המעבר לאנרגיה מתחדשת תופס תאוצה כאשר החששות משינויי אקלים וביטחון אנרגטי מסלימים, והאנרגיה הסולארית מובילה את הדרך. סולארי פוטו-וולטאי (PV) ותרמית סולארית הם שניהם פתרונות ברי קיימא מובילים. קרא את המדריך הזה כדי ללמוד את ההבדלים ולהחליט מה הכי מתאים למטרות שלך.
PV שמש לעומת תרמית סולארית – מה ההבדל?
תשובה מהירה: PV שמש ותרמי סולארי רותמים שניהם אנרגיה מהשמש אך למטרות שונות. מערכות פוטו-וולטאיות (PV) ממירות את אור השמש ישירות לחשמל, בעוד שמערכות תרמיות מייצרות אנרגיה תרמית למערכות חימום למגורים כגון מים חמים או מחממי חלל.
ההבדלים מגיעים גם לאופן שבו הם לוכדים אנרגיה מאור השמש. מערכות PV מייצרות חשמל כאשר פאנלים פוטו-וולטאיים לוכדים אנרגיה סולארית וממירים אותה לחשמל DC. מערכות תרמיות לוכדות את חום השמש דרך פאנלים תרמיים שסופגים את האנרגיה התרמית של השמש ומעבירים אותה לנוזל מעביר חום.
במאמר זה תלמדו:
- ההבדלים בין מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות למערכות אנרגיה תרמית;
- כיצד פאנל פוטו-וולטאי ממיר אור שמש לחשמל;
- הסוגים השונים של מערכות תרמיות סולאריות, כולל קולטי פלטות שטוחות וקולטי שפופרת מפונות;
- איזו מערכת הכי מתאימה לצרכי האנרגיה שלך.
- מערכת פוטו וולטאית
- טכנולוגיה פוטו-וולטאית סולארית (PV) היא מערכת אנרגיה מתחדשת הממירה את אור השמש לחשמל באמצעות פאנלים סולאריים. פאנל PV מכיל תאים פוטו-וולטאיים, הנקראים גם תאים סולאריים, אשר ממירים פוטוני אור (אור) למתח (חשמל). תופעה זו ידועה בשם האפקט הפוטו-וולטאי.
איך עובד פוטו סולארי?
לוחות פוטו-וולטאיים מורכבים מחומרים מוליכים למחצה (בדרך כלל סיליקון). כאשר אור השמש פוגע במשטח של פאנל PV, המוליך למחצה סופג אנרגיה מהפוטונים. תגובה זו משחררת אלקטרונים מהקשרים האטומיים שלהם. זה יוצר זרימה של אלקטרונים, וכתוצאה מכך זרם חשמלי.
הזרם החשמלי הנוצר הוא בצורת זרם ישר (DC). מהפך ממיר את הספק DC לזרם חילופין (AC) כדי להפוך את החשמל הזה לשימושי עבור רוב מכשירי החשמל הביתיים ורשת החשמל.
רכיבים של מערכת פוטו-וולטאית סולארית (PV).
למערכות PV יש רכיבים שונים המחוברים זה לזה שפועלים יחד כדי לספק חשמל לביתך. רכיבים אלה כוללים:
- לוחות פוטו – וולטאים
- בקר טעינה
- בנק סוללות סולאריות
- מהפך סולארי
- מד שירות
- רשת חשמלית
מערכות מחוץ לרשת משתמשות רק בארבעת הרכיבים הראשונים, שכן הן אינן משתמשות במוני חשמל או ברשתות חשמל. הפאנלים הסולאריים הם המרכיב הראשון (והחשוב ביותר!) של המערכת שלך. הם מתממשקים ישירות עם קרני השמש, והופכים את הפוטונים לחשמל. מהפך ממיר חשמל זרם ישר (DC) לחשמל זרם חילופין (AC). המהפך הוא קריטי מכיוון שפאנלים PV מייצרים חשמל DC, בעוד שרוב המכשירים הביתיים ומערכות החשמל פועלות על AC. סוגים נפוצים של ממירים כוללים ממירי מחרוזת, ממירי מיקרו וממירים היברידיים.
בקר הטעינה מגיע לאחר מכן במערכת PV. מכשיר זה יושב בין הפאנלים הפוטו-וולטאיים והסוללות כדי לווסת את החשמל שעובר ביניהם. בקר הטעינה מונע טעינת יתר ומעביר זרם חשמלי לבנק הסוללות. בנק סוללות אוגר חשמל לשימוש מאוחר יותר. נקראת גם סוללה סולארית, היא שימושית לימים מעוננים או בחורף כאשר מערך ה-PV שלך מייצר פחות חשמל.
