הקואופרטיב לאנרגיות מתחדשות

כל האמת על יצור חשמל מקרינת השמש

המונח "אנרגיה סולארית" הפך בתקופה האחרונה למילת קסם, כולם דנים בהתקנת פאנלים סולאריים וחברות רבות מפרסמות ועוסקות בנושא.
על מנת שנוכל להבין יותר טוב מה אפשרי ומה הפוטנציאל של ניצול אנרגיה זו - יש להבין כמה מושגי יסוד.
המסמך מעט ארוך ומפורט, אך נכתב מנקודת מבט של קורא רגיל, ונשמח לענות על שאלות שיתעוררו בנושא ( מייל).

האפקט הפוטו-וולטאי

בבסיסה של הטכנולוגיה עומד העיקרון המדעי הבא (אשר מוסבר בצורה הפשוטה והלא מדעית ביותר):
- השמש מקרינה על כדור הארץ אור.
- האור מורכב מ"חבילות אנרגיה" הנקראות פוטונים (אין להם מאסה, אבל יש להם אנרגיה).
- הפוטונים פוגעים באטומים של המתכת המרכיבה את הפאנל הסולארי (לרוב סיליקון) ו"מעיפים" ממנה אלקטרונים.
- הפאנל הסולארי מורכב משתי שכבות של מוליך-למחצה (סיליקון). אלקטרונים מהשכבה המוארת זורמים אל השכבה הלא מוארת ומשם אל חוטי החשמל.
לאלקטרונים מטען חשמלי. אי לכך, זרם של אלקטרונים הוא זרם חשמלי.
וכך, יצרנו חשמל מאור.

תא פוטו וולטאי

הבסיס של המערכת הסולארית הוא התא הפוטו-וולטאי (מסומן לרוב כ).

התא הפוטו-וולטאי הנפוץ ביותר בנוי משתי שכבות צורן (סיליקון) שבכל אחת עקבות של יסוד נוסף. לצורך הדגמה, בשכבת הסיליקון העליונה ישנם עקבות של היסוד ארסן. בשכבת הסיליקון התחתונה ישנם עקבות של היסוד בורון. מערכת זו מנצלת את האפקט הפוטו וולטאי והארה של התא באור השמש מייצרת חשמל.

מערכת כזו אינה דורשת תחזוקה - למעט ניקוי הפאנלים, אחת לפרק זמן, מאבק ולכלוך אשר חוסמים את אור השמש, והיא יכולה לתפקד במשך 20 שנה ואף יותר.

את הפאנלים ניתן להתקין על גג הבית או על האדמה, כאשר הם מכוונים לכיוון השמש, ולהתחיל לייצר חשמל באופן מיידי.

מערכת פוטו וולטאית

התא הבודד מייצר מעט מאד חשמל ובמתח נמוך. בכדי לייצר כמות גדולה של חשמל מרכיבים פאנלים המכילים מספר תאים, ומתקינים מספר פאנלים בכדי לכסות שטח משמעותי. את הפאנלים מחברים לממיר, מכשיר המסוגל להזין את זרם החשמל המגיע מהפאנלים אל רשת החשמל.

הממיר מעלה את המתח למתח הרשת (220V), הופך את הזרם הישר המגיע מהפאנלים לזרם חילופין, וגם מנהל את פעולת הפאנלים. לדוגמא, אם ענן עובר מעל חלק מהפאנלים ואלו מפסיקים לייצר זרם, הממיר מנתק אותם כדי שלא יכבידו על המערכת.

עבודה, הספק וחשמל

לצורך ביצוע עבודה אנו זקוקים לזרם של אנרגיה. זרם כזה נקרא 'הספק' והוא נמדד ביחידות של ואט (Watt). בהקשר לצריכת החשמל הביתית, נהוג להשתמש ביחידה קילוואט (1,000 וואט).
 - לשם המחשה, מנורת ליבון ביתית סטנדרטית (חזקה) היא בת 100 וואט. המנורות החסכוניות החדשות (CFL)נותנות את אותה עוצמת תאורה בכ-20 וואט. נורת נותנת את אותה העוצמה בכ-10 ואט בלבד.
- אם מפעילים מכשיר הצורך קילוואט אחד במשך שעה, כמות האנרגיה שנצרכה היא קילוואט-שעה, או קוט"ש.
- לשם ההמחשה, מחזור של מכונת כביסה ביתית צורך כקוט"ש.

חשבון החשמל מציין את הצריכה החודשית במונחים של קילווואט-שעה. נכון לסוף 2009, התעריף הוא כ 50 אג' (כולל מע"מ) עבור כל קילוואט-שעה.

מכירת חשמל מאנרגית השמש לחברת החשמל

ביצור חשמל מאנרגית השמש, למעשה אין קשר ישיר בין החשמל שנצרך בבית לבין החשמל המיוצר על ידי מערכת הפאנלים הפוטו-וולטאים. אם ברצונך ליצר חשמל לצריכה עצמית יש להתקין מערכת אגירה (סוללות) יקרה, והמשך מסמך זה כלל לא רלוונטי למקרה זה.

