אנו יודעים שמבין סוגי האנרגיה המתחדשת הקיימים בעולם, סולארית היא המתקדמת והמוכרת ביותר. המקום שבו אנרגיה סולארית הופכת לאנרגיה חשמלית כדי שתוכל להשתמש בה הוא ב מפעל פוטו-וולטאי. ישנם סוגים רבים ושונים של תחנות כוח פוטו-וולטאיות ולכל אחת יש את המאפיינים והיכולות שלה.
במאמר זה אנו הולכים לספר לכם על המאפיינים של מפעל פוטו-וולטאי, הסוגים הקיימים והיתרונות שיש להם ביחס למפעלי הפקת אנרגיה המבוססים על דלקים מאובנים.
מאפיינים של מפעל פוטו-וולטאי
תחנה פוטו-וולטאית היא תחנת כוח המשתמשת באפקט הפוטו-וולטאי כדי להמיר אנרגיה סולארית לאנרגיה חשמלית. האפקט הפוטו-וולטאי מתרחש כאשר פוטונים פוגעים בחומר ומצליחים לעקור אלקטרונים, ויוצרים זרם ישר.
מפעל פוטו-וולטאי זה בעצם מורכב ממודולים פוטו-וולטאיים וממירים. פאנלים פוטו-וולטאיים אחראים להמרת קרינת השמש. בתורו, המהפך ממיר כוח זרם ישר להספק זרם חילופין עם מאפיינים דומים לאלו של רשת.
במערכת סולארית מסוג זה מוזרק כל החשמל שנוצר לרשת החלוקה. פעולה זו מובילה לביצועים טובים יותר של המכשיר, שכן כל האנרגיה שנוצרת בדרך זו משמשת.
המפעל הפוטו-וולטאי הגדול בעולם הוא Bhadla Solar Park בהודו בהספק מותקן של 2.245 MW. העלות הכוללת של ההתקנה היא 1.200 מיליון יורו. אנרגיה פוטו-וולטאית נחשבת למקור אנרגיה נקי מכיוון שאינה מייצרת גזים מזהמים.
מרכיבים עיקריים
הרכיבים העיקריים שכל סוג של מפעל פוטו-וולטאי חייב להיות, ללא קשר לסוגו, הם הבאים:
- פנלים סולאריים: לוחות פוטו-וולטאיים הם עמוד השדרה של מפעל מסוג זה. הם מורכבים מתאי פוטו-וולטאיים הלוכדים אנרגיה מאור השמש וממירים אותה לחשמל זרם ישר.
- הופכים: החשמל שנוצר על ידי פאנלים סולאריים הוא זרם ישר, אך רוב המכשירים והמערכות החשמליים משתמשים בזרם חילופין. הממירים הופכים חשמל מזרם ישר לזרם חילופין, מה שהופך אותו לתואם לשימוש ביתי ושילוב ברשת החשמל.
- מבני תמיכה: פאנלים סולאריים מותקנים על מבנים שנועדו לשמור אותם במקומם, להבטיח את הכיוון הנכון שלהם לכיוון השמש ואת ההגנה שלהם מפני תנאי מזג אוויר קשים.
- מערכת אחסון (אופציונלי): חלק מהמפעלים הפוטו-וולטאיים יכולים לשלב מערכות אחסון אנרגיה, כגון סוללות, כדי לאחסן עודפי חשמל שנוצרו במהלך היום ולהשתמש בו בלילה או בזמנים של קרינת שמש נמוכה.
- מגדל מזג האוויר. זה המקום שבו מנתחים תנאים מטאורולוגיים שונים כדי לקבוע את כמות קרינת השמש שנקלטת או צפויה להתקבל.
- קווי תחבורה. הם הקווים המובילים אנרגיה חשמלית למרכזי הצריכה.
- חדר בקרה: היא מופקדת על הפיקוח על המקום שבו פועלים כל האלמנטים של המפעל הפוטו-וולטאי.
אחד ההיבטים הבסיסיים של תחנות כוח פוטו-וולטאיות הוא שיש למדוד את הרכיבים החשמליים כדי לקחת בחשבון עליות אפשריות בהספק המותקן של המפעל בעתיד.
