אנרגיה סולארית

יעילות הפקת חשמל מאנרגיית השמש

שטף האנרגיה הנקלט בכדור הארץ מן השמש (הקבוע הסולארי) הוא 1,366 ואט למ"ר בתנאים מיטביים, כלומר בקו המשווה, בצהרי היום, ללא עננות ובנקודת ההיפוך. היעילות של תא פוטו-וולטאי היא כ-10%. מקובל שלאורך היממה ועונות השנה ניתן להפיק 20 עד 30 ואט בממוצע לכל מ"ר. לשם המחשה, שדה סולארי של דונם אחד יפיק כ-20 קילו-ואט בממוצע לאורך היממה ועונות השנה המהווים 1/350,000 מתפוקת החשמל הכוללת בישראל.

עלויות הפקת חשמל סולארי

בשנים האחרונות חלה התקדמות טכנולוגית מהותית וכן ירידה של מחירי הפאנלים הסולאריים
.
במכרז שנערך ב 2019 בישראל, לייצור אנרגיה סולארית משדות גדולים (חוות סולאריות), כשהקריטריון המרכזי לזכייה הוא המחיר הנמוך, ההצעה הזוכה נקבעה על 15 אגורות לקוט"ש, מחיר זה נמוך ב 90 אחוז לעומת מכרזים דומים מלפני עשור.
מחיר זה אף נמוך לעומת הפקת חשמל מזהמת, לדוגמה עלות של 27 אגורות עבור ייצור חשמל בגז טבעי.
ירידת המחירים בצד ההתפתחות הטכנולוגית תאפשר לעמוד ביעד שקבעה הממשלה לאספקת האנרגיה ממקורות מתחדשים כשמש ורוח — 10% עד סוף 2020 והיעד ל–2030 עומד על 17%.

בישראל

ניצול אנרגיית השמש בישראל מתייחס לשימוש של אנרגיה סולארית בישראל, שהתחילה כבר מימיה הראשונים של הקמתה. בשנות החמישים פיתח לוי יסער דוד שמש כדי לטפל במחסור האנרגיה של המדינה החדשה. ב-1967 אחד מכל עשרים משקי בית כבר חימם את מימיו בעזרת השמש וכ-50,000 דודים נמכרו. במשבר האנרגיה העולמי פיתח צבי תבור אב טיפוס של דוד שמש סולארי. דודי השמש בישראל כיום מבוססים על אב טיפוס זה וקיימים בכ-90% של משקי הבית. מהנדסים ישראלים היו בחוד החנית של טכנולוגיית האנרגיה הסולארית וחברות ישראליות עבדו על פרויקטים מסביב לעולם.
ללא עתודות נפט ויחסים רעועים עם שכנותיה העשירות בנפט, חיפוש אחר מקור יציב של אנרגיה הוא בראש סדר העדיפויות הלאומי של ישראל. הטכנולוגיה הסולארית בישראל התקדמה לנקודה בה היא כמעט עלות תחרותית לדלק מאובנים.]
השכיחות השנתית הגבוהה של השמש בנגב דרבנה תעשיית מחקר ופיתוח סולארית בעל שם עולמי.
אף שבישראל ישנו מחקר ופיתוח ער ומתקדם, היישום של שימוש במקורות אנרגיה סולארים, למעט השימוש בדודי שמש, הוא עדיין מועט, אם כי לאחרונה חל שינוי בתחום - בעיקר בנושא התקנות מערכות פוטו-וולטאיות. מדינת ישראל הצהירה שהיא מעוניינת להגיע בשנת 2020 לייצור חשמל ירוק בהיקף של כ-10% מהצריכה הלאומית.
נכון לסוף שנת 2016, נראה כי מדינת ישראל לא תעמוד בהתחייבויות שלה וזאת עקב תהפוכות רבות בתחום האנרגיה הסולארית, אך עם זאת ניתן לראות התייצבות משמעותית מאוד של שוק זה בשנת 2016.

