מי לא צריך את השמש? אנחנו הולכים לדון בשימושים של אנרגיה סולארית וגם על היתרונות והחסרונות שלה.
כל החלקיקים פולטים כמות מסוימת של אנרגיה שחלקם ניתן לזהות בעוד שחלקם, הציוד לא יוצר כדי לזהות אותם.
השמש, למשל, היא כוכב בגלקסיית שביל החלב, וכמו כל כוכב אחר היא כור גרעיני מסיבי. עמוק בליבת השמש, תגובות היתוך גרעיני מייצרות כמויות עצומות של אנרגיה המקרינות החוצה מפני השטח של השמש ואל החלל בצורה של אור וחום.
האנרגיה העצומה הזו נוצלה לאורך הדורות למטרות שונות. רוב המטרות הן לייבש בגדים ודברים אחרים.
אבל אנרגיה סולארית שהיא פשוט האנרגיה שמתקבלת מהשמש היא טרמינולוגיה יותר ויותר בשימוש מאז המאה ה-19 בגלל הצורך באנרגיה מתחדשת ונקייה (כלומר אנרגיה שאינה פולטת גזי חממה כדי להשפיע עלינו לרעה לאורך זמן. לָרוּץ).
לקראת המאה ה-21, אנרגיה סולארית הפכה לאטרקטיבית יותר ולאופציה טובה יותר מכיוון שהן מתחדשות ובעלות אופי לא מזהם בהשוואה לדלקים מאובנים.
בתקופה האחרונה השימוש באנרגיה סולארית התרחב עקב יישומים רבים יותר של האנרגיה שמגיעה מקרינת השמש. בעבר, קרינת שמש מוגברת נתפסה כקללה של האלים על התרשלותנו בביצוע טקס שחלק מהאנשים מתים וחלקם חולים במחלה קשה.
אבל, עם התקדמות הטכנולוגיה ועניין רב יותר בריתום האנרגיה הזו, אנרגיה סולארית בדרך כלל לא נתפסה כקללה אלא כברכה. ברכה ומקלט לרוץ אליו בהופעת אנרגיה מתחדשת שתחליף את השימוש בדלקים מאובנים כמו פחם, נפט וגז טבעי שאינם מתחדשים.
אנרגיה סולארית בתקופה האחרונה עשתה שימוש מיוחד באזורי מגורים, חקלאות, חקר החלל, תחבורה ועוד רבים. לא ניתן למצות את האנרגיה מהשמש אז למה לא לרתום אותה לטובתנו?
תוכן העניינים
מהי אנרגיה סולארית?
אנרגיה סולארית ידועה גם בשם קרינת שמש והיא אנרגיה המיוצרת על ידי השמש בצורה של אור. האור מהשמש מגיע כקרני אולטרה סגול, גלויות ואינפרא אדום. אור נראה הוא ספקטרום הצבעים שאנו רגילים לראות אך לא ניתן לראות אולטרה סגול ואינפרא אדום.
אנרגיה סולארית, קרינה מהשמש היא משאב האנרגיה השכיח ביותר על פני כדור הארץ ומסוגלת להפיק חום, לגרום לתגובות כימיות או לייצר חשמל.
אנרגיה סולארית היא הזרז העיקרי למחזור הרוחות היוצרות מערכות מזג אוויר ומקורות אנרגיה כאן על כדור הארץ. לפי מחקרים, כמות אנרגיית השמש או הקרינה שפוגעת בשטח כדור הארץ תוך שעה ממלאת באופן תיאורטי את צורכי האנרגיה של כדור הארץ במשך שנה שלמה.
הכמות הכוללת של תקריות אנרגיה סולארית על פני כדור הארץ היא הרבה יותר מדרישות האנרגיה הנוכחיות והצפויות של העולם. אם רותמו כראוי, למקור המפוזר הזה יש פוטנציאל לספק את כל צורכי האנרגיה העתידיים.
