ניצול אנרגיית השמש באמצעות שימוש בפאנלים סולאריים

בישראל ובמדינות רבות ברחבי העולם ניתן להבחין כיום בפאנלים סולאריים המותקנים על גבי גגות של מבנים ובעתודות קרקע. התקנת אותם פאנלים סולאריים משמשת בעבור ניצול מרבי של אנרגיית השמש ליצור של חשמל, במסגרת מה שאנו מכירים כמקור של אנרגיה ירוקה.

בכתבה שלפניכם נרצה להעמיק אודות אותן מערכות סולאריות העושות שימוש באותם פאנלים. מהם, בעצם, אותם פאנלים סולאריים? מהי יעילותם? והאם אלו יכולים להוביל לפתרון רחב וכולל יותר בייצור החשמל בישראל ובמדינות רבות אחרות בעולם?

מהם בדיוק אותם פאנלים סולאריים?
פאנל סולארי מהווה כלי במערכת סולארית המוכרת כמערכת פוטו-וולטאית (Photo Voltaics) – מערכת המהווה חלק ממודל פוטו-וולטאי. מערכת זו יודעת לנצל את אנרגיית האור בעבור ייצור של חשמל.
מודל פוטו-וולטאי, בתוך תחום האנרגיה הסולארית, מהווה מודל שיודע לאסוף תאים פוטו-וולטאים שעושים שימוש באנרגיית השמש על מנת לייצר זרם חשמלי ישיר. מקבץ של מודלים אלו המחוברים יחד מהווים בעצם מערכת סולארית הכוללת מערך רחב ושלם של פאנלים סולאריים.
מערך של פאנלים סולאריים, הכולל בתוכו את אותו מקבץ של מודלים פוטו-וולטאים, עושה שימוש בפוטונים המגיעים ישירות מהשמש, כשפוטונים אלו עוברים תהליך הקרוי אפקט פוטו-וולטאי – תהליך בו ניתן לייצר בסופו של דבר אנרגיה חשמלית.

על אילו טכנולוגיות מתבססים הפאנלים הסולאריים?
רוב המערכות הסולאריות, המתבססות על פאנלים סולאריים, מתבססות על שתי טכנולוגיות מרכזיות. מערכת אחת של תאים המתבססים על גבי שתי שכבות של סיליקון ומערכת נוספת המיוצרת על בסיס מודל סרט דק (מודל הכולל סידור שכבות על גבי רצועות בעובי של ננומטר אחד ועד למספר מועט של מיקרומטרים. מדובר בטכנולוגיה בא נעשה שימוש בתאי סרט מתקדמים כשזו גם נחשבת לזולה יותר לעומת טכנולוגיות אחרות).
בשתי הטכנולוגיות, התאים הפוטו-וולטאים מחוברים האחד לשני על מנת ליצור פלט הנמדד בוולטים, בעבור ייצור של זרם חשמלי עבור הפאנלים הסולאריים או עבור מערכת סולארית פוטו-וולטאית.

חיבור התאים הפוטו-וולטאים נעשה באמצעות כבלים המיועדים להעביר את הזרם החשמלי אל הפאנלים הסולאריים. אותם כבלים עשויים מנחושת, כסף ומתכות נוספות. ריכוז האור אל תוך התאים נעשה באמצעות מראות ועדשות, כשאלו ממוקמות בזווית המאפשרת קליטה מרבית של אור השמש.
בבנייה של מערכת זו, הנעשית על ידי חברות המוסמכות לכך, קיימת חשיבות רבה בהקמה של מערכת שתוכל להגן על אותם תאים פוטו-וולטאים מפני לחות ורטיבות ומנזקים אחרים שעלולים להתרחש (רוחות חזקות, חשיפה למכרסמים על גבי גגות ובקרקעות מסוימות ועוד).

יעילות המודל הפוטו-וולטאי
יעילות מודל זה נקבעת באמצעות עוצמת הזרם החשמל המופק, כשטווח עוצמת הזרם החשמלי נע בין 100 ל-365 וואט. טווח עוצמת הזרם החשמלי באותם מודלים נקבע בהתאם למידת יעילות המודל, כשישנם מודלים המסוגלים להגיע ליעילות מרבית של 24%. לצד מידת היעילות, טווח עוצמת הזרם יתגבר באמצעות מידת השטח של כל מודל, כשמידת שטח רחבה יותר תאפשר ותתרום להפקת זרם חשמלי מרבי.

השימוש במערך רחב ושלם של מודלים פוטו-וולטאים הכרחי וזאת למול העובדה כי כל מערך פוטו-וולטאי בודד מוגבל ביכולתו ליצור חשמל. מערך רחב ושלם של מודלים המותקנים בשטח או על גבי גגות יכלול כמובן התקנים נוספים הכרחיים, כשאלו כוללים סוללות אנרגיה, חִוּוּטִים המיועדים לבצע מעקב אחר קרני השמש ועוד.
הבחירה בציוד הנלווה לכל מערך רחב ושלם של מודלים פוטו-וולטאים נעשה בצורה יסודית ובקפידה ומהווה נדבך חשוב ומשמעותי אצל אותן חברות העוסקות בהקמת מערכות סולאריות אלו. התאמה נכונה בין מערך המודלים לציוד הקצה, יאפשר לאותה מערכת סולארית ניצול מרבי של קרני השמש בעבור ייצור חשמל, כשגם אז לא ניתן, נכון להיום, להביא לניצול מרבי של אנרגיית השמש באותו אתר.