מגדל שמש

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הצגת המערכת באמצעות דיאגראמת מלבנים
מגדל שמש והליוסטטים בקליפורניה

מגדל שמש הוא פתרון אנרגיה חלופית המתבסס על ניצול קרני השמש.

זהו מגדל המיועד לאסוף קרינת שמש משטח גדול, בעזרת מספר רב של הליוסטטים המרכזים את אור השמש אל קולט שנמצא בראש מגדל. הקולט מחמם מים לקיטור המפעיל טורבינה. ניתן לחמם את המים ישירות על ידי הצבת דוד מים בקולט, או לחמם חומר אחר (למשל מלח בישול מותך או אוויר דחוס) ובאמצעותם לחמם מים.

בשנות ה-80 של המאה ה-20 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. תפקיד כל הליוסטט לעקוב בנפרד אחר מיקום השמש באמצעות מערכת בקרה ממוחשבת ולכוון את הקרינה לכיוון המגדל. תפוקת המגדל הכוללת היא כ-3 מגה-ואט 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 אטמוספירות.

טכנולוגיית מגדל השמש הינה טכנולוגיה תרמו-סולארית. ניצול אנרגיית שמש כאמצעי להפקת אנרגיה תרמית הוא שימוש נפוץ במדינת ישראל כבר שנים רבות: דודי שמש משמשים כתחליף לחימום באמצעות חשמל או גז. הטכנולוגיה התרמו סולארית פותחה בישראל עוד בשנות ה 80 של המאה הקודמת על ידי חברת "לוז" הישראלית, ויושמה לראשונה במדינת קליפורניה שבארצות הברית. טכנולוגיה זו עושה שימוש רק בקרינה הישירה של השמש אשר קרויה-DNI.

אנרגיית השמש היא אנרגיה מתחדשת המצויה בשפע. כל תחנות הכוח התרמיות הקיימות היום בין אם הן מבוססות על דלק או על אנרגיית השמש פועלות בצורה דומה: מערך של מראות אשר מרכזות את קרני השמש אל מקלט מרכזי בעל שטח של כמה מטרים רבועים שממוקם בראש מגדל בגובה שבין 50 ל 100 מטרים. במקלט מסוחרר נוזל החימום לרוב במלח מותך או בשמן סינתטי, אשר מחומם לטמפרטורות גבוהות מאוד (עד 1000 מעלות צלזיוס) ומשמש ליצירת קיטור להנעת טורבינה.

האנרגיה מושקעת בחימום קיטור או אוויר לטמפרטורה של מאות מעלות צלזיוס. האוויר או הקיטור המחומם שואף להתפשט במרחב, וכוח ההתפשטות מנוצל לדחיפת כפות הטורבינה. הטורבינה בתורה מסובבת מחולל, שממיר אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. מדד ניצולת האנרגיה בתהליך, הקרוי יעילות ההמרה, הוא היחס בין כמות האנרגיה שהושקעה במקור לבין האנרגיה שהפכה בסוף התהליך לחשמל. יעילות ההמרה גדלה ככל שהקיטור/אוויר מחומם לטמפרטורה גבוהה יותר, ולכן האתגר העומד בפני מפתחי תחנות הכוח הסולאריות הוא להגיע לטמפרטורות זהות לאלה המתאפשרות על ידי שריפת פחם, נפט וגז באמצעות אנרגיית השמש בלבד. ואכן, דבר זה מתאפשר כבר היום בעזרת טכנולוגיית מגדל השמש.

יעילות טכנולוגיה זו עשויה להשתוות לזו של תחנות מבוססות דלקים, והיא עולה על כל תחנות הכוח הסולאריות שהוקמו עד היום, המתבססות על חימום קיטור לטמפרטורה נמוכה יחסית. ישנן טכנולוגיות ששוקדות על שיפורה של טכנולוגיית מגדל השמש על ידי שכלול המבנה של הרכיב הנמצא במוקד הקרינה, שתפקידו לקלוט את קרינת השמש ולחמם את האוויר. עיצוב נכון של רכיב זה ימזער את הפסדי האנרגיה ויאפשר את חימום האוויר לטמפרטורה הנדרשת. כדי לייעל את הרכיב, בוחנים חומרים ועיצובים שונים במודל ממוחשב. עיצובים נבחרים נבדקים לאחר מכן במעבדה. האפשרות לחמם אוויר במוקד המגדל לטמפרטורה של יותר מ־ 1,000 מעלות צלזיוס עשויה להניב חשמל מאור השמש ביעילות המרה של יותר מ־ 30% . כאשר יעילות ההמרה כיום מגיעה עד ל 20%.

יתרונות וחסרונות לעומת תחנות כוח המשתמשות במשאבים טבעיים כגון פחם, נפט או גז[עריכת קוד מקור | עריכה]

היתרון של מגדל השמש, ככל מתקן להפקת אנרגיה מן שמש, הוא שהשמש אינה משאב מתכלה ושהשימוש בו יתאפשר גם בעוד מיליוני שנים.

החסרונות של מגדל השמש הם צורך במקום לשם הקמת שדה הליוסטטים והצורך הקבוע בשמש-במקום השרוי בתנאי קיץ במשך רוב ימי השנה. מקום שאינו עומד בשני תנאים אלו אינו מתאים להקמת מגדל שמש.

חסרון נוסף הוא חוסר יעילותו: שטח קרקע למגה-ואט חשמל ומחיר למגה-ואט חשמל. לדוגמה, בשביל להפיק 528 מגה-ואט כמו בתחנת הכוח רידינג ידרשו 29 קמ"ר - קרוב לשטח העיר תל אביב-יפו.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]