ניתן להמיר אנרגיה סולארית מהשמש לאנרגיה תרמית או חשמלית. אנרגיה סולארית היא אחד ממקורות האנרגיה המתחדשים הנקיים והנפוצים ביותר הזמינים והיא שחקן חשוב בעתיד האנרגיה הגלובלי שלנו כאשר אנו שואפים להשגת קיימות.
ניתן ללכוד אנרגיה סולארית ולהשתמש בה בכמה דרכים, בעיקר להפקת אנרגיה חשמלית או תרמית לבתים, עסקים ושירותים. אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם להרתחה של מים, אשר, בתורה, מפעילה טורבינת קיטור לייצור בדומה לתחנות פחם או גרעיניות המייצרות חשמל בקנה מידה גדול בהרבה.
הצורה הנפוצה ביותר של אנרגיה סולארית היא ניצול אנרגיית השמש באמצעות פאנלים סולאריים או תאים פוטו-וולטאיים אשר נוצרים מחומרים מוליכים למחצה. תאים אלה מסודרים מקצה לקצה כדי ללכוד את אור השמש והופך אותם לזרמים חשמליים המאוחסנים בסוללות.
זה מתרחש כאשר קרני השמש פוגעות בתאים המוליכים למחצה, היא מאבדת אלקטרונים מהאטומים שלהם והאלקטרונים הללו זורמים בתא ומייצרים חשמל. זה ידוע כאפקט הפוטו-וולטאי. לוחות אלו נראים על גבי בתים ומבנים אחרים. אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם כדי לספק אור לאקלים פנימי נוח של מבנים וגם בחימום מים לשימוש ביתי, מסחרי ותעשייתי.
סוגי אנרגיה סולארית
ישנם שני סוגים של אנרגיה סולארית והם;
- אנרגיה סולארית פעילה
- אנרגיה סולארית פסיבית
1. אנרגיה סולארית פעילה
אנרגיה סולארית פעילה היא האנרגיה המועברת דרך פאנלים סולאריים. הם משמשים הן למערכות חימום בבתים והן לייצור חשמל. אנרגיה סולארית פעילה נאספת באמצעות לוחות PV בעלי צלחת שטוחה שניתן להתקין כדי לאסוף את אנרגיית השמש.
אוויר או נוזל משמשים ללכידת חום השמש (נוזל משמש בעיקר כיוון שהוא מוליך טוב יותר של חום ואנרגיה באוויר ויש לו יתרון שאינו קפוא). לאחר מכן הנוזל מועבר למכשיר חיצוני הפועל כמיכל אחסון שבו הוא הופך לאנרגיה.
ניתן לאסוף אנרגיית שמש פעילה באמצעות קולטים סולאריים הממוקמים על גגות מבנים על מנת לחמם נוזלים ולשאוב אותם דרך מערכת צינורות לחימום הבניין כולו.
היתרונות של מערכות אנרגיה סולארית אקטיביות
- אחד היתרונות של אנרגיה סולארית פעילה הוא שהם לא צריכים מקור אנרגיה חיצוני. הם עושים שימוש במכשירים חיצוניים (פאנלים סולאריים) שהם בעלי תחזוקה נמוכה ומהימנים מאוד לאיסוף אנרגיה מהשמש.
- בהשוואה למערכות אנרגיה סולארית פסיבית, אין צורך בבניית מבנה מיוחד. ניתן להפעיל מערכות אנרגיה סולארית אקטיביות כמעט בכל מקום וסוג מבנה.
- אין פליטת פחמן
- החימום של לוחות ה-PV שומר על נקיון, במיוחד בתנאי מזג אוויר גרועים.
- הם לא מייצרים רעש.
חסרונות של מערכות אנרגיה סולארית אקטיביות
- ציוד מערכת אנרגיה סולארית אקטיבית הוא יקר והוא גם יקר לתחזוקה.
- הנוזלים האוגרים חום בפאנל הסולארי עלולים לשחרר גזים מזיקים לאוויר.
2. אנרגיה סולארית פסיבית
אנרגיה סולארית פסיבית היא האנרגיה המועברת באמצעות תרמודינמיקה והעברת חום באיסוף חום השמש והפיכתו לכוח כפי שמיושם בחממה החממה) שם מועבר חום מהשמש ועם כניסתו לחממה, הזכוכית לוכדת את אנרגיית החום. ומאחסן אותו לתקופות קרירות יותר.
