כבשן סולארי
כבשן סולארי (באנגלית: Solar furnace) הוא מבנה שמשמש לרתום את קרני השמש כדי להפיק טמפרטורות גבוהות. כדי להשיג תוצאה כזו, משתמשים במראה מעוגלת או במערך של מראות, שפועלות כמו מראה פרבולית לריכוז האור על נקודת מוקד. הטמפרטורה בנקודת המוקד יכולה להגיע עד ל-3,000 מעלות צלזיוס, וניתן להשתמש בחום כדי לחמם מים או חומר אחר לשם הפעלת טורבינה להפקת חשמל, או לשם התכת מתכות כמו פלדה.
רקע
חלק גדול מצריכת האנרגיה שלנו משמש למטרות חימום. בישול, חימום בתים, חימום מים(לכביסה ולמדיחי כלים) מהווים מרכיב מרכזי בצריכת האנרגיה הביתית, בעיקר במדינות מערביות שרובן הגדול הן מדינות קרות. בבריטניה 86 אחוז מצריכת האנרגיה הביתית מושקעת בפעילויות אלה. באירופה הנתון עומד על 89 אחוזים ובארצות הברית מדובר על 61 אחוזים בלי להתחשב בבישול. [1] חום מהווה חלק גדול גם מצריכת האנרגיה לתעשייה. בבריטניה 76% מצריכת האנרגיה לתעשייה משמשת לשם תהליכים הדורשים חום. באירופה נתון זה עומד על 67%. ניתן להניח כי עבור מדינות רבות המעורבות בהפקת חומרי גלם כמו מתכות או זכוכית נתון זה גבוה עוד יותר ותעשיות אלה עברו במשך השנים למדינות עניות יותר. [1]
רוב המאמץ המושקע בפתרונות אנרגיה מתחדשת כמו פאנלים סולאריים או טורבינות רוח מושקע בכיוונים של יצירת חשמל ו/או לשם הנעת כלי רכב, הפתרון של כבשן סולארי אמור להיות זול יותר מפתרונות אלה לצורכי חימום היות והוא יעיל יותר מבחינה אנרגטית (אין אובדן אנרגיה עקב המרת האנרגיה מחום לחשמל ומשם חזרה לצורכי חימום). פתרונות אחרים שיכולים לספק חום באופן מתחדש כוללים אנרגיה גאו-תרמית (המוגבלת למקומות מתאימים בעולם ) ואנרגיית ביו-מאסה שגם לה יש בעיות שונות.
מתוך התהליכים התעשייתיים, חלקם דורשים חום נמוך יחסית כמו לשם ייבוש נייר או פירות או רשתות קיטור. עם זאת יש תהליכי תעשייה רבים הדורשים חום גבוה של מעל 400 מעלות צלזיוס. באירופה מדובר על 43% מתוך החום שנדרש על ידי התעשייה שם. תהליכים תעשייתיים הדורשים חום גבוה כוללים: ייצור של זכוכית (הדורשת טמפרטורה של עד 1,575 °C), בטון (1450 °C) מחזור אלומיניום (660 °C) ופלדה (1,520 °C), הפקת פלדה 1,800 °C ואלומיניום (2,000 °C) מתוך עופרות מתכת, אפיית כלי קרמיקה (1,000 עד 1,400 °C) ויצירה של לוחות סיליקון ותאי שמש (1,900°C). הרבה תהליכי ייצור תעשייתיים הדרושים לשם אנרגיה בת קיימא (כמו טורבינות רוח, פאנלים סולאריים, מראות) ולשם תחבורה בת קיימא ותעשייה בת קיימא (נורות לד, אופניים וסוללות) דורשים תהליכי מרובי חום. [1]
כבשני שמש
בשנת 1970 נפתח כבשן סולארי ב-Odeillo בהרי הפרינאים בצרפת, והוא הגדול בעולם. הוא מכיל מערך של מראות שטוחות שמרכזת את אור השמש למראה קעורה גדולה. הקרניים מרוכזות לשטח בגודל של סיר בישול ויכולות להגיע ל-3,000 מעלות צלזיוס.
