מערכות סולאריות

מערכת סולארית, היא מערכת שיכולה לעשות שימוש באנרגיה של השמש – כדי להפיק חשמל. לא בכדי שמה הוא מערכת סולארית, שכן המילה סולארית, היא במקורה מלטינית (זה לא בהכרח המקור שלה, אלא התיעוד המוקדם ביותר שמצאנו לאחר חיפוש קל בגוגל) – ומשמעותה היא “מן השמש”. על כן, בפשטות – אנרגיה סולארית היא אנרגיה מהשמש. על כן, מערכת סולארית – היא מערכת שעושים בה שימוש מאנרגיה מן השמש, ומתוך כך מפיקים חשמל סולארי. על כן, בבתים של ימינו, בעולם בו אנחנו עושים שימוש נרחב כל כך במקורות חשמליים – נדמה שאנחנו עושים שימוש במשאבים רבים של חשמל. המון, המון חשמל.

מה מערכות סולאריות עושות? ממירות אנרגיה שבקרני האור, לאנרגיה חשמלית – באופן “נקי”. הן עושות זאת על ידי תהליך פיזיקלי שנקרא אפקט פוטו וולטאי, על פי כן נדמה שזו הסיבה שתא סולרי נקרא גם תא פוטו וולטאי – שבנגלית זה יוצא ראשי תיבות PV/ שזה גם הקיצור שמקובל בתחום לקצר דרכו כדי לתאר מערכות סולאריות. האפקט (PV) מתבסס על כך שקרני שמש, כמו כל קרני האור – מורכבות מחלקיקים תת-אטומיים, הנקראים פוטונים. כאשר הפוטונים הנזכרים לעיל הם חלקיקים זעירים שמכילים כמויות שונות של אנרגיה. אפשר להסתכל עליהם כחלקיקים שמגיעים כירייה, “נורים”, מן השמש (אפרופו המילה נורה), ומגיעים אל כדור הארץ לאחר שהם כבר מכילים את האנרגיה שנטענו בה “כשהיו עם השמש”. לאחר שאותם פוטונים מצליחים לעבור את שכבות האטמוספרה כמו גם את העננים, הם יכולים להגיע “במקרה” ללוח הסולארי, “שבמקרה” הרכבנו על הגג, על הקיר, או על הקרקע – היכן שלא יהיה – ואז הקסם מתחיל.

הלוח הסולארי, שבמערכת הסולארית מורכב למעשה משתי שכבות של חומרים מתקדמים הקרויים מוליכים למחצה – כאשר החומר המרכזי בלוחות הוא לרוב הסיליקון. שתי השכבות שונות אחת מהשנייה, כאשר האחת רוצה למסור חלקיק חשמלי טעון בשם אלקטרון והשנייה רוצה לקבל אותו – צמד משמיים. למעשה, כאשר “מטיחים” פוטון בלוח הנזכר לעיל, גורמים לשחרור אלקטרון מאחד הלוחות, ועל כן מעופו הוא הזרם החשמלי שכבר אפשר להתייחס אליו כממש אנרגיה חשמלית. מדובר על זרם ישיר, שנמיר כדרך המערכת לזרם חליפין, כפי שציינו קודם. DC ל-AC. לאחר מכן, כאשר הוא עבר התמרה לזרם חליפי – זרם האלקטרונים ינוע במערכת החשמל של הנכס ויספק את האנרגיה הדרושה להפעלת מכשירי החשמל – יהיו אשר יהיו. אם וכאשר יהיה יותר זרם.