זהו אותו מנגנון במכונית חמימה ונעימה ביום קר. מערכת האנרגיה הסולארית הפסיבית משמשת בצורה הטובה ביותר לחימום וקירור המערכת, במיוחד בבתים קטנים. ניתן להשתמש בחלונות מיוחדים שעשויים להכיל לוחות PV כדי ללכוד את חום השמש הזה. על ידי כך, הן מערכות אנרגיה סולארית אקטיביות והן פסיביות משולבות להפקת אנרגיה.
היתרונות של מערכת אנרגיה סולארית פסיבית
- מערכות אנרגיה סולארית פסיביות אינן רק זולות, אלא שאין צורך בציוד חיצוני, מה שמפחית את הוצאות האנרגיה שלך לסביבות 14%.
- הם אינם משחררים רעלים בהשוואה למערכות אנרגיה סולארית פעילות.
חסרונות של מערכת אנרגיה סולארית פסיבית
- היעילות של מערכות אנרגיה סולארית פסיביות תלויה בעיקר בתנאי מזג האוויר. אם מזג האוויר חם מדי אז, הבניין שלך עלול להתחמם יתר על המידה.
- היעילות תלויה גם בכיוון הבניין שלך לשמש.
- ישנם סוגים מיוחדים של חלונות המשמשים למערכות אנרגיה סולארית פסיבית. טעות בבחירה תהרוס את המאמץ שלך.
לאחר שהכרנו את סוגי האנרגיה הסולארית, בואו נסתכל על השימושים שלה.
שימושים באנרגיה סולארית
להלן השימושים באנרגיה סולארית.
- חשמל סולארי
- חימום מים סולאריים
- סיר שמש
- התקנים סולאריים
- תאורה סולארית
- חימום ואוורור סולארי
- תחבורה סולארית
1. חשמל סולארי
זהו אחד השימושים באנרגיה סולארית שתפסו תאוצה בשנים האחרונות. למרות שהמחיר של פאנלים סולאריים די גבוה, ככל שהחשמל הסולארי נהיה פופולרי יותר, כך המחירים של הפאנלים הסולאריים יורדים יותר.
חשמל סולארי נוצר כאשר קרני השמש פוגעות בפאנלים סולאריים, הפאנלים הסולאריים מסייעים בהובלת אלקטרונים וממירים אותם לחשמל אשר מועברים דרך חוטים ומשמשים לייצור חשמל.
ניתן להתקין פאנלים סולאריים ומערכות PV סולאריות על גגות בתים או של מבנים אחרים. מערכות חשמל סולאריות אלו מייצרות חשמל כדי לקזז את צריכת החשמל של הבניין ולשלוח את עודף הייצור לרשת החשמל.
סוללות סולאריות משמשות לאגירת אנרגיה סולארית כך שניתן להשתמש בחשמל סולארי גם כאשר השמש שוקעת באמצעות הפעלת ה-EV. זה מאפשר לתושבים לצאת לחלוטין מהרשת עם מערכת אנרגיה סולארית וסוללות או מערכת אנרגיה סולארית וגנרטורים.
2. חימום מים סולארי
זהו אחד השימושים באנרגיה סולארית וכאן משתמשים באנרגיה סולארית לחימום מערכות חימום מים. קרינת השמש משמשת לחימום מים המשמשים בבתים.
דודי שמש משתמשים בתאי גג כדי לספוג את חום השמש ולהעבירו למיכל המים. ניתן להשתמש בשמש גם לחימום מים בבריכת שחייה. כאן המים מועברים לאספן שבו הם מחוממים על ידי השמש ואז נשלחים חזרה לבריכה.
3. כיריים סולאריות
כיריים או תנורים סולאריים הם אחד השימושים באנרגיה סולארית הפופולריים יותר ויותר כמו מכשירי חשמל ביתיים. למרות בישול איטי, תנור סולארי משתמש ברפלקטורים בזווית כדי להפנות אנרגיית שמש לתוך תא מיוחד. התנור הסולארי מתחמם בטמפרטורה נמוכה למשך כמה שעות (8-10) בהתאם למזון.
