אנרגיה תרמו-סולארית

מגדל "סולאר 2" בקליפורניה, 2003, בעל תפוקה של 10 מגה-וואט.

אנרגיה תרמו-סולארית (באנגלית: Solar thermal energy) היא שיטה לרתימת אנרגיה סולארית לשימושים מעשיים (כמו חימום או חשמל) באמצעות המרת האנרגיה לחום. קולטים תרמיים-סולאריים, כמו קולטי שמש למים חמים, משמשים בדרך כלל כדי לחמם מים לשימוש ביתי ולתעשיות קלות. אנרגיה תרמו-סולארית משמשת בארכיטקטורה ובעיצוב מבנים כדי לבקר על חימום ואיוורור הן בעיצובים סולאריים פסיביים והן בעיצובים סולאריים אקטיביים. מאמר זה מוקדש בעיקר למפעלים תרמו-סולאריים לייצור חשמל.

מערכות לייצור חשמל

מגדל כוח סולארי

מגדלי כוח סולאריים, ידועים גם כמגדלי שמש, משתמשים במערך של מראות שטוחות שניתן להזיז אותן, (קרויות הליוסטטים) כדי למקד את קרני השמש על קולטן חום במגדל (המטרה), האנרגיה הרבה בנקודה זו מומרת לחומר שיכול לאגור את החום לשימוש מאוחר יותר. החומר שבו משתמים לאחרונה הוא נתרן נוזלי (ניתך ב-97 מעלות). נתרן היא מתכת עם קיבולת חום גבוהה, דבר שמאפשר לאגור את החום לשעות הלילה. ניתן להשתמש בחום כדי להרתיח מים לשימוש בטורבינות קיטור. בגרסאות ישנות יותר של מגדלי כוח חיממו מים באופן ישיר כדי לייצר קיטור, אך דבר זה הקשה על ייצור חשמל במהלך הלילה.

דוגמאות למגדלי כוח מבוססי הליוסטטים הם "מגדל סולאר-"2 שהוא בעל תפוקה של 10 מגה-וואט ומגדל "סולאר טרס" שהוא בעל תפוקה של 15 מגה-וואט, בקליפורניה. המגדלים לא משמשים היום לייצור חשמל. בדרום אפריקה נבנה מגדל עם 4,120 מראות שהוא בעל תפוקה של 50 מגה-וואט. [1]

מערכת צלחת

מערכת צלחת משתמשת בצלחת גדולה המשתמשת במראות כדי לרכז את האור בנקודה אחת מעל הצלחת. בנקודת הריכוז שמים בדרך כלל קולטן תרמי שלוכד את חום וממיר אותו לצורה מועילה. מערכות צלחת, בדומה למגדלי כוח יכולים להגיע לטמפרטורות גבוהות מאוד בגלל כמות האור הגדולה שמרוכזת. לרוב מערכת צלחת משתמשת במנוע סטירלינג כדי ליצור מערכת סטירלינג- צלחת, אבל לפעמים משתמשים במנוע קיטור. מנועים אלה יוצרים אנרגיה קינטית שניתן להמיר אותה לחשמל באמצעות גנרטור חשמלי.

מגדל סולארי עם רוח עולה

ערך מורחב – מגדל סולארי עם רוח עולה

במגדל כזה יש בסיס רחב שבו האוויר מתחמם תחת חופה בדומה לאוויר בחממה, האוויר מתנקז לתוך ארובה גבוהה ומניע טורבינת רוח שמייצרת חשמל.

תעשייה ועסקים בעולם

בשנת 2007 הכריזה גוגל, על יוזמה בשם RE<C, לקידום טכנולוגיות של אנרגיות מתחדשות שיהיו זולות יותר מפחם. במסגרת היוזמה משקיע גוגל בחברת Makani Power Inc לטורבינת רוח אווירית ובחברת eSolar Inc שמתמחה בפתרונות של אנרגיה תרמו-סולארית.[2][3]

שימושים אחרים

אנרגיה תרמו-סולארית משמשת למגוון רחב של שימושים אחרים

• חימום מזון ובישול - באמצעות תנור שמש
• התכת מתכות ויישומים אחרים הדורשים חום גבוה- באמצעות כבשן שמש
• איוורור מבנים ושמירה על טמפרטורה ממוזגת (קר בקיץ, חם בחורף) ללא חשמל- באמצעות ארובה סולארית
• חימום של מים לרחצה - באמצעות דוד שמש

אנרגיה תרמו-סולארית בישראל

ערך מורחב – אנרגיה סולארית בישראל

בשנות השמונים נבנה במכון ויצמן למדע מרכז סולארי הידוע בכינוי מגדל השמש. סביב המגדל נבנו 64 מראות קעורות עוקבות שמש (הליוסטטים) הקולטות ומרכזות את אור השמש לעבר המגדל. תפוקת המגדל הכוללת היא כ-3 מגה-וואט חשמל. על בסיס המגדל נבנה בשנים האחרונות קולט שמש ייחודי ומהפכני, המאפשר לרכז את אור השמש ולהגיע לטמפרטורות גבוהות - 1,200 מעלות ויותר, בלחץ של 25 אטמוספרות.

חברות ישראליות שפיתחו טכנולוגיות לתחנות כוח סולאריות הן אורמת וסולל (לוז לשעבר), שאף הקימה 8 תחנות כוח כאלו בקליפורניה שתפוקתן הכוללת עומדת על 350 מגה-וואט חשמל.

קיים פיתוח במכון וויצמן של קולטני חום מסוג "קיפוד". אלו הן מחטים מחומר קרמי שאור רב מרוכז אליהן, והאוויר בין המחטים מתחמם ומוזרם להנעה של טורבינת גז. הטמפרטורות בטכנולוגיה זו היא גבוהה מאוד. על בסיס הדגם זה חברות אורמת טורבינות ורותם תעשיות ומקדונלד-דגלאס האמריקנית, תחנת כוח ניסיונית (כ-250 קילו-ואט), שיכולה לספק תצרוכות חשמל של שכונת מגורים.

כמו כן בישראל מפותח מאוד התחום של דודי שמש לחימום מים ביתי.

קישורים חיצוניים

• אנרגיה תרמו-סולארית בוויקיפדיה האנגלית
• על קולטן "קיפוד" במכון ויצמן