סולארי תרמי לחימום

מערכות תרמוסיפוניות, המוכרות כדודי השמש, הם פטנט ישראלי, שהצליח בקנה מידה גדול עם חקיקה מחייבת בישראל שחלה עם משבר האנרגיה של שנות ה-70. כיום חוסכים דודי השמש הפרטיים והמסחריים כארבעה אחוזים מצריכת החשמל של מדינת ישראל.
פרויקט לדוגמה בו נעשה שימוש באנרגיה סולארית לחימום מים בעזרת קולטים בשנת 2008 על ידי חברת 'כרומגן' הוא מלון PRIMA MUSIC בחוף אלמוג באילת, הכולל:140 חדרים ומטבח מרכזי. הותקנו כ-105 מטר רבוע של קולטים החוסכים 95,000 קילוואט לשנה שהיו נדרשים לחימום המים בגז. בכך נחסכת פליטת כ-18 טון CO2 בשנה. בדומה לדוד שמש ביתי נצילות האנרגיה לחימום מים היא מיטבית. החזר ההשקעה הוא כ-4.5 שנים. בית מלון נוסף באילת העושה שימוש באנרגיה סולארית הוא מלון אורכידאה, אך הוא עושה שימוש בלוחות סולאריים.

סולארי תרמי להפקת חשמל

בעבר פעלה בסמוך לים המלח תחנת כוח סולארית קטנה מסוג בריכת שמש, שהקימה חברת סולמת (מקבוצת אורמת), אך הממשלה הפסיקה את מימון הפעלתה בשל חוסר כדאיות כלכלית.
חברת לוז מירושלים הקימה בשנות ה-80 של המאה ה-20 בקליפורניה תשעה מתקנים בטכנולוגיה התרמית של קשתות פרבוליות, בשלוש תחנות כוח ובהיקף כולל של 354MW (כולל התחנה הסולארית הגדולה בעולם בהספק נקוב של 160MW והשנייה בגודלה בעולם בהספק 150MW). אף שהחברה פשטה רגל, התחנות עדיין עובדות כיום ומופעלות על ידי חברת Florida Power & Light ואף מייצרות חשמל מעבר להספק הנקוב הודות לשיפורים טכנולוגיים הכוללים קולט חדש שפותח ומיוצר על ידי חברת סולל מבית שמש. לאחרונה הוקמה חברת הזנק בשם לוז 2 (נקראת כיום "ברייטסורס תעשיות ישראל"), אשר עובדת על פיתוחים נוספים בתחום. החברה מחזיקה בתחנת כוח ניסויית במישור רותם בהספק של 4MW.
חברות סולארג'ניקס ואורמת מיבנה הקימו תחנת כוח סולארית באריזונה עם טורבינה אורגנית (ORC) מתוצרת אורמת, כמו כן הוקמו בשנתיים האחרונות תחנות בנבדה (64MW) ומספר תחנות בגודל 50MW בספרד. כיום יש תחנות נוספות בהליכי אישור והקמה בספרד וקליפורניה בהשתתפות חברת סולל (כיום סימנס).
בשנת 2001 הכריז שר התשתיות הלאומיות, אביגדור ליברמן, על הקמת תחנת כוח סולארית באזור דימונה. תוכנית זו לא יצאה לפועל. בתחילת 2004 הכריזה המועצה הארצית לתכנון ובניה על תוכנית מתאר להקמת תחנה סולארית, במסגרתה נבחר מתחם אשלים, בסמוך ליישוב אשלים שבשטח המועצה האזורית רמת הנגב. במרץ 2008 פרסם משרד התשתיות את השלב המקדים של מכרז למיון מציעים להקמת שתי תחנות סולאריות במתחם, אשר יתפרסו על שטח של כ-4,000 דונם ויספקו יחד כ-250 מגה-וואט חשמל, בהשקעה של כ-650 מיליון דולר.
בנוסף לתחנת כוח סולארית, הוצע על ידי פרופ' דן זסלבסקי מהטכניון להקים ארובת שרב בערבה. מדינת ישראל החלה להקצות שטח לעניין. נכון לסוף שנת 2007 לא נמצאו מקורות מימון להקמת הפרויקט.