סוגי תחנות כוח פוטו-וולטאיות
כפי שציינו בעבר, ישנם סוגים שונים של מפעלים פוטו-וולטאיים בהתאם לביקוש, הספק החשמלי ועוד היבטים רבים שיש לקחת בחשבון. בואו נראה מהם הסוגים העיקריים שקיימים:
- מפעלים פוטו-וולטאיים מבודדים: מפעלים אלו ממוקמים באזורים מרוחקים בהם אין גישה לרשת החשמל הקונבנציונלית. הם משתמשים בפאנלים סולאריים לייצור חשמל ומאחסנים אותו בסוללות לשימוש מאוחר יותר. הם אידיאליים ליישומים כגון בתי חווה, תחנות מזג אוויר או משואות ניווט.
- תחנות פוטו-וולטאיות המחוברות לרשת: מפעלים אלו מחוברים למערכת חלוקת החשמל הקונבנציונלית. הם מייצרים חשמל בקנה מידה גדול ומזינים אותו ישירות לרשת, ומאפשרים להפיץ אותו לצרכנים. מרכזים אלו יכולים להיות משני סוגים:
- תחנות כוח פוטו-וולטאיות בקנה מידה גדול: המכונה גם תחנות כוח סולאריות בשדה פתוח, הן מורכבות ממספר רב של פאנלים סולאריים המסודרים על פני שטח גדול. הם יכולים לכבוש שטחים לא כבושים, כמו מדבריות או אזורים כפריים, ולייצר כמות משמעותית של חשמל.
- מפעלים פוטו-וולטאיים על גגות: תחנות כוח אלו מותקנות על גגות מבני מגורים, מסחר או תעשייה. הם משתמשים בשטחים הפנויים על הגגות כדי לייצר חשמל ולהזין את הצריכה הפנימית או אפילו להזרים אנרגיה עודפת לרשת החשמל.
- מפעלים פוטו-וולטאיים צפים: צמחים אלו בנויים במקווי מים, כגון אגמים או מאגרי מים. פאנלים סולאריים צפים על פני המים ומייצרים חשמל. לגישה זו מספר יתרונות, כגון שימור קרקע, אידוי מים מופחת ותפוקות גבוהות יותר בשל השפעת הקירור של המים.
- מפעלים פוטו-וולטאיים ניידים: מפעלים אלו מיועדים להובלה ולפריסה במקומות שונים בהתאם לצרכים. הם משמשים בדרך כלל במצבי חירום או באזורים זמניים שבהם נדרש חשמל, כגון קמפינג או אירועים בחוץ.
כיצד פועל מפעל פוטו-וולטאי
בחדר הבקרה מפוקחים על פעולת כל ציוד המפעל. בחדר הבקרה הוא מקבל מידע ממגדלים מטאורולוגיים, ממירים, ארונות זרם, מרכזי תחנות וכו'. תהליך ההמרה של אנרגיה סולארית פוטו-וולטאית לחשמל הוא כדלקמן:
המרת אנרגיית השמש לזרם ישר
תאי פוטו אחראים ללכידת קרינת השמש והפיכתה לחשמל. בְּדֶרֶך כְּלַל, מורכבים מסיליקון חומר מוליכים למחצה המאפשר את האפקט הפוטואלקטרי. כאשר פוטון מתנגש בתא סולארי, משתחרר אלקטרון. חשמל מיוצר בצורה של זרם ישר באמצעות סכום של אלקטרונים חופשיים רבים.
יכולת ייצור החשמל תהיה תלויה במזג האוויר (קרינה, לחות, טמפרטורה...). בהתאם לתנאי מזג האוויר בכל רגע, כמות קרינת השמש שיקבלו התאים הפוטו-וולטאיים תהיה משתנה. לשם כך נבנה מגדל מטאורולוגי במפעל הסולארי.
המרת DC ל AC
פאנלים פוטו-וולטאיים מייצרים זרם ישר. למרות זאת, האנרגיה החשמלית שמסתובבת ברשת ההולכה עושה זאת בצורה של זרם חילופין. לשם כך, יש להמיר זרם ישר לזרם חילופין.
ראשית, הספק ה-DC מהפאנלים הסולאריים מוזרם לארון ה-DC. בארון זה, הזרם מומר לזרם חילופין על ידי מהפך מתח. לאחר מכן הזרם מועבר לארון AC.
הובלה ואספקת חשמל
הזרם המגיע לארון AC עדיין לא מוכן להזין את הרשת. לכן, האנרגיה החשמלית שנוצרה עובר דרך מרכז הסבה בו הוא מותאם לתנאי ההספק והמתח של קווי ההולכה לשימוש במרכז הצרכנים.
אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על איך הוא מפעל פוטו וולטאי ועל המאפיינים שלו.