חליפים מאשר “צריך”, זה

באופן כללי ניתן להגיד שיש המון הקפדה בייצור של אותם פאנלים סולאריים, כמו גם עמידות מסוימת למצבי מזג אוויר – כמו גשם, רוח וכדומה. עקב כך שהעמידות היא משמעותית – שכן בין השאר, הם השקעה לטווח הארוך והם משאב כוח פר אסקלנס, יש מחשבה וכוונה להרכיב אותם מחומרים עמידים, לפחות עבור חלק מהדגמים בשוק – מומלץ לעשות את הבדיקה הנאותה עבור כל דגם כדי לבדוק אם כך הדבר.
נוסף על כך, במערכת הסולארית – אפשר לכלול גם את ממירי המתח הסולאריים – שכן תפקידם להמיר את הזרם הישיר (DC) לזרם חילופין (AC). מדוע זה כך? ובכן, אם שמנו לב, במידה והזמנו מוצר ממדינה אחרת – כמו לדוגמה, מאמזון – שהתקע שמגיע עם המוצר לא תואם את השקעים שלנו – או אם קרה לנו שיצאנו עם מוצר מהארץ, שהתקע שלו לא התאים לשקעים במדינות אחרות. לידיעתנו והבנתנו זה קשור לסוג המתח שהמכשירים הללו עושים בו שימוש – כאשר במדינת ישראל, יש שימוש בסוג מתח של זרם חילופים (AC), ועל פי כן – אם רוצים לעשות שימוש באנרגיה שמגיעה מתוך המערכת הסולארית – יש להמיר אותה לכדי זרם חילופין (AC), עבור זה. על כן ממירי מתח סולאריים הם אכן פתרון מתבקש להכניס לתוך המערכת הסולארית. רשת החשמל בישראל עובדת על זרם AC, על מנת שתוכל חברת החשמל לקשר בין המערכת הסולארית לרשת החשמל – ייעשה שימוש בממיר מתח סולארי, על מנת להמרת זרם ישיר DC לכדי זרם חילופין AC.
נוסף על כך, חלק נוסף במערכת הסולארית – שמאפיין, לדעתנו את המערך הכולל של המערכת – הוא מונה החשמל. תפקידו של המונה זה מדידת כמות החשמל שהמערכת הסולארית ייצרה, כמו גם כמות החשמל שנעשתה בה שימוש. בסך הכל יש כאן מידע שימושיים – בעיקר אם “מוכרים את העודפים”, לחברת החשמל – אפשר לראות את הנתון הזה מופיע במונה, ובעזרת ההבנה כמה כל “עודף” “שווה” מבחינה כספית, אפשר להבין את המשמעויות של זה מבחינת קרדיט עם חברת החשמל, ואף החזרים דה פקטו. נרחיב על זה עוד בסעיפים הבאים.

מערכת סולארית מאפשרת לייצר חסכונות כספיים בצורה הזאת – שכן במקום לשלם לחברת החשמל על השימוש בחשמל שהיא מייצרת – ניתן לדלג על כל זה ופשוט להשתמש בחשמל שהמערכת הסולארית ייצרה – ועוד מאמצעים זמינים ושופעים, כמו אנרגיית השמש. למעשה, התשלום על השימוש בחשמל, שהגיע אלינו מחברת החשמל – הוא לא על מה שעולה כדי לייצר את החשמל, שכן לפי נתונים שאספנו בסכום נתון של 45 או 46 אגורות ליחידת מידה – העלות לייצור יכולה להיות כ-27 אגורות לאותה יחידת מידה. כלומר, על כל חצי שקל שמשלמים לחברת החשמל, ייתכן שעלה לה רק רבע שקל לייצר את הדבר – במספרים גסים שלא נשענים על סטטיסטיקות מוצהרות ודיווחים רשמיים של החברה, נכון לכתבה זאת.

בכל מקרה, הכוונה בכך היא כדי להדגיש – שכחצי, או ליתר דיוק – קרוב במידת מה לחצי – מהסכום שמשלמים לחברת החשמל, הוא מעבר לסכום שממש עלה לייצר את החשמל אלא נועד עבור ההנגשה שלו לבית המגורים וגם לרווח שחברת החשמל מקבלת מתוך כך. על כן, כשאנשים משלמים חשבון חשמל, הם משלמים על מוצר. וכאשר יש מערכת סולארית – כבר לא משלמים על המוצר הזה יותר. כך שזו דרך לחתוך בעלויות התיווך עם חברת החשמל, ולהפיק “בבית” את האנרגיה החשמלית.
על כן, ניתן להפיק אנרגיה חשמלית בבית, כדרך המערכת הסולארית – בעוד שבעבר היה צורך לייצר אותו דרך שריפת דלקי מאובנים כמו גז טבעי ופחם. אלא שנדמה ששריפה של חומרים אלו משחררים גזים, שהם מקדמים את ההתחממות הגלובאלית – אפקט שכנראה לא נרצה לקדם. השימוש במערכות סולאריות יכול לדלג על הקטע הזה, ולוותר על שריפת החומרים הללו.

