המחקר בתחום האנרגיה הסולארית חי ובועט. בפוסט הקודם הסביר ווסאבי מדוע חשוב שהקצאת כספי ציבור, לתחום אנרגיית השמש בישראל, תעדיף את המחקר, הפיתוח והיצירה על פני סבסוד של טכנולוגיות קיימות ובלתי כלכליות. מטרת המחקר הנה כפולה: מחד לשפר את כלכליות הטכנולוגיה הקיימת; מאידך למצוא אפיקי טכנולוגיה חדשים שיעלו על הקיימים. את נושאי המחקר ניתן לחלק באופן גס לשתי הקטגוריות השולטות בתחום הסולארי: אנרגיה תרמו-סולארית ואנרגיה פוטו-וולטאית. בכנס הסולארי בשדה בוקר, שיערך בעוד כעשרה ימים, ידווחו החוקרים אחד לשני על ממצאיהם האחרונים. כמו כן ירצו בו מומחים, סטארט-אפיסטים ופקידי ממשל. מסתובבת גם שמועה שהקפה יהיה לא נורא ושיש סיכוי לראות שטפונות בין ההרצאות. אנשים שמתעניינים יכולים להרשם לכנס פה.
על מנת לחבר את הבטחת הפוסט האחרון למציאות, ווסאבי מביא בזאת רשימה של אפיקי מחקר "חמים", מחולקים עפ"י הקטגוריות המוזכרות לעיל, בתוספת הסברים קצרצרים לטוקבקיסט הפשוט והלא מתלהם.
אנרגיה תרמו-סולארית:
המרה ישירה של אור השמש לחום. הדוגמא הפשוטה ביותר למערכת תרמו-סולארית הנה דוד השמש הידוע, המנצל את קרני השמש לחימום מים לטמפ' של כ- 60 מעלות צלסיוס. מעטים יודעים שדוד השמש הפך למוצר כלכלי בזכות פיתוח ישראלי משנות ה- 60, ששיפר את יכולת ספיגת האנרגיה ע"י הקולט. לעומת הפשטות של מערכת זו, קיימות מערכות מורכבות ויעילות יותר, המפיקות חום בטמפ' גבוהות יותר. כיווני ההתפתחות בתחום זה ותיקים ורבים:
- שוקת פראבולית - מערכת שעוקבת אחרי השמש, מרכזת את קרניה לעבר נוזל הזורם בצינור דק ומחממת אותו. מערכת זו פותחה וקודמה ע"י לוז הישראלית, שהקימה תחנות רבות בטכנולוגיה זו בקליפורניה. בין התופעות הנחקרות כיום במערכות אלה: התמודדות עם רתיחת הנוזל בצנרת, התנהגות של נוזלי עבודה שונים, הוזלת עלות מרכיבי המערכת.
- מגדל שמש - מערכת מראות ומגדל שתוארה בעבר ע"י ווסאבי. תחומי מחקר מעניינים: שיפור הקליטה וההמרה של אור השמש המרוכז, עקיבה מדוייקת יותר אחרי השמש, ניצול טוב יותר של שטח פיזור המראות.
- מזגני ספיגה - מזגנים שעובדים על חום במקום על חשמל. מאפשרים התקנת מערכות תרמו-סולאריות גדולות בסביבת מבנים, תוך ניצול החום העודף לקירורם.
- שימוש ישיר בחום או קרינה סולאריים עבור תהליכים תעשייתיים - תהליכים דורשים חום, המופק כיום משריפת דלקים מאובנים. דוגמאות לתהליכים היכולים לקבל חום ממקור סולארי - זיקוק, הפקת ביו-דלק, ייצור פלסטיק, יצירת קיטור או התפלה תרמית של מים.
