשגת חיסכון באנרגיה של 8% עד שנת 2050.
מערכת המונעת סולארית יכולה לקצץ עד חצי את חשבונות האנרגיה ולהעלות את ערך הבית. זה גם מפחית את פליטת הפחמן על ידי הפחתת התלות שלנו בדלקים מאובנים.
חום שמש יכול לשמש גם לחימום חלל או מים חמים ביתיים. קולטי שמש, העשויים מאלומיניום, נחושת או פלדה, לוכדים את אנרגיית השמש ומעבירים אותה לנוזל עבודה. לאחר מכן נוזל זה מופץ דרך מחליף חום כדי לספק את הטמפרטורה הרצויה.
מערכת סולארית יכולה להיות אופציה משתלמת למשפחות, ויכולה להיות גם רווחית לעסקים. מערכות מסחריות יכולות לעלות רק בין 20,000 למיליון דולר, תלוי בגודל והיקף ההתקנה. התעשייה הסולארית צומחת גם באזורים ברחבי הארץ, והענף חזק על פני קווי המפלגה.
התרחיש 'עסקים כרגיל' צופה כי 75 ג'יגה וואט של קיבולת חימום וקירור סולארית יותקנו בארצות הברית עד שנת 2050. זה יעקור את המקבילה ל-64 מפעלים לשריפת פחם. עלות הדלקים המאובנים צפויה לעלות במידה ניכרת בעשור הקרוב, וטכנולוגיות חימום וקירור סולארי מספקות אלטרנטיבה חסכונית.
חימום וקירור שמש: אנרגיה לעתיד בטוח מציע מבט מקיף על הטכנולוגיה, ומספק מפת דרכים לאופן שבו אנרגיה סולארית יכולה לעמוד בכמעט שישית מצריכת האנרגיה הכוללת בעולם עד שנת 2050. היא מציעה גם מגוון המלצות לצמצום התלות של ארצנו בדלקים מאובנים ולהפוך את הבתים שלנו לחסכוניים יותר באנרגיה.
טכניקות אנרגיה סולארית פסיבית
שימוש בטכניקות אנרגיה סולארית פסיבית כדי למזער אובדן חום בעונת החימום ולהגדיל את רווחי החום בעונת הקירור היא דרך חסכונית להפחתת צריכת אנרגיה ופליטת פחמן. אנרגיה סולארית פסיבית מסתמכת על עיצוב הבניין, בידוד ומיקום הבניין כדי למקסם את רווח החום הסולארי.
טכניקות אנרגיה סולארית פסיביות מספקות גם אוורור טבעי. בהתאם למזג האוויר, ניתן לעצב את גג הבניין, חלונות, קירות, דלתות, סבכות והצללה כדי לספק אוורור. שימוש במאוורר קטן יכול לסייע בפיזור החום לחלל החיצוני.
באקלים חם, יש לבנות מבנים עם תקרות גבוהות כדי לאפשר לאוויר החם ביותר לעלות מעל אזור המגורים. תקרות גבוהות יוצרות גם דרך בריזה, שניתן לשלב אותה עם אוורור טבעי כדי להפחית את הטמפרטורות הפנימיות.
באקלים קריר, בבניינים צריכים להיות חלונות מבודדים. על החלונות להיות גם ציפויים מחזירי אור כדי למזער אובדן חום. אם החלונות אינם מכוונים בצורה מתאימה, הם עלולים להיות קשה לחסום את השמש. ניתן להשתמש בסוככים גם כדי לחסום את השמש ולהעניק צל.
לחילופין, ניתן להרכיב מבנים בדיעבד הצללה חיצונית. התקני הצללה חיצוניים אלו ניתנים לשליטה באמצעות מערכת אוטומטית. לדוגמה, ניתן להשתמש במכשירי חישה אלקטרוניים כדי להפעיל מאוורר כאשר השמש נמצאת מעל הראש.
למשל, סוכך יכול לחסום את כניסת השמש לחלון. סוככים גם אינם יעילים כמו מרפסות, המאפשרות לשמש לזרוח וליצור דרך בריזה.
בידוד תרמי יכול גם לעזור לשמור על חום במהלך הקיץ. ניתן להשתמש בחומרים כמו עץ, אבן ובטון לבניית מסה תרמית, המונעת חום להיכנס לבניין. ניתן להשתמש במסה תרמית גם לאגירת חום. החום הזה משוחרר בחזרה לחדר בלילה.
מסה תרמית היא גם חלק חשוב בתכנון סולארי פסיבי. זה יכול להיות בלוק עץ, בטון או חימר. מסה תרמית מונעת תנודות בטמפרטורה בתוך בניין ושומרת על חום. זה יכול לשמש גם באזורים תת–ארקטיים.
בנוסף, יש לקחת בחשבון טכניקות של אנרגיה סולארית פסיבית בעת בחירת צבעי חוץ. צבעים הם דרך מצוינת לשקף אנרגיית שמש.