ראשית כל, מתבקש שיהיה שטח פנוי – כמו גג, הבנוי לפי החוק, בגודל מתאים ושאינו מורכב מאזבסט. כלל אצבע יכול להיות שעל כל 7.5 מ”ר של גג ריק – נוכל למעשה להקים מתקן סולארי שיכול לאפשר קילו וואט מותקן אחד, שיוכל בממוצע, לאורך שנה – לייצר 1,700 קו”ש. בהינתן שיפור טכנולוגי, יהיה ניתן לבנות מערכות סולאריות יעילות יותר, יש להניח, על אותו תא שטח.
שנית, הוא גודל חיבור תואם לגודל המערכת שבונים – כיוון שגודל החיבור, הוא למעשה זה שקובע כמה חשמל ניתן לצרוך במבנה מסוים, תוך זמן נתון. כך שככל שגודל החיבור הוא גבוה יותר – כך גם ניתן לצרוך כמו גם להזרים יותר חשמל. לסיכומו של עניין – לוודא את גודל החיבור, שיתאים לגודל הצורך בחשמל, וכן הלאה.
לבסוף, אם כי זה לא הכל – זוהי הכניסה למכסה של חברת החשמל. מדובר בתהליך שיכול לקחת זמן מה – כולל הגשת תכניות חשמל, כמו גם פרטים טכניים על המערכת, כולל בדיקה של חברת החשמל באם ניתן להקים מערכת ואין עומס ברשת – באם המערכת שלהם יכולה להכיל עוד הזרמה של חשמל סולארי, כלומר, אם יש להם מספיק “מקום” להכיל את כל זה.

ובכן, באופן כללי – יש שיגידו שמערכות סולאריות לעסקים יכולות להחזיק 30 שנה עם ייצור חשמל יעיל, אם כי מדובר על הערכה מסוימת, אפשר שזה יהיה פחות או יותר. נדמה שרוב המערכות הסולאריות כיום הן בנות פחות מ-20, על כן לא קל לדעת בוודאות. מיוחס קצב לשחיקת הלוחות של כ-0.5% בשנה, מה שאומר שמבחינה מתמטית יש צפי שהמערכת תוכל להמשיך לייצר גם בתפוקה של 85% לאחר שלושים שנה – אם כי איננו מכירים את המדע שמאחורי התחזיות, כך שייתכן שזו תחזית אופטימית וחסרת ביסוס. בכל אופן, במקרים רבים יש אחריות לזמן שנים מרובה.

המערכת החשמלית, הסולארית תחובר על ידי חברת החשמל למד דו-כיווני שימדוד את כמות החשמל שהמערכת מייצרת בעצמה, ואת כמות החשמל המתקבלת מחברת החשמל – על בסיס זה יכולה חברת החשמל לבצע זיכוי בחשבון, בשיטת “מונה נטו”, כפי שציינו קודם. על כן, אם היה יותר שימוש מאשר ייצור – תהיה עלות, אם היה יותר ייצור מאשר עלות – יהיה זיכוי, יש להניח – אם כי מתבקש לברר עם חברת החשמל את הנושא.
במקרה של הפסקת חשמל ברשת החשמל הכללית – תיפסק כנראה גם פעילותה של המערכת הסולארית – מתוך פעולה אוטומטית של הממיר. כנראה מתוך עקרון חוקי ובטיחותי – עם סיום הפסקת החשמל, הממיר אמור לחזור לעבוד וכך גם המערכת הסולארית.