מערכות פוטו-וולטאיות

פרק זה דורש שכתוב. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולשכתב אותו. הסיבה לכך: הנתונים המובאים מיושנים, הנתונים החדשים ללא מקורות ומהווים יותר משאלות לב ממציאות.
ביוני 2008 אישרה רשות החשמל תקנות העוסקות בייצור חשמל על ידי מתקנים פוטו-וולטאים. התקנות מיועדות לעידוד התקנת מערכות סולאריות ביתיות וקובעות כי יינתן תעריף הזנה מיוחד לחשמל עודף שיימכר לחברת החשמל בגובה של 2.04 שקל לקוט"ש. מכיוון שהחשמל נמכר לצרכנים במחיר של כחצי ש"ח לקוט"ש, מדובר בסבסוד של כ-1.54 ש"ח לקוט"ש. מכסות נוספות שפורסמו מאז, הציעו תעריף נמוך יותר הנובע מירידת עלויות הקמת המתקנים הסולאריים. כיום תעריף ההזנה המוצע, נע בין 27 אגורות ל 37 אגורות. במרץ 2013 פרסמה רשות החשמל הסדר בשם "מונה נטו" המאפשר לצרכני חשמל להוריד את חשבון החשמל באמצעות ייצור עצמי של חשמל מאנרגיה סולארית. הסדר זה מבשר עידן חדש שבו ניתן לייצר באופן כלכלי חשמל מאנרגיה מתחדשת ללא סובסידיה.
נכון לסוף 2015 הותקנו בישראל יותר מ-9300 מערכות פוטו-וולטאיות פרטיות ומסחריות קטנות ולהן כושר ייצור של כ-780 מגה וואט בסך הכל, מתוכן 200 מגה וואט הותקנו ב-2015.
החל מ-2011 חלה התקדמות בכיוון פריסת מערכות בינוניות על גגות גדולים וקרקעות, עבורן אושרה מכסה נפרדת של 350MW. סך כל ההסדרות מאפשרות שילוב של כ-1,020 מגהוואט של מתקנים סולאריים לרשת החשמל.
המתקן הפוטו-וולטאי במתח עליון הראשון שחובר לרשת ההולכה הארצית בישראל הוא אנרג'יקס נאות חובב של חברת אנרג'יקס אנרגיות מתחדשות, שדה בגודל של 37.5 מגה וואט, בעל כ-400 אלף פאנלים על פני כ-500 דונם המספק חשמל לכ-40,000 בתי אב. המתקן הוקם על גבי בריכות אידוי משוקמות של אזור התעשייה נאות-חובב ומהווה פרויקט ייחודי בעולם מבחינה סביבתית. החברה הייתה גם הראשונה בישראל לחבר מערכת סולארית על גג של מפעל במתח גבוה. נכון ל-2015, לחברה יש עשרות מערכות פוטו-וולטאיות קטנות, בינוניות וגדולות בהספק כולל של כ-45 מגה-ואט.
השדה הפוטו-וולטאי הראשון במדינת ישראל הוא "קטורה סאן" בקיבוץ קטורה של ערבה פאוור קומפני. "קטורה סאן" מורכב מכ-18,500 פאנלים פוטו-וולטאים על פני 80 דונם. תפוקת השדה הנומינאלית, בשיא תאורת השמש, תהיה 4.95 מגהוואט. בממוצע לאורך השנה ההספק הוא כ-1 מגהוואט (הוא יפיק כתשעה מיליון קוט"ש חשמל בשנה ובשנה יש 8,760 שעות). השדה מחובר לרשת החשמל הארצית ואמור לספק כ-1/12,000 מתפוקת החשמל הכוללת בישראל. במהלך עשרים השנים הבאות, קטורה סאן תחסוך הפקה של כ-125,000 טון מטרי של פחמן דו-חמצני. חברת החשמל תשלם 12 מיליון ש"ח בשנה עבור החשמל שיופק ב "קטורה סאן", מהם 7.4 מיליון ש"ח מהווים סיבסוד של החשמל הסולארי לעומת החשמל הקונבנציואלי (חברת חשמל משלמת 1.3 ש"ח לכל קוט"ש ומוכרת לצרכנים בכ-0.5 ש"ח בלי לכלול עלויות הולכה, בקרה וגביה). ההתחייבות למחיר זה היא ל-20 שנה.
