כמעט כולנו יודעים שאנרגיה סולארית משמשת לייצור חשמל. למעשה, זהו מקור האנרגיה הפופולרי ביותר עבור אנשים רבים. עם זאת, ישנן אפשרויות אחרות הזמינות לאנשים שרוצים לייצר חשמל בעצמם. באופן ספציפי, אפשרויות אלה כוללות שימוש בפאנלים סולאריים ובתאים פוטו–וולטאיים (PV).
מזג האוויר משפיע על אנרגיית השמש
שימוש באנרגיה סולארית לצרכי החשמל שלך יכול להיות דרך מצוינת להפחית את התלות שלך בחברת החשמל המקומית שלך. עם זאת, עליך להבין שמזג האוויר יכול להשפיע על ייצור האנרגיה הסולארית שלך.
באופן כללי, תקבל פחות אנרגיה סולארית בחורף מאשר בקיץ. הסיבה לכך היא שיותר גשם פירושו פחות שמש על הקרקע. עם זאת, ישנם כמה תנאים מעוננים המשפרים את הפונקציונליות של הפאנל הסולארי שלך.
עננים גבוהים פועלים כעדשה לריכוז אור, בעוד שעננים נמוכים עשויים לחסום חלק מקרני השמש. במהלך אפקט של קצה ענן, ענן קומולוס עובר מול השמש, ומגביר את האור שכן מגיע לפאנל.
מצד שני, רוח יכולה לעזור לייבש את הלחות מפאנלים סולאריים בימים לחים. עם זאת, זה גם יכול להכפיש את הפאנלים שלך.
טכנולוגיה סולארית מפנקת נוספת היא הפאנל הסולארי ההיברידי, שאוסף אנרגיה מהשמש והגשם. טכנולוגיה סולארית זו פועלת בדומה לפאנלים סולאריים מסורתיים, מלבד העובדה שהגשם משמש לשבירת אור השמש ובכך, מגביר את ייצור החשמל.
עם זאת, הפאנל הסולארי ההיברידי פחות יעיל מפאנלים סולאריים מסורתיים. לדוגמה, מערכת סולארית של 6 קילוואט יכולה לייצר רק כ-6 קילוואט חשמל בכל זמן נתון.
יעילות הפאנל הסולארי יכולה לרדת ב-25%. ניתן לייחס זאת לגורמים כמו לחות, חום וגורמים סביבתיים אחרים. עם זאת, הטכנולוגיה משתפרת במהירות וטכנולוגיות זולות יותר נמצאות באופק.
הפקת האנרגיה הסולארית הטובה ביותר מתרחשת בימים שטופי שמש וקרירים. מצד שני, יום שמשי פירושו גם שימוש גבוה יותר במיזוג אוויר. הרוח גם תעזור לקרר את משטחי הפאנל בימים חמים.
פאנל סולארי עדיין יפיק חשמל בימים מעוננים או גשומים, בהתאם לכיסוי העננים. עם זאת, כדאי לשקול את זווית השמש וכמה זמן יימשך כיסוי העננים.
מזג האוויר הטוב ביותר להתקנת פאנלים סולאריים הוא בדרך כלל ימי שמש בהירים. עם זאת, ישנם חריגים לכלל זה. לדוגמה, דרום ארה"ב וצפון קנדה נהנים מימי שמש ומעוננים בתדירות גבוהה יותר מאשר המערב התיכון וצפון מזרח ארצות הברית. המשמעות היא שאנרגיית השמש המיוצרת באזורים אלה משתנה יותר מאשר באזורים אחרים.
תאים פוטו–וולטאיים (PV) ממירים אור לחשמל
באמצעות האפקט הפוטו–וולטאי, תאים סולאריים ממירים אנרגיית אור לחשמל. אפקט זה התגלה לראשונה על ידי הפיזיקאי הצרפתי אדמונד בקארל בשנת 1839.