4. מכשירים סולאריים
חלק מהמכשירים האחרים מותאמים יותר ויותר לשימוש באנרגיה סולארית כדי שיעבדו, מה שהופך אותם לאחד משימושי האנרגיה הסולארית. חלק מהמכשירים הללו כוללים מקררים, מכונות כביסה/מייבשים ומערכות HVAC מכשירים אלו צורכים יותר אנרגיה מהצפוי. יש לנו גם טלפונים סולאריים ומטענים לטאבלטים.
המטענים הסולאריים הללו הם ניידים המאפשרים למשתמשים לקחת אותם לאן שהם רוצים. כמה מדינות מתקדמות כמו יפן פיתחו תאים סולאריים קלים ועמידים במים שיכולים להיות משולבים מתישהו כדי להפעיל את המכשירים האלקטרוניים שלנו.
5. תאורה סולארית
אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם לתאורה חיצונית מה שהופך אותה לאחד משימושי האנרגיה הסולארית. אורות סולאריים נמצאים בשימוש יותר ויותר כמעט בכל מקום מתאורת אבטחה ועד גינון ביתי אפילו עבור תמרורים ופנסי רחוב. מה שעושה את זה די טוב יותר הוא שהאורות הסולאריים האלה הם זולים וזמינים.
6. חימום שמש ואוורור
חימום ואוורור סולארי הם בין השימושים הרבים של אנרגיה סולארית.
חימום שמש הוא שימוש בקרינת שמש לחימום בתים, במיוחד בתקופות הקרה או החורף על ידי הפעלת רצפות זוהרות או זיווג שלהן עם מערכת אוויר חם (FHA). כדי שזה יקרה, יש לתת תשומת לב מיוחדת למיקום החלונות על הקירות ולבחירת החומרים למבנה.
אוורור סולארי כרוך בשימוש במאווררים בעליית גג סולרית לקירור הבית במהלך הקיץ. דודי שמש ומאווררים אלו עוזרים להפחית את עלויות האנרגיה.
7. הובלה סולארית.
תחבורה סולארית היא אחד משימושי האנרגיה הסולארית. אנרגיה סולארית היא השימוש באנרגיה סולארית להנעת כלי רכב.
רכבים מונעי שמש הם כלי הרכב העתידיים ונדרשים חידושים וטכנולוגיות טובות יותר כדי שרכבים אלו יהיו על הכביש. מה שיש לנו הם כלי רכב מרכזיים שעדיין נמצאים במצב בדיקה ולא בייצור רחב. למרות שניתן להטעין מכוניות חשמליות באמצעות פאנלים סולאריים.
יתרונות האנרגיה הסולארית
אנרגיה סולארית מועילה ומועדפת יותר ממערכות אנרגיה קונבנציונליות. להלן היתרונות של אנרגיה סולארית.
1. יש לו חומרי גלם ללא הגבלה.
זו הסיבה העיקרית להתחדשות אנרגיה סולארית. כמות האנרגיה הסולארית הזמינה היא פי 10,000 מהכמות הדרושה לבני אדם כיום.
הדבר המצחיק הוא שהאנרגיה מוחלפת ורק כ-0.02% מאור השמש הנכנס יספיק כדי להחליף מקורות דלק אחרים אם ירתמו אותם.
2. אנרגיה נקייה
לאנרגיה סולארית יש פליטות נמוכות ולכן היא אחד ממקורות האנרגיה הנקיים ביותר. ההשפעות השליליות על הסביבה הן זניחות בהשוואה למקורות אנרגיה קונבנציונליים שהם שריפת דלקים מאובנים.
העלות הסביבתית של אנרגיית השמש היא תחליף מצוין לאנרגיה של דלק מאובנים, שכן שריפת דלקים מאובנים משחררת מדי שנה כ-21.3 מיליארד טונות של פחמן דו חמצני לאטמוספירה.