הכבשן הסולארי המודרני הראשון נבנה כנרה בצרפת בשנת 1949, על ידי פרופסור Félix Trombe הוא עדיין נמצא ב-Mont Louis לא רחוק מ-Odeillo. הפריאנים נבחרו כאתר מתאים משום שיש בהם ימי שמש 300 ימים בשנה.
הועלו הצעות כי תנורי שמש ירתמו את אנרגיית השמש אנרגיה למטרות ייצור, אם כי הם מוגבלים רק לימים בהם יש מזג אוויר בהיר ושמשי.
עקרון הפעולה של כבשן סולארי משמש גם כדי להכין תנורי שמש - תנורי בישול זולים הפועלים על אנרגיית שמש, גריל הפועל על שמש, וכן מתקנים לפיסטור מים.
בהודו מוקם מתקן לשם שריפת גופות. המתקן הוא בעל מראות בשטח 50 מטר, והוא צפוי להפיק טמפרטורה של 700 מעלות צלזיוס, ולהחליף 200-300 ק"ג של עץ המשמשים לכל גופה.
פרוייקט solarfire הוא פרוייקט חומרה פתוחה שמפתח כבשן סולארי בקנה מידה בינוני, כך שכל אדם יוכל להוריד את התכניות, לבנות את הכבשן, ואף לשפר את התכנון הראשוני. המטרה היא פשטות, יכולת שיכפול ובנייה עצמית ויעילות אנרגטית יחסית גבוהה (יחסית לפשטות ולבנייה העצמית). [1]
ראו גם
קישורים חיצוניים
- כבשן סולארי בוויקיפדיה האנגלית
- הכנת כבשן סולארי קטן באמצעות עדשה מרכזת סרטון
- הדגמת התכת פלדה באמצעות מראה מרכזת
- התכת זכוכית בכבשן סולארי קטן של עדשה מרכזת
- מאמר על כבשנים סולאריים בתעשייה
- solarfire פרוייקט קוד פתוח לכבשן סולארי בינוני
הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 1.2 The bright future of solar thermal powered factories Low-tech Magazine, July 26, 2011
| אנרגיה | |
|
מושגים: אקסרגיה • אנטרופיה • החוק השני של התרמודינמיקה • החזר אנרגיה על השקעת אנרגיה • אנרגיה גלומה • יחידות מידה לאנרגיה |
 |
|
אנרגיה, כלכלה וסביבה: משק האנרגיה העולמי • משאבים מתכלים • דלק מחצבי • פחם • נפט • גז טבעי • אנרגיה גרעינית • בסיס אנרגטי לכלכלה • ייצור ראשוני • שיא תפוקת הנפט • שיא תפוקת הפחם • התחממות עולמית • זיהום אוויר • עקרון העוצמה המקסימלית • חקלאות ואנרגיה | |
|
אנרגיה מתחדשת: אנרגיה סולארית • אנרגיית רוח • אנרגיה גאותרמית • ייצור ראשוני • אנרגיית ים • ביו דיזל • אנרגיית גלי ים • דלק אצות • משאבת חום • תנור שמש • כבשן סולארי • תאורת אור יום • כלי תחבורה מונעי רוח • אנרגיה בת קיימא - ללא האוויר החם | |
|
שימור אנרגיה: פרדוקס ג'בונס • BedZED • תחבורת אופניים • עירוניות מתחדשת • בנייה ירוקה • תאורת אור יום • צמחונות • התייעלות אנרגטית | |
|
אנרגיה בישראל: משק האנרגיה בישראל • גז טבעי בישראל • אנרגיה מתחדשת בישראל • אנרגיה סולארית בישראל • מוסד שמואל נאמן • בתי זיקוק לנפט • החברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות
| |