מדי שירות הם חלק חיוני בכל מערכת הקשורה לרשת. מכשירים אלה מודדים את זרימת החשמל בין רשת החשמל למערכת הסולארית של הבית שלך. מד חשמל יעקוב אחר החשמל המיוצר ונצרך על ידי הבית. הרשת החשמלית היא המרכיב הסופי של מערכת קשורה לרשת. הכוח המופק ממערך סולארי למגורים נשלח דרך מד חשמל ויוצא אל רשת החשמל. כאשר בית שואב חשמל, הוא גם מושך מרשת החשמל (אלא אם כן למערכת יש מערכת אחסון אנרגיה כמו סוללה). תוכניות מדידת נטו מאפשרות לבעלי בתים לקבל תשלום עבור כל עודף אנרגיה שהופק במהלך תקופת החיוב.
יתרונות
- חשמל לכל הבית – מספק חשמל לבית שלם, כולל מכשירי חשמל, תאורה, חימום מים, HVAC ועוד.
- אנרגיה מתחדשת – מערכות PV הן מקור אנרגיה מתחדשת, המפחיתה את הסתמכות המשתמש על דלקים מאובנים וחברות שירות.
- חשבונות חשמל נמוכים יותר – אנרגיה פוטו-וולטאית יכולה להפחית באופן דרסטי או לבטל את חשבון החשמל החודשי שלך.
חסרונות
- עלות מוקדמת – עלויות מוקדמות עבור מערכת PV יכולות להגיע לעשרות אלפים. עם זאת, עלות זו ניתנת להחזר בקלות לאורך חיי המערכת.
- אסתטיקה – חלק מבעלי בתים ועסקים עשויים למצוא מערך סולארי לא מושך מבחינה ויזואלית.
- דרישות מקום – מערכות PV לכל הבית דורשות כ-480 רגל רבוע (45 M2 בממוצע.)
תרמית סולארית
פאנלים תרמיים סולאריים מבצעים פונקציה דומה לפאנלים PV על ידי המרת אור השמש לאנרגיה שמישה. עם זאת, לוחות תרמיים שונים בכך שהם משתמשים בנוזל העברת חום – או מים או אוויר – כדי ללכוד את האנרגיה, בניגוד למוליכים למחצה של לוחות PV. מערכות תרמיות הן שיטה יעילה וידידותית לסביבה לחימום מגורים או מסחר. הם מפחיתים את התלות של המשתמש בדלקים מאובנים ומפחיתים את פליטת גזי החממה [1].
כיצד פועלת תרמית סולארית?
בהתאם לשימוש המיועד, ישנם כמה סוגים שונים של מערכות תרמיות. בכל המערכות התרמיות הסולאריות, נוזל מעביר חום (מים או אוויר) אוסף אנרגיה מהשמש. הנוזל החם משמש לאחר מכן ישירות בחלל לחימום, או שהוא יכול לייצר קיטור לאנרגיה מכנית. רוב מערכות המגורים משתמשות בקולטים שטוחים. הפאנל התרמי מורכב ממשטח כהה ושטוח עטוף בקופסה מבודדת תרמית. הצבע הכהה של הפאנל מאפשר ספיגת אנרגיה רבה יותר.
סוג נפוץ נוסף של מערכת תרמית הוא קולט הצינורות המפונה. סוג זה של פאנל כולל סדרה של צינורות זכוכית המכילים ואקום, המפחית את איבוד האנרגיה. כל אחד מסוגי הפאנלים הללו יכול לעבוד עבור חימום מים חמים, חימום חלל או ייצור חשמל. לחימום הבית, נוזל העברת החום יכול להסתובב דרך צינורות ברצפה באמצעות חימום קורן. מערכת רצפה קורנת מקרינה את החום מהנוזל לתוךהחדר. מערכות תרמיות סולאריות יכולות לפעול גם בקנה מידה מסחרי להפקת אנרגיה. נוזל העברת החום מייצר קיטור שכאשר עובר דרך טורבינה, מפעיל גנרטור המייצר חשמל.
רכיבים המשמשים במערכת תרמית סולארית
בעוד שמערכות בודדות ישתנו, כמה רכיבים משותפים לרוב המערכות התרמיות. קולטים תרמיים סולאריים הם ה"פאנלים" במערכת תרמית. הם מותקנים בדרך כלל על גג הבית וממירים את אנרגיית השמש לחום. נוזל העברת החום זורם דרך קולט תרמי ומעביר את החום לשאר המערכת.
