החברה הראשונה שמסחרה את טכנולוגיית המערכות הסולאריות המרכזות הייתה חברת לוז מירושלים, שבנתה 9 שדות סולאריים תרמיים בטכנולוגיה של שוקת פאראבולית בשלושה אתרים הממוקמים במדבר מוהבי ( MOJAVE ) שבקליפורניה.

מגדל סולארי 24/7 – טכנולוגיות חדשות וחדשנות באנרגיה סולארית

טכנולוגיות סולאריות מרכזות

מאת: אריק רינג

השימוש באנרגיה סולארית מתחלק בעיקרון לשניים: 1. המרה ישירה של האור לחשמל – בתאים או פאנלים סולאריים המכונים גם פוטו-וולטאים. 2. שימוש בחום לחימום נוזל או גז. מערכות תרמיות משתמשות באור (חום) כדי לחמם. מערכות תרמיות מרכזות משתמשות במערכות ריכוז קרינה, כגון עדשות או (לרוב) מראות כדי להגיע לטמפרטורות גבוהות בהן ייצור החשמל נעשה בנצילות גבוהה.

בתא פוטו-וולטאי הפוטון פוגע בחומר, והתא משחרר אלקטרון שמצטרף לעוד אלקטרונים היוצרים זרם חשמלי. האפקט הפוטו-וולטאי התגלה כבר בשנת 1839, ועל ההסבר התיאורטי לאפקט הוענק פרס נובל לאלברט איינשטיין. לעומת זאת במערכות סולאריות תרמיות מנצלים את חום השמש, באמצעות שימוש בחום בטמפרטורות נמוכות של עד 80°C לחימום מים בדוד שמש, או ריכוז קרינת השמש על ידי מראות או עדשות והגעה לטמפרטורות גבוהות המספיקות ליצירת קיטור או אף מעבר לזה, לטמפרטורות גבוהות במיוחד לחימום אוויר.

התחנה הסולארית GEMASOLAR שייכת לטכנולוגיה המכונה באנגלית Concentrated Solar Power או בקיצור " CSP " – מערכות תרמו סולאריות מרכזות. החברה הראשונה שמסחרה את הטכנולוגיה הייתה חברת לוז מירושלים, שבנתה 9 שדות סולאריים תרמיים בטכנולוגיה של שוקת פאראבולית בשלושה אתרים הממוקמים במדבר מוהבי ( MOJAVE ) שבקליפורניה בשנות ה-80. כולן עדיין פעילות.

באותו מדבר לא הרחק משם הושלמה בשנת 1981 הקמתו של פרויקט המחקר SOLAR ONE ע"י מחלקת האנרגיה האמריקאית (DOE). הפרויקט היה אחד מראשוני מגדלי השמש שנבנו ברחבי העולם, וכלל 1,818 מראות נעות המכונות הליוסטטים, בשטח 40 מ"ר כל אחד, שריכזו את קרינת השמש. הפרויקט הניסויי ייצר 10 מגה-וואט חשמל בהספק מלא בעזרת טורבינת קיטור וגנראטור עד שנת 1986 . בשנת 1995 הסבו את מגדל השמש הקיים לעבודה במלח מומס, חומר שטרם נוסה בתחום הסולארי, שמו שונה ל- SOLAR TWO ולמערכת התווספו עוד 108 הליוסטטים גדולים יותר. הייחוד של SOLAR TWO הייתה יכולתו להמשיך ולייצר חשמל עד שלוש שעות אחרי שקיעת השמש, בשל יכולת אגירת החום במלח המומס, אך הפרויקט סבל מכמות גבוהה של כשלים טכניים שחלקם נבעו מהעדר ניסיון עם עבודה במלח מומס.

במשך שנים קודם פרויקט המשך ל- SOLAR TWO , שכונה SOLAR TRES  שהתבסס על הטכנולוגיה שהודגמה ב- SOLAR  TWO. כדי להדגים את הטכנולוגיה בנתה החברה הספרדית SENER בשיתוף החברה הספרדית הממשלתית CIEMAT, כחלק מפרויקט מחקר ופיתוח של התוכנית האירופאית לפיתוח אנרגיות מתחדשות, מערכת הדגמה ניסיונית בפלטפורמה הסולארית באלמריה, ספרד.

חברת TORRESOL הספרדית, שהוקמה כדי לקדם את הפרויקט, היא שותפות בין חברת ההנדסה הספרדית SENER AERONÁUTICA מקבוצת SENER הפעילה בתחום הסולארי בספרד כעשר שנים, לבין חברת MASDAR מנסיכות הנפט אבו דאבי. מה לנסיכות נפט ולאנרגיה סולארית? מסתבר שהראייה לטווח ארוך קיימת במספר מדינות גם במזה"ת. כשהגיעו באבו דאבי למסקנה שהנפט יאזל במהלך המאה הנוכחית בדקו מה עוד יש להם באזור המדברי בו הם חיים והתברר כי יש שמש, הרבה שמש. וקיבלו החלטה אסטרטגית להשקיע באנרגיות מתחדשות ובמיוחד באנרגיה סולארית.

לא הרחק מסביליה בדרום ספרד, נחנכה במאי האחרון תחנת הכוח ,GEMASOLAR ובו 2,650 הליוסטטים ומגדל בגובה 140 מטר שבראשו קולט סולארי מרכזי, המהווים אטרקציה ויזואלית מרשימה, מה שיותר מרשים היא יכולתה של תחנת הכוח הסולארית הזו לספק חשמל סולארי כל היום וכל הלילה, למעשה התחנה מתוכננת לעבוד ללא עצירה במשך מספר חודשים ולספק חשמל סולארי ב-74%מימות השנה – כ-6,500 שעות, וזאת בהשוואה לכ-2,000 שעות ברוב התחנות, כל זאת הודות למיכלי המלח המומס הענקיים המספקים 15 שעות אגירה תרמית. לתחנה הספק נקוב של 15 מגה-וואט וטורבינה בהספק של 20 מגה-וואט, רוב התחנות בספרד בשל התקנות הם בהספק חשמלי נקוב של 50 מגה-וואט, אבל דווקא התחנה הקטנה יותר מייצרת יותר חשמל במהלך השנה בזכות השימוש באגירה תרמית. טורבינת הקיטור של התחנה מנותקת מתנאי הסביבה, וכל עוד יש מלח מומס במיכלים הטורבינה תמשיך לייצר חשמל.

ללא קשר למצב הקרינה. בטכנולוגיה זו מנהל רשת החשמל יכול לקבוע את זמני ייצור החשמל, ללא קשר לעננות או חשיכה, תוך הסתמכות על מיכלי האגירה ועל גיבוי בגז טבעי במידת הצורך. תפיסת הבטיחות של התחנה: בכל מקרה של עצירה לא מתוכננת או תקלה כל המלח המומס זורם גרביטציונית למיכלי האגירה. בשל היותה של התחנה ראשונה מסוגה בעולם, עלותה גבוהה יחסית, אבל המחירים צפויים לרדת כאשר ייבנו יותר תחנות בטכנולוגיה זו.

הכותב הינו מהנדס ויועץ עצמאי, המוביל פיתוח והקמה של תחנות כוח ומערכות אנרגיה מתחדשות ובמיוחד באנרגיה סולארית