תא פוטו–וולטאי ממיר אור לחשמל זרם ישר. הוא עשוי מחומר מוליכים למחצה ויכול גם להמיר אור אולטרה סגול ואינפרא אדום לחשמל. המבנה שלו מורכב משתי שכבות של חומרים מוליכים למחצה שונים הממוקמים במגע כדי לייצר שדה חשמלי מובנה. השדה החשמלי המובנה יוצר הפרש פוטנציאל מתח ומניע את הזרם דרך עומס חיצוני.
כאשר אור השמש פוגע בתא, השדה החשמלי שנוצר על ידי השדה החשמלי המובנה גורם לאלקטרונים לנוע לרמת ערכיות גבוהה יותר. לאחר מכן האלקטרונים ממלאים את החורים בתא ויוצרים זרימה חשמלית.
בדרך כלל, פוטונים קצרים יותר באורך הגל אורזים יותר אנרגיה מאלו שאורך הגל שלהם ארוך יותר. לפוטונים שאורך הגל ארוך יותר יש פחות אנרגיה והם יכולים להשתקף כחום. הפוטונים באורך הגל הארוכים יותר אינם שימושיים מכיוון שהם אינם אורזים מספיק אנרגיה כדי להמיר לחשמל.
סיליקון הוא החומר המסחרי הנפוץ ביותר עבור תאים סולאריים. הוא משמש כי הוא מסוגל לספוג חלק גדול של אור השמש הנופל. זה גם מאוד זול.
חומרים מסחריים אחרים כוללים נחושת אינדיום גליום סלניד, קדמיום טלורייד וגליום ארסניד. לכל חומר יש מרווח פס התואם לאורך הגל של הפוטונים. אם הפער גדול מדי, הפוטונים אינם מסוגלים להמיר מספיק אנרגיה לחשמל.
התא הסולארי עשוי משני סוגים שונים של מוליכים למחצה: סוג p וסוג n. לסיליקון מסוג P יש כמות גדולה יותר של חורים מסיליקון מסוג n. כאשר האור פוגע בתא, בשכבה מסוג n יש יותר אלקטרונים מאשר בשכבה מסוג p. בתורו, אלקטרונים נעים מהסוג n לצד מסוג p של המוליך למחצה.
כאשר אור השמש פוגע בתא ה–PV, הפוטונים מתרגשים, ונעים מהצד מסוג n של המוליך למחצה לצד מסוג p. אלקטרונים אלו מסוגלים לאחר מכן לנוע מהסוג p לצד מסוג n וליצור זרימה חשמלית.
אדריכלות סולארית פסיבית
השגת תועלת מירבית מארכיטקטורה סולארית פסיבית דורשת הבנה של האקלים המקומי ואתר הבנייה. המיקום הנכון יאפשר לשמש להיכנס למבנה ותכנון נכון של הבניין ייעל את העברת החום ואת יעילות השמש.
חלל שמש הוא עיצוב ארכיטקטורה סולארית פסיבית המשתמשת בחלון גדול או דלת זכוכית כדי ללכוד את קרני השמש ולהעביר אותן לרצפה או לקיר של מסה תרמית. הרצפה או הקיר יתחממו במהלך היום, וישחררו מעט מהחום בלילה.
מסה תרמית היא חומר צפוף שאוגר ומשחרר חום. חומר זה יכול להיות אח אבן כבדה או דלתות עץ כבדות. לעתים קרובות הוא צבוע בשחור.
התכונה המרשימה ביותר של המסה התרמית היא יכולתה לספוג ולשחרר חום. זה מושג על ידי כמות הצפיפות הנכונה. שטח המסה התרמית צריך להיות בערך פי שש משטח החלון או דלת הזכוכית.
זה עשוי להיות שימושי להחזיק כמה פתחי אוורור ניתנים להפעלה כדי לשלוט בזרימת החום. זה יכול להיות דרך מאוורר, אבל צינורות הם גם רעיון טוב. הכמות הנכונה של הצללה יכולה גם לשלוט בחימום יתר. תלי הגג יכולים להצל על מרחב השמש במהלך חודשי הקיץ.