תחנת המשאבה מפיצה את נוזל העברת החום בכל המערכת. בקר מפקח ומווסת את תהליך ההעברה. הוא שולט ברכיבי המערכת האחרים, ומבטיח פעולה בטוחה ואמינה. מיכל מים חמים ככל הנראה ישולב בתכנון אם המערכת התרמית מיועדת לחימום מים ביתיים. עבור מערכות חימום קורן, צינורות המותקנים ברצפה מאפשרים לנוזל העברת החום לזרום בכל הבית.
יתרונות
יעילות – מערכות תרמיות הן דרך יעילה להמיר אור שמש לחום עבור הבית שלך.
אנרגיה מתחדשת – מערכת תרמית מנצלת אנרגיה מתחדשת כדי להפחית את ההשפעה הסביבתית.
חשבונות חימום מופחתים – מערכת תרמית עשויה להפחית את חשבון המים, הגז או החשמל החודשי שלך.
חסרונות
- שימוש מוגבל – מערכות תרמיות אינן מעשיות לייצור חשמל בבית כולו. מערכת פוטו-וולטאית יעילה יותר למטרה זו.
- אי התאמה – מערכות חימום קורן הן חלק מתהליך הבנייה, המותקנות לפני יציקת תשתית הבטון לבית. לעתים קרובות זה לא מעשי להתאים מחדש בית עם חימום קורן.
- ייצור אנרגיה לסירוגין – מערכת תרמית תפעל רק כאשר אור השמש זמין, כך שייצור האנרגיה שלך עשוי לרדת בהתאם למזג האוויר, העונה או השעה ביום.
סיכום
PV שמש ותרמי סולארי שניהם מנצלים אנרגיה מתחדשת. מערכות PV רותמות את אור השמש כדי לייצר חשמל לשימוש בכל הבית שלך, בעוד שמערכות תרמיות סולאריות משתמשות באור השמש כדי לחמם מים או חללי מגורים. כל אחת מהמערכות יכולה להיות משחררת, ולשחרר אותך מחשבונות חשמל חודשיים ומהסתמכות על דלקים מאובנים.
מערכת תרמית סולארית עשויה לעבוד בשבילך אם אתה רק צריך לחמם את הבית שלך. אחרת, מערכות פוטו-וולטאיות הן הרבה יותר צדדיות – אתה יכול לחמם את הבית והמים שלך תוך כדי הפעלת מערכת החשמל של הבית שלך.
שאלות נפוצות
האם מערכת PV סולארית זהה למערכת תרמית סולארית?
לא, מערכות PV סולאריות ומערכות תרמיות סולאריות אינן זהות. מערכות PV ממירות את אור השמש לחשמל באמצעות תאים פוטו-וולטאיים, בעוד שמערכות תרמיות לוכדות את חום השמש באמצעות נוזל העברת חום. שניהם רותמים אנרגיה סולארית אך משרתים מטרות שונות ומשתמשים בטכנולוגיות שונות.
האם ניתן להשתמש במערכות תרמיות סולאריות באקלים קר יותר עם פחות אור שמש?
כן, מערכות תרמיות יכולות לעבוד באקלים קר יותר עם פחות אור שמש. למרות שהיעילות שלהם עשויה לרדת בתנאי קור, הם עדיין יכולים לספק חום על ידי קליטת אור שמש מפוזר. קולטי צינורות מפונים יעילים במיוחד באקלים קר בשל בידוד הוואקום שלהם, הממזער את איבוד החום.
כמה זמן נמשכות מערכות פוטו-וולטאיות סולאריות ומערכות תרמיות סולאריות?
למערכות פוטו-וולטאיות סולאריות יש בדרך כלל תוחלת חיים של 25-30 שנים, כאשר יעילות הפאנלים יורדת בהדרגה עם הזמן. מערכות תרמיות יכולות להחזיק מעמד בסביבות 20-25 שנים. שתי המערכות דורשות תחזוקה תקופתית כדי להבטיח ביצועים מיטביים, וחלק מהרכיבים הבודדים עשויים להזדקק להחלפה במהלך חייה של המערכת.
איזו טכנולוגיה מתאימה יותר למגורים, תרמית סולארית או PV סולארי?
פוטו-וולטאים הם טכנולוגיה רב-תכליתית שיכולה לייצר חשמל לשימושי מגורים שונים, כולל תאורה, מכשירי חשמל וחימום. תרמית סולארית היא טכנולוגיה מיוחדת יותר המתאימה ביותר לחימום מים וחלל. שילוב של שתי הטכנולוגיות יכול לתת לך את הטוב משני העולמות ולמקסם את החיסכון באנרגיה.