בריכת שמש

בריכת שמש היא בריכה להפקת אנרגיה סולארית.

עקרון פעולה
בריכת שמש היא בריכת מים שתוכננה למניעת איבוד חום בגלל מוליכות חום, כך שאנרגיית אור מהשמש הנספגת כאנרגיית חום במים, נאגרת בבריכה ואינה אובדת לסביבה. האמצעי העיקרי המשמש למניעת איבוד חום הוא שימוש במים במליחות גבוהה, כך שריכוז המלח  עולה ככל שמעמיקים בבריכה. מבנה זה יוצר "מלכודת חום" הגורמת לכך שהחום נאגר בבריכה וממעט להיפלט ממנה. נעשו גם ניסיונות למנוע איבוד חום בעזרת ג'ל ושיטות אחרות, אך אלו היו פחות מוצלחות.

בריכת השמש מתגברת על הבעיה העיקרית של ניצול אנרגיה מהשמש, שהיא העלות הגבוהה של הקולטים לספיגת אור השמש ודודי המים לאגירת המים החמים. בבריכת שמש, הבריכה, שעלותה נמוכה, משמשת בו זמנית לספיגת האנרגיה ואגירתו. 
בריכת שמש יכולה להיות בריכה טבעית או בריכה מלאכותית.

בבריכה רגילה חודרות קרני השמש דרך המים ונבלעות בקרקעית הבריכה. קרניים אלה מחממות את שכבת המים התחתונה, שעם חימומה הופכת לצפופה פחות. שכבת המים החמים עולה אל פני השטח ומתקררת. בבריכת שמש, שכבת המים התחתונה מלוחה יותר מהשכבה העליונה. קרני השמש מחממות את השכבה התחתונה, אולם בשל מליחות היא כבדה יותר משכבת המים המתוקים שמעליה ולא יכולה לעלות למעלה ולהתקרר. בדרך זו נצבר חום רב בשכבה התחתונה, ושכבת המים המתוקים שמעליה מהווה מעין שכבת בידוד.

דרכים שונות נוסו לניצול האנרגיה שנאגרה בבריכת השמש. בחלק מהבריכות מחממים נוזל המועבר למתקן חימום קונבנציונלי להמשך החימום וליצירת קיטור. באחרות מחממים את הנוזל לטמפרטורה גבוהה ועושים בנוזל שימוש ישיר להפקת אנרגיה. 

בבריכות לייצור חשמל, בקרקעית הבריכה מניחים צנרת המכילה נוזל. קרני השמש מחממות את תחתית הבריכה ולכן הנוזל מתחמם והופך לאדים. הצנרת מכוונת את האדים אל עבר טורבינה, המסתובבת מהלחץ הנוצר על כנפיה ומסובבת גנרטור המייצר אנרגיה חשמלית.

בישראל

החל מסוף שנות ה-50 ביצע צבי תבור מחקרים בייצור חשמל בבריכות שמש על סמך רעיונות שנהגו עשר שנים קודם לכן על ידי ד"ר משה רודולף בלוך. תבור הקים בריכה סולארית נסיונית בעין בוקק, אך עלות ייצור החשמל הייתה גבוהה בהרבה מהייצור בנפט והרעיון לא קודם. בשנת 1969 הגיש עזריאל עוזדור בקשת פטנט על שיטה להכפלת הניצולת של ברכות שמש, אך גם רעיונותיו לא הצליחו למשוך משקיעים. בשנת 1974, עם עליית מחיר הנפט בעולם, קיווה תבור להחיות את הרעיון של בריכת שמש לייצור חשמל. חברת אורמת בנתה ב-1978 בריכת שמש נסיונית בחצר המפעל ביבנה והפיקה כ-6 קילו-וואט חשמל. אורמת הקימה גם מתקן ניסיוני בעין בוקק. בריכה ניסיונית נוספת הוקמה באילת  אולם לא הפיקה חשמל.

חברת אורמת פיתחה ובנתה בסוף שנות השבעים של המאה העשרים בריכות שמש באזור צומת בית הערבה בערך קילומטר דרומית ליישוב בית הערבה. בתחילת שנות השמונים נבנתה במקום גם תחנת כוח סולארית במטרה לבחון את הטכנולוגיה ולהפעיל טורבינות לייצור נסיוני של חשמל. בתחנה הוצבו טורבינות שהוסבו לעבודה עם הבריכות הסולאריות. טורבינה אחת הייתה בהספק של שני מגה ואט בערך והטורבינה הגדולה יותר בהספק של חמישה מגה ואט. 

התחנה השתמשה בשכבה התחתונה של המים המלוחים החמים שהטמפרטורה שלהם הגיעה למאה מעלות צלזיוס ויותר כמקור חום, ואילו השכבה העליונה הפחות מלוחה ויותר קרה, שימשה כמקור למי קירור. התחנה פעלה במקום לסירוגין עד תחילת שנות התשעים של המאה העשרים. במשך השנים פורק הציוד ופורק גם המבנה ובשנים האחרונות נבזזו גם השרידים העשויים מתכת. היום נותרו במקום רק הבריכות שעדיין אוגרות מעט מי גשם וכן שרידים של יסודות הבטון של הטורבינות.

תאורטית היה אפשר להפוך את ים המלח כולו לבריכת שמש שתפיק חשמל בכמות המספיקה לצורכי מדינת ישראל.

קישורים חיצוניים
"אנרגיה בהיבט רב תחומי" מאת רמי אריאלי באתר מכון ויצמן למדע
בריכות שמש מפיקות חשמל מאת קפא"י פינס מתוך "מדע" כרך כ"ח
האור מחמם מאתר סנונית
 צילום לוויין של בריכות השמש בבית הערבה בגוגל מאפ
חיים ברק, כיצד ניתן להפיק אנרגיה סולארית מבריכת שמש?, באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי, 7 באוגוסט 2010

הערות שוליים

אנרגיה סולארית
ייצור חשמל