3. אספקת חשמל לתושבים מחוץ לרשת
ישנם כ-1.8 מיליארד אנשים שאינם מהרשת מסיבות שונות. חלקם עשויים להיות תוצאה של פוליטיקה, או דאגות סביבתיות, אבל בעיקר אין גישה לחשמל ברשת ואלה נמצאים במדינות מתפתחות רבות.
אנרגיה סולארית תתאים לדיירים מחוץ לרשת כדי לקבל גישה לחשמל מכיוון שהם יכולים להתקין את הפאנלים הסולאריים שלהם כדי לקבל חשמל ישירות מהשמש.
4. הפחתה בהוצאות ייצור החשמל
אנרגיה סולארית מסייעת לשפר את איכות חייהם של מיליוני אנשים עם קיצוץ ההוצאות. מיליוני אנשים חיים בחושך במדינות מתפתחות וכתוצאה מכך איכות חיים נמוכה.
השימוש באנרגיה סולארית יכולה לשפר באופן דרסטי את איכות חייהם מכיוון שהיא לא רק תחליף טוב יותר לייצור אנרגיה קונבנציונלית מכיוון שהיא מפחיתה עלויות חברתיות וסביבתיות משמעותיות, אלא גם תביא לפיתוח לאותם אזורים המספקים מקומות עבודה ירוקים וגם מגביר את הייצור התעשייתי.
5. ללא זיהום רעש
ייצור אנרגיה סולארית הוא ללא רעש ולכן, אינו יכול לגרום לזיהום רעש בהשוואה לייצור אנרגיית טורבינות רוח.
6. חסכוני יותר לייצור חשמל לאורך זמן
למרות שהתקנת אנרגיה סולארית נושאת בעלות גבוהה, בטווח הארוך, אנרגיה סולארית חסכונית בהשוואה לחשבונות האנרגיה הרגילים ברשת.
7. אמין יותר
אנרגיה סולארית אמינה יותר מאנרגיה רגילה מחברות שירות. זה משמעותי מכיוון שהם יכולים להיות מוגבלים על ידי סערה פוליטית או כלכלית, טרור, אסונות טבע או תקלות עקב שימוש יתר הגורם להפסקות, אבל זה לא כך עם אנרגיה סולארית.
8. עוזר לחסוך בהוצאות אנרגיה זרות
עזרה באנרגיה סולארית שומרת על הוצאות אנרגיה זרות וזאת בגלל העלות השערורייתית הנובעת מייבוא נפט וגם מקידוחי נפט.
חסרונות אנרגיה סולארית
1. עלות התקנה גבוהה
לשימוש והתקנה של אנרגיה סולארית יש עלות ראשונית גבוהה, אם כי זה חל על כל האנרגיה המתחדשת. העלות הראשונית של שימוש באנרגיה סולארית יכולה אפילו לכסות שנים של חשבונות אנרגיה.
העלות של אנרגיה סולארית אולי הופחתה עם הזמן אבל המחירים עדיין שערורייתיים, מכיוון שאנרגיה סולארית משמשת יותר ויותר עם טכנולוגיות חדשות יותר, בוודאי נראה את המחירים הללו יורדים עוד יותר.
2. אנרגיה סולארית תלויה במזג האוויר
אנרגיה יכולה להיווצר רק כאשר אור השמש פוגע בפנים של הפאנל ומומר וגורם להם לביצועים הטובים ביותר בימי שמש. זאת אומרת אם אין שמש יהיה חשמל.
כמו כן, ימים מעוננים אינם מייצרים כל כך הרבה אנרגיה, ואין שמש בלילה ולכן יש צורך בבנקי סוללות גדולים כדי להציל את אלו שנכנסים ביום. אלה מגבילים מדינות שיש להן קרינת שמש נמוכה וגם את הביצועים של פאנלים סולאריים.
3. שיעור המרת אנרגיה נמוך
לפאנלים סולאריים יחס המרת אנרגיה נמוך בהשוואה להספק של תחנות כוח קונבנציונליות בגודל דומה כאשר הפאנלים הסולאריים המתקדמים ביותר צריכים להמיר רק 20-25%.
