מגדל שמש

מגדל שמש הוא מגדל המרכז אל קולט בראשו את קרינת השמש בעזרת הליוסטטים (מראות העוקבות אחרי השמש) על מנת לחמם מים לקיטור המפעיל טורבינה לייצור חשמל. ניתן לחמם את המים ישירות על ידי מילוי קולט השמש שבראש המגדל במים, או לחמם את המים בעקיפין באמצעות חומר אחר שמסוגל לצבור יותר חוֹם, לדוגמה שמן או מלח. בשנות השמונים של המאה העשרים חברת "לוז" הישראלית פיתחה טכנולוגיה לתחנות כוח תרמו-סולאריות. ממשיכת דרכה, ברייטסורס אנרג'י, סייעה בהקמת תחנת כוח כזו במדינת קליפורניה שבארצות הברית ובישראל. 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. המגדל הופעל כשלושים שנים בין השנים 1988 ל-2017. הפרויקט הוקם על ידי פרופ' ישראל דוסטרובסקי ובניהולו של המהנדס מיכאל אפשטיין. ב-2009 נחנכה בקיבוץ סמר בערבה תחנה סולרית קטנה בהספק 100 קילווואט. התחנה של חברת AORA בשיתוף פעולה עם מכון ויצמן, הייתה בשיטת מגדל שמש על פני שטח של כ-2 דונם ובה כ-30 הליוסטטים ומגדל שמש בגובה של כ-30 מטר, שבתוכו מותקנים קולט שמש ייחודי וטורבינת גז. לאחר מספר שנים התחנה הושבתה. בתחנות הכוח באשלים פועלת תחנת כוח של חברת ברייטסורס בהספק של 121 מגהוואט בטכנולוגיה של ריכוז קרינת השמש, באמצעות אלפי הליוסטטים, אל מגדל שמש שבו מחממים מים לטמפרטורה של כ־550 מעלות צלזיוס. הקיטור שנוצר מוזרם לטורבינה ומכאן ואילך תהליך ייצור החשמל הוא ככל תחנת כוח רגילה. לאחר המעבר בטורבינה מקורר הקיטור ומוחזר למגדל כמים לשימוש חוזר; הקירור נעשה באמצעים יבשים (כלומר ללא שימוש במים) ומאפשר חיסכון במים, משאב יקר במדבר בו מוקמת התחנה. את הקיטור יכולים לייצר גם באמצעות שריפת גז טבעי כך שהתחנה תוכל לפעול 24 שעות ביממה. התחנה משתרעת על פני 3,150 דונם, ועלות הקמתה הייתה 700 מיליון דולר. על אף שעקרונית תחנות שמשתמשות במגדל שמש מסוגלות לפעול ללא בערה של דלק מתכלה, על מנת לקצר את משך החימום של דוד השמש בשעות הבוקר מארבע שעות לחצי שעה, תחנות הכוח בטכנולוגיה זו שורפות דלק בשעות הלילה, והדבר גורם לזיהום אוויר. מחירי האנרגיה של תחנות תרמו-סולריות בעלות מגדל שמש אינם תחרותיים. לדוגמה, עוד בהקמתה בשנת 2014, מחירי האנרגיה של התחנה התרמו-סולארית איוונפה לא היו תחרותיים עם מחירי האנרגיה של תחנות כוח פוטו-וולטאיות. למעשה כבר בשנת 2011 חזו חלק מהמשקיעות בטכנולוגיה שהירידה במחירי האנרגיה של תחנות פוטו-וולטאיות תהפוך את הטכנולוגיה התרמו-סולארית ללא-כדאית כלכלית. על פי מחלקת האנרגיה של ארצות הברית, בשנת 2017 בממוצע מחיר האנרגיה לקוט"ש של תחנה תרמו-סולארית בארצות הברית היה פי ארבעה ממחיר האנרגיה לקוט"ש של תחנה סולארית פוטו-וולטאית, וכמעט פי חמישה בשנת 2018, וכך גם בישראל. אנרגיה סולארית אנרגיה מתחדשת ארובת שרב מדיה וקבצים בנושא מגדל שמש בוויקישיתוף Alexander H. Slocum et al (2011). Concentrated solar power on demand. Solar Energy 85(7):1519-1529, doi 10.1016/j.solener.2011.04.010 ד"ר אבי קרייבוס, שמש שימושית, באתר ספריית מטח, ‏אפריל-מאי 1997 דורון ליברמן, מגדל השמש במכון וייצמן, באתר יוטיוב, ‏2017 "מגדל השמש" הראשון בישראל ייחנך בערבה, באתר ynet, 10 ביוני 2009 Susan Kraemer, Newly Released Data Indicates Ivanpah Gas is Under 5%, April 25, 2016 Herman K. Trabish, Ivanpah: World’s Biggest Concentrated Solar Power Tower Project Goes On-Line, Spanish Association for the Promotion of the Solar Thermal Industry, February 2, 2014 Google cans concentrated solar power project, Spanish Wind Energy Association, November 24, 2011 NREL Annual Technology Baseline (2017) NREL Annual Technology Baseline (2018) ינון יוגב, "Israeli Government Tender for Solar Energy Generation in Vast Photovoltaic Fields Connected to the National Electric Grid , באתר לקסולוג'י, 24 בנובמבר 2018. "The winners of the first two tenders acquired the opportunity to generate about 340 megawatts, at an electricity tariff of 19.8 and 19.9 agorot per kilowatt hour – more than two times lower than the Israel Electric Corporation’s rate for households. According to the IEC’s assessments, the winning tariff in the current tender will be even cheaper." אבי בר-אלי, "פשיטת הרגל שאולי תציל אתכם מקנס של 6 מיליארד שקל", באתר TheMarker‏, 29 בנובמבר 2015