פרויקטים נוספים של ערבה פאוור קומפני נמצאים בבנייה בקיבוצים ומושבים ערבה, ביניהם המושב מסלול, קיבוץ שובל, קיבוץ גרופית, קיבוץ יטבתה וקיבוץ אליפז. השדות הסולאריים העתידים לקום יהיו בעלי כח ייצור כולל של 35.5 מגה-וואט. במשך 20 שנות פעילותם השדות יחסכו יחדיו 898,000 טון מטרי של דו-תחמוצת הפחמן. בתחילת שנת 2010 השקיעה קק"ל בחברת ערבה פאוור. מדובר בהשקעה הראשונה של קק"ל בחברה עסקית, הנשלטת על ידי תאגיד שאינו ישראלי.
נכון לשנת 2016, תחום האנרגיה הסולארית חווה התייצבות ראשונית לאחר כ 8 שנים של טלטלה. שיטת מימון הפרויקטים של הייצור חשמל מאנרגיה סולארית שונה לשיטת מונה נטו. מונה נטו היא שיטה שהוגדרה על ידי המדינה שעובדת בצורה ישירה- ניתן לייצר חשמל ככמות הצריכה ולהזדכות מול חברת חשמל על הנטו. בעבר נמכר החשמל שיוצר באופן פרטי מאנרגיה סולארית בתעריפים שהוגדרו על ידי המדינה על פי מכסות. כיום נמכר החשמל שמיוצר באנרגיה סולארית בתעריף צמוד למחיר החשמל הארצי. עוד גורם להתייצבות שהורגשה בשנת 2016 הוא שינוי החקיקה וההתייחסות לאנרגיה הירוקה בעקבות קמפיינים תקשורתיים רבים של ארגון גרין פיס שהתנהלו בין 2016-2016.
שינוי החקיקה עד לשנת 2016 הוביל לפטור מפתיחת עסק ליצרן של חשמל סולארי עד להכנסה שנתית של 20,500 ₪, כלמור, כל תושב בישראל זכאי לייצר את החשמל לעצמו בדרך ירוקה. שינוי חקיקה זה הוביל להתעוררות של שוק המערכות הסולאריות הביתיות.

מרכזי מחקר בתחום הסולארי

בישראל פועלים שלושה מרכזי חקר בתחום האנרגיה הסולארית, האחד הוא המרכז לחקר אנרגיית השמש בשדה בוקר, במרכז בלאונשטיין לחקר המדבר של אוניברסיטת בן-גוריון; והשני הוא מרכז אימות לבחינת התכנותן של טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת בקטורה שבערבה, אשר הוקם ב-2010 על ידי החברה לאנרגיה מתחדשת אילת-אילות
בנוסף באוגוסט 2008 אישרה הממשלה את ההצעה בדבר מחקר, פיתוח טכנולוגיות וייצור חשמל בתחום אנרגיה סולארית בישראל. במסגרת התוכנית הקים משרד התמ"ת באמצעות לשכת המדען הראשי מרכז טכנולוגי לאנרגיה מתחדשת בערבה בהשקעה של 70 מיליון ₪ על פני 5 שנים. פעילות זאת נעשית תחת חברת 'הון הטבע' והיא ממוקמת במבנה מחקר ואנרגיה מתחדשת בערבה.