זה מראה כמה עוד נדרש פיתוח בתעשיית ייצור האנרגיה הסולארית.
4. צריך הרבה מקום
הפקת אנרגיה סולארית גוזלת הרבה מקום. עבור ייצור בקנה מידה גדול, יש צורך בהרבה מקום להתקנת פאנלים סולאריים ולכן נחשפות אדמות המסכנות את חיות הבר להצבת פאנלים סולאריים.
מערכות PV גדולות יותר בקנה מידה שימושי עשויות לדרוש עד 3.5 עד 10 דונם למגה וואט ומתקני CSP דורשים בין 4 עד 16.5 דונם למגה וואט.
אם כי ניתן לפתור זאת על ידי התקנה מאסיבית של פאנלים סולאריים באזורים נטושים כדי לענות על ביקוש ייצור בקנה מידה גדול. כמו כן, יש צורך בגגות גדולים להצבת פאנלים סולאריים לשימוש ביתי.
5. משחרר פסולת אלקטרונית
למרות שליצור אנרגיה סולארית אין השפעה סביבתית משמעותית, תהליך הייצור של פאנלים סולאריים עלול לפגוע בסביבה ולגרום לפליטות משריפת דלקים מאובנים ופסולת פלסטיק.
כמו כן, הפקת אנרגיה סולארית משחררת פסולת אלקטרונית כפי שעושים מוצרי אלקטרוניקה אחרים מה שהופך את פינוי הפסולת המסוכנת הזו לבעיה.
6. חומרים לא זמינים
החומרים המשמשים בייצור טכנולוגיות סולאריות נדירים אם כי זו בעיה עבור טכנולוגיות PV ולא טכנולוגיות CSP.
שאלות נפוצות
מהם השימושים המיוחדים של אנרגיה סולארית בבית?
חלק מהשימושים המיוחדים של אנרגיה סולארית בבית כוללים;
- מאווררי אוורור המופעלים על ידי שמש: ניתן להשתמש באנרגיה סולארית להנעת מאווררים לשימוש ביתי.
- חימום סולארי לבריכות שחיה: ניתן להשתמש באנרגיה סולארית לחימום בריכות שחייה בבית על מנת להפוך אותן חמימות ונעימות למנוחה.
- חימום בית סולארי: אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם לחימום הבית בתקופות החורף.
- משאבות המונעות באמצעות אנרגיה סולארית: ניתן להשתמש באנרגיה סולארית להנעת משאבות מים.
- טעינת סוללות באמצעות אנרגיה סולארית: אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם לטעינת טלפונים וגאדג'טים אחרים.
- אנרגיה סולארית לבישול: ניתן להשתמש באנרגיה סולארית להפעלת תנורים.
מהם השימושים המיוחדים של אנרגיה סולארית בחקלאות?
חלק מהשימושים המיוחדים של אנרגיה סולארית בחקלאות כוללים;
- ניתן להשתמש באנרגיה סולארית לחימום מים המשמשים למטרות חקלאיות.
- אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם להפעלת חממה סולארית המסייעת לצמיחת יבולים ומשפרת את היבול.
- אנרגיה סולארית יכולה לשמש גם לייבוש של יבולים ודגנים.
- אנרגיה סולארית יכולה לשמש לשאיבת מים.
המלצות
- דברים שכדאי לזכור בעת תכנון מערכת תאורת רחוב סולארית
. - שינויי אקלים | הגדרה, סיבות, תוצאות ופתרונות
. - 6 מקורות אנרגיה ידידותיים לסביבה המובילים
. - 10 הבעיות והפתרונות הסביבתיים המובילים
. - 5 אוניברסיטאות מובילות להנדסת סביבה
. - 5 דרכים לנהל עסק ידידותי לסביבה
איש סביבה מונע תשוקה בעל פה. כותב תוכן מוביל בחברת EnvironmentGo.
אני שואף לחנך את הציבור על הסביבה ובעיותיה.
זה תמיד היה על הטבע, אנחנו צריכים להגן ולא להרוס.