- אגירת חום - תחום המנסה לפתור בין השאר את הפער בין שעות הפעילות הסולארית לבין שעות השיא של צריכת האנרגיה. בניגוד לחשמל, קיים קושי גדול בהעברת חום למרחקים גדולים; אגירת החום יכולה לפתור את הבעיה הזו. אגירת חום יכולה להתבצע באמצעות קבלים או תגובות כימיות. ייצור ביו-דלק באמצעות חום השמש הינו דוגמה לאגירה כימית סולארית. את הדלק אפשר לשמור במכל מתחת לבלטות וכשמגיע יום הדין לשחרר את החום שנאגר ע"י שריפה. נושאי המחקר בתחום זה כוללים קטליזטורים כימיים, חומרי עבודה, גיאומטריות ועוד.
אנרגיה פוטו-וולטאית:
המרת אנרגיית השמש ישירות לחשמל. את החשמל ניתן להוליך למרחקים גדולים יותר מאשר חום והוא נחשב לאנרגיה "איכותית" יותר, אבל הפקתו נעשית כיום בתאים עשויים מסיליקון, שתהליך הייצור שלהם יקר והם דורשים שטח רב. הטכנולוגיות הבאות יכולות לשפר את עלות ההפקה, היעילות, או שניהם.
- Thin film - פאנלים פוטו-וולטאיים המופקים בתהליכים הדומים להדפסת עיתון, ודורשים הרבה פחות חומר וציוד פחות יקר מהתאים מבוססי הסיליקון. הפאנלים יכולים להיות מורכבים מחומרים כמו נחושת-אינדיום-סלניד או מתרכובות אחרות. מתקבלת שכבה דקה של חומר על פני מצע זול. האתגרים: שיפורים נוספים בתהליכי ההדפסה ומציאת חומרים נוספים שיכולים לשמש בתהליך זה.
- פאנלים מבוססי פיגמנטים - בפאנלים כאלה האור נספג בחומר שמשחרר אותו חזרה בצבע אחד. כשהאור בצבע אחד קל יותר ללכוד אותו ולתעל אותו לממיר קטן וזול. תחומי מחקר: מציאת פיגמנטים טובים ושיפור איכות הספיגה והפליטה שלהם. בחזית המחקר: חברת 3GSolar מירושלים.
- תאי סיליקון במבנים חדשים - תאי סיליקון רב-שכבתיים מאפשרים לכוונן כל שכבה להמרה מקסימלית של חלק אחר בטווח הצבעים של אור השמש (שחלק קטן ממנו ניתן לראות בקשת בענן). תאים כאלו משמשים היום בלוויינים, אולם תהליכי ייצור חדשים דרושים כדי לעבור מהמחיר ש-NASA יכולה לשלם למחיר שבני אדם יכולים לשלם. תהליך נוסף שנחקר כולל תאים מיניאטוריים, המחוברים בשיטה שמגבירה את המתח המתקבל, על חשבון הזרם. הולכה במתח גבוה מקטינה את הפסדי החשמל, בדרכו מהיצרן אל המשתמש.
- תאים פוטו-סינתטיים - קבוצת מאוניברסיטת תל אביב שדדה מהצמחים את החלבונים שמניעים את תהליך הפוטו-סינתזה (יצירת סוכרים מאור השמש) וגרמה להם לייצר חשמל. עכשיו כשהעיקרון הודגם, צריך לפתח לו תהליך ייצור כלכלי.
קיימים גם נושאי מחקר משיקים ומשלימים לשני התחומים המרכזיים כגון שיפור טכנולוגיות הריכוז של קרני השמש, אחזקת קולטים ופאנלים, אגירת החשמל במצברים ומודלים כלכליים כאלה ואחרים. יש הרבה עבודה, יצירה ואנשים מוכשרים שכסף גדול הוא הדבר האחרון שמעניין אותם. בואו לשדה בוקר ותיווחכו.
* הפוסט מוקדש ליוסף מלר, חוקר שמש מסור ופעיל יקר בווסאבי, המחלים מניתוח בגרמניה.
** ווסאבי ממליץ בחום על הפוסט המטלטל הזה ועל כל התוכן שכותב הבלוגר איתמר כהן. כל הכבוד!
*** התמונה נלקחה ברישיון מהעמוד של Rockmedia.
הפוסט התפרסם גם באתר nrg.