אנחנו דנים רק בחשמל הנמכר לחברת החשמל, אשר חייבת לרכוש מהיצרן את החשמל על פי חוק, וזאת ללא כל קשר לצריכה העצמית של היצרן.

נכון לסוף שנת 2009, התעריף אותו משלמת חברת חשמל ליצרן הפרטי עבור החשמל אותו הוא מיצר הוא 1.97 ש"ח לכל קוט"ש (פי 4 בערך מתעריף צריכת החשמל!). התעריף צמוד למדד ומרגע שנקבע הוא מובטח לעשרים שנה, אך היות ומחירי המערכות יורדים, המחיר יורד בכל שנה למצטרפים חדשים. כלומר יצרן שיחתום עכשיו יקבל 1.97 צמוד למדד מובטח לעשרים שנה, יצרן שיחתום שנה הבאה יקבל תעריף נמוך יותר, אך שוב צמוד למדד לעשרים שנה.

חישוב כדאיות יצור חשמל פרטי

חישוב זריז ופשוט לכדאיות ייצור חשמל פרטי, יעשה לפי הפרמטרים הבאים:

 - על המחיר של הפאנלים הפוטו-וולטאים נוסיף את העלויות החד-פעמיות הקשורות בהקמת המתקן, כגון: הובלה, התקנה, ציוד נלווה (ממיר) וכו'. נקבל מחיר של מה שנהוג לכנות אותו "וואט מותקן".
- הרווח המתקבל תלוי בכמה וואטים מותקנים יש (שטח הפאנלים) וחוזק השמש – אשר משתנה לאורך השנה ותלוי במיקום הגיאוגרפי. בממוצע ארצי ניתן להתייחס לערך של 1,600 קווט"ש לקילו ואט מותקן, אך בהתקנה ממשית יש בודאי להתייחס למיקום הגאוגרפי.
- כעת, נוריד אחוז מסויים מהרווח עבור עלויות הנמשכות לכל אורך חיי המערכת (השכרת גג, מס על הרווחים, תחזוקה, החלפת ממירים, חיבור מונה ביטוח וכו'), על מנת לקבל מה שנהוג לכנות אותו "מחיר רץ". על מנת להקל על החישוב נתייחס לערך של 10% כמחיר רץ.

לשם הדוגמה: (נתונים מתייחסים למערכת המפיקה 50 קילוואט)
- עלות מערכת: 800,000 ש"ח
- שטח המערכת: כ 500 מטרים רבועים – חייב להיות מותקן על גג מבנה.
-הוצאות חד-פעמיות
- עלות חיבור מונה: 1,250 ש"ח
- החלפת ממיר בשנה ה 12 – 70,000 ש"ח

 הוצאות שוטפות שנתיות:
- ביטוח: 4,250 ש"ח
- תחזוקה (ניקוי): 7,500 ש"ח
- ממיר לחברת חשמל: 121 ₪
- יש לזכור שהרווחים ממוסים (יש פטור לאדם פרטי למערכת של 4 קילואט בלבד)
- התפוקה השנתית הצפוייה במרכז הארץ: 80,000 קוט"ש, לפי 1,600 קוט"ש לכל קילוואט מותקן.
- תעריף חברת חשמל: 1.97 ש"ח לקוט"ש – צמוד למדד.
- זרם תקבולים צפוי: 150,000 ש"ח בשנה.
- החזר השקעה ממימון עצמי 7-8 שנים.

כל זאת ללא התיחסות לבלאי ולבעיות הקשורות לספק המערכת, כפי שפורסם לא מזמן בעיתונות.

סיכום

בהפעלת מערכות סולריות פרטיות יש לקחת בחשבון שחקנים נוספים כגון הרשות המקומית ומינהל מקרקעי ישראל. המנהל קבע שהתקנת מערכות סולאריות על קרקע, תחייב שינוי יעוד הקרקע (תהליך ארוך, קשה ויקר). מצד שני, המנהל לא מתנגד להתקנת מתקנים על גגות בתים.

על מנת לסבך את התמונה, נציין כי לא כל רשות מקומית מעודדת התקנה של מערכות על גגות. ישנן רשויות שמנסות לקדם את הנושא, כמו בנגב, וישנן רשויות שמתייחסות לכך כמו לעוד פרה חולבת של מיסים.

על פי הנחיות רשות החשמל צרכן פרטי יכול להתקין מערכת שיכולה לייצר עד 15 קילו וואט (ששטחה כ 150 מטרים רבועים). בעל עסק יכול להתקין מערכת שיכולה לייצר עד 50 קילו וואט (ששטחה כ 500 מטרים רבועים). לאחרונה הסתיימה המכסה לתקצוב מערכות של 50 קילו ואט.

נספחים

כמות קרינה צפויה ממוצעת לפי חודשי השנה

תחזית החזר השקעה