כפי שראינו, לאורך ההיסטוריה היו אנשים שהבינו אי אילו דברים שקשורים לאור, וזה הוביל להבנה כיצד לרתום אותו לכדי אנרגיה סולארית בת-קיימא. באופן כללי – אין אדם אחד שהמציא את כל הרעיון, להבנתנו – אלא מספר אנשים תרמו להבנות של אספקטים שונים, הן ברמה התיאורטית והן ברמה היישומית – כך שהמודל המשיך והתשדרג, עד שנעשו בו כמובן יישומים שקשורים לרתימת אנרגיה סולארית עוד במחרבי החלל, ולאחר מכן זה שודרג מספיק כדי להיות יעיל וזמין, כמו גם נגיש עבור השוק הפרטי.
באופן כללי, יש שיגידו שלישראל יש רצף טוב עם המצאות שקשורות להבאת מערכות סולאריות לצרכן הפרטי – לאור כך שדודי השמש, סוג של הומצאו במחוזותינו. דודים מהווים מערכת סולארית קטנה לחימום מים, נמצאים בהמון בתים ומאפשרים חסכון, שיש שיגידו שמדובר אף בחיסכון רב – בצריכת החשמל. למעשה, כל המצאה כזאת אפשרה לעשות שימוש בטכנולוגיות הולכות ומתקדמות של מערכות סולאריות, כך שהן הונגשו יותר ויותר לשוק הפרטי.
חלק מהסיבה להתפתחות הטכנולוגית, או התמריץ שהיה לישראל להצטיין כך בתחום הפקת החשמל הסולארי – זה כנראה בין השאר כי היא ממש רצתה חשמל, ואם כי לא היו לה עתודות נפט, כמו גם יחסי שכנות לא מצוינים עם שכנותיה לגבול – שלהן היה נפט לא רע. על כן, חיפוש מקורות אנרגיה יציבים, וזה המשיך דרך מחקר על שימוש באנרגיה סולארית. נדמה שבסביבות שנות החמישים, אולי ברוח התקופה – אולי כי בכל מקרה הייתה לו השראה, בחור בשם ד”ר הארי צבי תבור – פיתח לוחות סולאריים סלקטיביים, שקולטים את השמש ביעילות, אך פולטים את החום באופן לא יעיל מה שגורם להם להתחמם. למרבה הפלא והעניין זה נהדר עבור דוד שמש – ובכך הומצא, לפי המדווח והמדובר בוויקיפדיה בכל אופן – דוד השמש, שהוא סוג של מערכת סולארית, להבנתנו, לפי ההגדרה של לקיחת אנרגיה מהשמש והתמרתה לאנרגיית חשמל או חימום, במקרה זה חימום/חום.

עקב כך שיש לנו באמת המון שמש, בעיקר בנגב – אז יש דרבון מסוים לבדוק אי אילו טכנולוגיות סולאריות, ויזמים חכמים עשו ניסויים ובדקו דברים כדי להגיע להמצאות שונות בתחום הפקת החשמל הסולארי.
בגיל 32, לאחר שסיים את לימודי התואר הראשון בפיזיקה באוניברסיטת לונדון – החליט ד”ר צבי לעלות לארץ וכו’, וכנראה החליט להתמקד בהתמרת ורתימה של אנרגיה סולארית – מה שלמעשה עזר לו לעלות על הרעיון של דוד השמש הסולארי.

באופן תיאורטי, ניתן להפעיל מערכת סולארית על פני כל גודל של שטח גג פנוי – ועם זאת, החיסכון התיאורטי מתחיל מגודל של כ-60 מ”ר ומעלה. או זו רק מחשבה מסוימת שמישהו באינטרנט הביע. אם באמת שמים על הגב – אז כנראה צריך לאפשר חשיפה מרבית לקרינה ישירה כמו גם לספק הגנה על המערכת מפני תופעות מזג אוויר וכיוצא בזה. במידה ומניחים בשטחי חקלאות, אז כנראה עדיף להימנע מלהניח ליד עצים שענפיהם יכולים לגעת בלוחות, או בנקודות שיש בהם רוח חזקה. ניתן להתקין את רוב המערכות הסולאריות, על כל סוג גג, לרוב וכמעט, מלבד אזבסט – או זו הבנתנו מהנושא.
ניתן לחבר מתקנים סולאריים על גגות, למערכת חברת החשמל – תוך זמן קצר יחסית, בעקבות הקלות רגולטוריות מועילות לשם כך.