הדרך הטובה ביותר לקבוע את עיצוב הבניין הטוב ביותר עבור הבית שלך היא לקחת בחשבון את האקלים המקומי. זה ייתן לך מושג באיזה סוג של חומרים להשתמש והיכן למקם אותם.
גם לגודל ולצורת הבניין יש תפקיד גדול במיקסום הביצועים הפסיביים. בית מעוצב נכון יפחית את עומסי החימום והקירור, תוך עמידה בקריטריונים העיצוביים שלו.
בית מעוצב ישתמש באנרגיה סולארית כדי לעמוד בעומסים מופחתים, ובכך להפחית את עלויות האנרגיה. בנוסף לפאנלים הסולאריים המובנים מאליהם, זה אפשרי גם עם חלונות עם זיגוג כפול.
התכנון הטוב ביותר לארכיטקטורה סולארית פסיבית היא גישה הוליסטית הכוללת את חומרי הבנייה הנכונים, את הפריסה הנכונה ואת האתר הנכון. גישה זו יעילה וחסכונית יותר משימוש במכשירים מכניים ללכידה והעברת חום השמש.
עלויות של אנרגיה סולארית
השקעה באנרגיה סולארית יכולה להיות יקרה מאוד, אבל יש תמריצים שיעזרו להפוך אותה למשתלמת יותר. תמריצים אלה כוללים זיכוי מס פדרליים, הנחות ותמריצי מס המוצעים על ידי מדינות בודדות. בהתאם לגודל מערכת השמש שלך, ייתכן שתוכל להפחית את ההשקעה הראשונית שלך עד 75 אחוז.
אנרגיה סולארית הופכת יותר ויותר נוחה ואטרקטיבית למגוון רחב יותר של אנשים. טכנולוגיות חדשות וחידושי מימון הפכו את האנרגיה הסולארית לפלח הצומח ביותר של תעשיית החשמל. חשוב לזכור שלאנרגיה סולארית יש עדיין השפעות מסוימות על הסביבה. תהליך המרת אור השמש לחשמל עדיין משתמש במים, אבל הוא משתמש בהרבה פחות מקילוואט–שעה של מים עבור כל קילוואט–שעה של חשמל שנוצר.
עלות האנרגיה הסולארית המשיכה לרדת באופן דרמטי בשנים האחרונות. בשנת 2010, עלות הפקת חשמל פוטו–וולטאי סולארי במגהוואט שעה הייתה 378 דולר. עלות זו צפויה להמשיך לרדת בעתיד.
יוזמת SunShot, שהושקה על ידי משרד האנרגיה ב-4 בפברואר 2011, עמדה ביעד שלה להפחית את עלויות השמש בקנה מידה שירות לשיעור של 0.06 דולר לקילו–וואט–שעה. עם זאת, היוזמה הציבה יעדים חדשים לעשור הקרוב. כעת מקווים שאנרגיה סולארית תעלה 0.04 דולר לקילווואט–שעה עד 2030. זה יהפוך את האנרגיה הסולארית למשתלמת יותר מאשר גנרטורים המונעים בדלק מאובנים.
עלות האנרגיה הסולארית צפויה לרדת בין 15% ל-25% בעשר השנים הקרובות. ווד מקנזי צופה שאנרגיה סולארית תהיה המקור הזול ביותר של חשמל חדש בכל 50 המדינות עד שנת 2030. הדו"ח גם קובע שאנרגיה סולארית תהיה המקור הזול ביותר ב-14 מדינות עד אז.
מחקר שנערך לאחרונה הציב את וושינגטון די.סי ובוסטון כערים האטרקטיביות ביותר עבור מתקנים סולאריים. היא גם דירגה את פילדלפיה, לוס אנג'לס וסן פרנסיסקו כערים הכי פחות אטרקטיביות.
ממשל ביידן פועל להעברה של 3% מהחשמל במדינה לשמש עד שנת 2035. הנשיא ג'ו ביידן קורא גם הוא לרשת אנרגיה נקייה לחלוטין בעוד 15 שנים.
.
.