פרסומת
משאבים מתחדשים. זו בעיה שאנו מתמודדים כל יום בין אם אנו מבינים זאת ובין אם לא. עם כל משאבה של ידית דלק, עם כל לחיצה על דוושת הגז של מכונית, עם כל תקע של מטעני הסמארטפון שלנו, אנו צורכים דלק. ויום אחד, הדלק הזה ייגמר. אז מדוע לא נשתמש במקור האנרגיה היחיד שלא ייגמר לו - השמש?
השמש היא ישות מפוארת. היא מספקת לעולם מספיק אנרגיה בכדי להפיק את כל התרבות. הבעיה היחידה היא כיצד אנו תופסים את האנרגיה הזו ומנצלים אותה? מה מועיל חבורה של אנרגיה חופשית אם איננו יכולים להמיר אותה למדיום שימושי? בתוכו טמון הנושא, והרבה יותר קשה לפתור ממה שאתה יכול לדמיין.
“חכה דקה" אתה אומר, "היה לנו חשמל סולארי מסחרי מאז שנות השמונים!"ואתה צודק באמירה זאת. עם זאת, הבעיה אינה נמצאת איך להמיר את אנרגיית השמש לחשמל. אנו כבר יודעים לעשות זאת - פשוט לא ברמה שאפשר לצרוך בה המונים. כדי להבין את גבולות האנרגיה הסולארית, עלינו לדעת כיצד פועלים פאנלים סולאריים.
אז הצטרף אליי כשאני מתחפר בפעילות הפנימית של כוח השמש. בואו נסקור מקרוב את התהליך הכרוך בהפיכת אור השמש למקור דלק בר-קיימא.
אנרגיה סולארית מתחילה, כפי שהייתם מצפים, בשמש. כדור האש הענק ההוא התלוי בשמיים הוא מקור האנרגיה המושלם. שלא כמו פחם, השמש לא סותמת את האטמוספירה שלנו בפחמן דו חמצני. זה נגיש בקלות ולכן לא נצטרך לקדוח ברחבי העולם. עבודה עם אנרגיה סולארית אינה מהווה שום איום לבני אדם (למעט אולי כוויות שמש מזדמנות).
והכי חשוב, אנרגיה סולארית היא בחינם. מלבד בניית הקולטנים בפועל ותחזוקת הציוד, לאנרגיה סולארית אין עלות הקשורה אליו.
אז איך הכל עובד?
אנרגיה נמצאת סביבנו בצורות שונות. אור הוא אנרגיה. חום הוא אנרגיה. תנועה היא אנרגיה. שקט הוא אנרגיה (פוטנציאלית). השמש מפטירה כמות אדירה של אור והמטרה שלנו היא להמיר את אנרגיית האור למשהו שאנחנו יכולים להשתמש בו, כלומר אנרגיה חשמלית.
ברוב המקרים, כאשר האור פוגע בעצם, הוא הופך לאנרגיית חום. חשוב בחזרה לביקור החוף האחרון שלך. כשאתה יושב בשמש, עורך התחמם. זו עובדת חיים פשוטה שכולנו חווינו. אך ישנם חומרים מסוימים אשר ממירים אור לאנרגיות שאינן חום. הסיליקון הוא אחד מאותם חומרים.
כאשר האור פוגע בסיליקון, הוא לא מתפזר כחום. במקום זאת האלקטרונים במולקולת הסיליקון קופצים סביב תנועה ומייצרים זרם חשמלי. אולם על מנת להשתמש בסיליקון בדרך זו, אתה זקוק לקריסטלי סיליקון גדולים גדולים מספיק בכדי לייצר כמויות חשמל בולטות.
גרסאות ישנות יותר של טכנולוגיית השמש השתמשו בגבישים סיליקון. כפי שהתברר, שיטה זו של המרת אור סולארי לא הייתה ריאלית במיוחד מכיוון שקשה לגדול גבישים מסיליקון גדולים. כשמשהו קשה, מחירו נשאר גבוה. אם המחיר נשאר גבוה, השימוש הנרחב הופך לא סביר.
בימינו טכנולוגיית השמש משתמשת בחומר אחר. חומר חדש זה מורכב מנחושת, אינדיום, גליום וסלניום וקורא לו כינוי נחושת-אינדיום-גליום-סלניום, או CIGS. בניגוד לסיליקון, הקריסטלים המיוצרים מ- CIGS הם קטנים יותר וזולים יותר, אך הם אינם יעילים בהרבה מסיליקון בהמרת אור סולרי.
וכאן אנו נמצאים היום. חשמל סולרי מהווה מעט מאוד מייצור האנרגיה בעולם והוא יישאר כך עד למדענים או למצוא חומר חדש שעובד כמו גם סיליקון או גלה שיטה לייצור זול סיליקון גדול גבישים.
לא יעילים כמו שפאנלים סולאריים הם כרגע, ישנן כמה שיטות המשמשות לשיפור התפיסה והאחסון של חשמל סולארי. אחת הדרכים היא להשתמש בסוללה המאחסנת את האנרגיה, ומאפשרת צריכה כשאין שמש - בלילה ובימים מעוננים. דרך נוספת היא להשתמש בהליוסטסט.
מה זה הליוסטסט? אתה יכול לחשוב על זה כמראה גדולה (או מראות רבות) המחוברת למוט או לרציף מסתובב (או לקטבים ופלטפורמות רבים). שלא כמו פאנלים סולאריים, מכשירי הליו אינם סופגים ישירות את השמש; במקום זאת, הם משתמשים במראות כדי להפנות מחדש את אור השמש ומכוונים אותו לפאנלים סולאריים נייחים לקליטה.
סטטיסטיקות הליו נשלטות לרוב על ידי מחשבים. מחשבים אלה מוזנים פיסות נתונים מסוימות (מיקום ההליוסטט, מיקום השמש (השעה והתאריך) והנתונים נמעוכים עד שהמחשב יכול לחשב את מיקום השמש באזור שמיים. לאחר שהדבר נעשה, המחשב מתאים את זווית המראה כך שאור השמש יקפוץ ממנו ויפגע בלוח השמש היעד.
היתרון הגדול ביותר של ההליוסטט הוא בכך שניתן לארגן ריבוי מהם לכיוון של קולטי שמש יחיד. בעוד שבדרך כלל פאנל סולארי עשוי לקבל מעט כיסוי של אור שמש, סידור של heliostats יכול להגביר בצורה דרסטית את כמות האור שמומר.
אבל אפילו עם heliostats, לאנרגיה סולארית יש עוד דרך ארוכה לפני שניתן יהיה להשתמש בה בקנה מידה נרחב. אם זה לא היה הבעיה של המרה אור השמש בפועל, אנרגיה סולארית תהיה הדלק המתחדש, הזול ביותר והבריא ביותר לסביבה לתרבות שלנו. כלומר, עד שהשמש מתפוצצת.
אשראי תמונה: איור פאנל סולארי באמצעות Shutterstock, צילום פאנל סולארי דרך Shutterstock
ג'ואל לי הוא בעל תואר B.S. במדעי המחשב ומעל שש שנות ניסיון בכתיבה מקצועית. הוא העורך הראשי של MakeUseOf.