מהי אנרגיה סולארית ואיך עובדים הלוחות הסולאריים?

עוברים לאנרגיה סולארית

אנרגיה סולארית עובדת באמצעות לכידת אנרגית השמש והפיכתה לחשמל המשמש את ביתכם או את העסק שלכם.
השמש שלנו היא כור גרעיני טבעי. היא משחררת חבילות זעירות של אנרגיה המכונות פוטונים, העושות מסע של 149.6 מיליון ק"מ מהשמש לכדור הארץ בזמן של כ-8.5 דקות. בכל שעה פוגעת בכדור הארץ כמות מספקת של פוטונים כדי לחולל מספיק אנרגיה סולארית על מנת, באופן תיאורטי, למלא את צרכי כדור הארץ כולו לתקופה של שנה שלמה.
כיום, חשמל פוטו-וולטאי מהווה רק חמש-עשיריות מאחוז אחד של האנרגיה הנצרכת בארה"ב. אולם הטכנולוגיה הסולארית משתפרת ועלות המעבר לצריכת אנרגיה סולארית יורדת במהירות, כך שיכולתנו לרתום את שפע האנרגיה שמספקת השמש נמצאת במגמת עליה.
דוח של הלשכה הבינלאומית לאנרגיה משנת 2017 מראה כי אנרגיה סולארית הפכה למקור האנרגיה הצומח במהירות הגבוהה ביותר – וזו הפעם הראשונה שצמיחת האנרגיה הסולארית עברה את זו של דלקים אחרים. בשנים הבאות, אנו נהנה מיתרונות חשמל המיוצר מאנרגיה סולארית בדרך זו או אחרת.

איך עובדים לוחות סולאריים?

כאשר הפוטונים מכים בתא הסולארי, הם משחררים אלקטרונים מהאטומים שלהם. כאשר מוליכים מחוברים לד החיובי ולצד השלילי של תא, נוצר מעגל חשמלי. כאשר האלקטרונים זורמים דרך מעגל מעין זה, הם מייצרים חשמל. ריבוי תאים יוצרים לוח סולארי, וריבוי לוחות (מודולים) יכולים להיות מחוברים יחד בכבלים לשם יצירת מערך סולארי. ככל שתוכלו לפרוס יותר לוחות, כך תוכלו לייצר יותר אנרגיה.

ממה בנויים לוחות סולאריים?

פאנלים סולאריים פוטו-וולטאיים (PV) בנויים מתאים סולאריים רבים. תאים סולאריים עשויים מסיליקון, כמו מוליכים למחצה. הם בנויים בשכבה חיובית ושכבה שלילית, אשר ביחד יוצרים שדה אלקטרוני, ממש כמו סוללה.

איך לוחות סולאריים מייצרים חשמל?

לוחות סולאריים פוטו-וולטאיים (PV) מייצרים חשמל בזרם ישיר (DC). בחשמל DC, אלקטרונים זורמים בכיוון אחד סביב מעגל חשמלי. הדוגמה הזו מראה סוללה המעניקה חשמל לנורת תאורה. האלקטרונים נעים מהצד השלילי של הסוללה, דרך הנורה, וחוזרים אל הצד החיובי של הסוללה. כשמדובר בחשמל AC (זרם חלופי),האלקטרונים נמשכים ונדחפים, משנים מעת לעת, במידה רבה כמו צילינדר במנוע של מכונית. גנראטורים מייצרים חשמל AC כאשר סליל של חוט סובב בסמוך למגנט. סוגים רבים של מקורות אנרגיה מסוגלים "לסובב את הידית" של הגנראטור הזה, כמו למשל גז או דיזל, אנרגיה הידרואלקטרית, אנרגיה גרעינית, פחם, רוח או אנרגיה סולארית.
חשמל AC נבחר לשמש את רשת החשמל האמריקאית, בעיקר מפני שהוא פחות יקר להעברה על פני מרחקים ארוכים. אבל, לוחות סולאריים יוצרים חשמל DC. איך נוכל לקבל חשמל DC אל רשת החשמל AC? נשתמש באינוונטר.

מה עושה אינוורטר סולארי?

אינוורטר סולארי לוקח חשמל DC ממערך סולארי ומשתמש בו כדי ליצור חשמל AC. האינוונטרים הם כמו המוח של המערכת. לצד ההמרה של חשמל DC לחשמל AC , הם מספקים גם הארקה ונתוני מערכת, כולל מתח חשמלי וזרם על מעגלי חשמל AC ו-DC, ייצור אנרגיה ומעקב אחר נקודת כוח מקסימאלית.
אינוונטרים מרכזיים שלטו בתעשייה הסולארית מתחילתה. הכנסת המיקרו-אינוורטרים הייתה אחד מהשינויים הטכנולוגיים הגדולים יותר בתעשיית ה-PV. מיקרו-אינוורטרים ממטבים כל לוח סולארי בפני עצמו, לא את המערכת הסולארית בכללותה, כפי שעושים אינוונטרים מרכזיים. הדבר מאפשר לכל לוח סולארי לממש את מלא הפוטנציאל ולהגיע לביצועים מקסימאליים. כאשר נעשה שימוש באינוורטר מרכזי, בעיה המתעוררת בלוח סולארי אחד (אולי הוא פשוט מותקן בצל, או שהוא התלכלך) עלולה לגרור מטה את ביצועי המערך הסולארי כולו. מיקרו-אינוורטרים, כמו אלה במערכת הסולארית הביתית SunPower’s Equinox, פותרים את הבעיה הזו. אם קיימת בעיה בלוח סולארי אחד, שאר המערך הסולארי ממשיך לעבוד ביעילות.

איך עובדת מערכת לוחות סולאריים?

הנה דוגמה המראה איך עובדת התקנת אנרגיה סולארית ביתית. ראשית, השמש מכה בלוח הסולארי על הגג. הלוחות ממירים את האנרגיה לזרם DC, הזורם אל האינוונטר. האינוורטר ממיר חשמל DC לחשמל AC, בו ניתן להשתמש בבית. זה פשוט ונקי להפליא, וזה הולך ונהיה יעיל יותר כל הזמן והמחיר בהישג יד.
אבל, מה קורה אם אתם לא בבית בכדי לנצל את החשמל שהלוחות הסולאריים שלכם מייצרים בכל יום שהשמש זורחת? ומה קורה בלילה כשהמערכת הסולארית שלכם אינה מייצרת חשמל בזמן אמת? אל דאגה, עדיין תוכלו ליהנות מאנרגיה סולארית באמצעות מערכת הנקראת "Net Metering".
מערכת PV טיפוסית המקושרת לרשת, בשעות השיא של אור-יום מייצרת לעתים קרובות יותר אנרגיה מכפי הצורך, כך שעודף האנרגיה מוזן חזרה לרשת לשימוש במקומות אחרים. הלקוח מקבל זיכוי עבור עודף האנרגיה שיוצרה, ויוכל להשתמש בזיכוי כדי למשוך מרשת החשמל הקונבנציונאלית בשעות הלילה או בימי סגריר. מד-רשת מתעד את האנרגיה שנשלחת בהשוואה לאנרגיה המתקבלת מהרשת.