» «
אנרגיית השמש
איך מפיקים אנרגיה מקרני השמש?



קרני השמש יכולות לשמש לייצור חשמל. תאים סולאריים קולטים את קרני השמש ומייצרים מהן חשמל.

בשנים האחרונות, מתקינים אנשים רבים על גג ביתם קולטים סולאריים ומייצרים חשמל. את החשמל הם מוכרים לחברת החשמל. כך ניתן לייצר חשמל נקי יותר ולחסוך עשן וזיהום אוויר משריפה של הנפט או הפחם, היקרים והמזהמים יותר.


הנה סרטון שמראה כיצד קרני השמש יכולות לייצר אנרגיה חשמלית:

http://youtu.be/YzbtvGmOYZQ


הנה מעט ממה שתאפשר לנו בין השאר אנרגיית השמש, אם ננצל אותה כראוי:

http://youtu.be/S6QJtado9dw
דוד שמש
מי המציא את דוד השמש?



דוד שמש הוא מוצר פופולארי בבתי ישראל. הוא חוסך כסף רב על חימום המים והוא מההמצאות הבולטות בתחום הסולארי - בתחום החשוב של ניצול קרני השמש ליצירת אנרגיה.

לא רבים יודעים שמי שהמציא את דוד השמש הוא חוקר ישראלי בשם פרופסור צבי תבור מהאוניברסיטה העברית בירושלים. המדען הישראלי, שעלה לארץ מאנגליה בתחילת שנות ה-50, החליט להתרכז במחקר שילמד כיצד ניתן לנצל את מקורות האנרגיה הטבעיים שקיימים בארץ. הוא התמקד במחקר על אנרגיה סולארית וכיצד ניתן לנצלה לשימושים הכרחיים.

ממצאיו של צבי תבור הובילו להמצאת דוד השמש הסולארי, שאי אפשר כיום לדמיין בניין ישראלי ורבים מהבתים בעולם בלעדיו.


הנה סיפורו של צבי תבור מפיו:

http://youtu.be/9j8jAMR80jE?t=18s
פאנלים סולאריים
איך פועלים פאנלים סולאריים?



רבים כבר יודעים שבניגוד לייצור חשמל מנפט וגז, שיש אותם בכמות מוגבלת בעולם ושייצור חשמל מהם נעשה בתהליכים הרסניים לכדור הארץ, ייצור חשמל מקרני השמש הוא טוב הרבה יותר.

פאנלים סולאריים (solar panels), אותם לוחות סולאריים שעל הגג או במקומות שונים לייצור חשמל, מאפשרים ליצור חשמל זול, בריא ורב,שאינו מבזבז משאבים מתכלים ואינו מזהם את כדור הארץ.

ייצור חשמל על ידי תאים סולאריים מבוסס על אפקט פוטו-וולטאי, ההופך את קרני השמש לחשמל. האפקט הזה מדבר על אור הפוגע בתא פוטו-חשמלי, שמורכב מחומרים המאפשרים להמיר את קרינת השמש לאנרגיה חשמלית. חיבור מוליכים חשמליים לשני החומרים הצמודים הללו ממיר את האנרגיה הזו לזרם חשמלי.

מבחינה מדעית, אם נפשט את התהליך, ייצור חשמל בשיטה זו מתבסס על כך שפגיעה בסיליקון, של פוטונים בעלי אנרגיה, המצויים בקרני השמש, גורמת למטענים חיוביים ושליליים, המצויים בחומר, לעבור ממצב סטאטי למצב דינאמי וליצור זרם חשמלי. אחרי המרה לזרם חילופין שמשמש ברשת החשמל של חברת החשמל, משמש החשמל הזה במערכת החשמל הרגילה.

אז התאים הסולאריים קולטים את קרני השמש, שעומדות לרשותנו בכמות לא מוגבלת, ומייצרים מהן חשמל. בכך הם מאפשרים לייצר חשמל נקי ובריא יותר, לחסוך ים של אנרגיה הדרושה להפקת נפט וגז מהאדמה ולמנוע עשן וזיהום אוויר משריפה של הנפט או הפחם, היקרים והמזהמים יותר.


כך מייצרים חשמל בפאנלים סולריים (מתורגם):

https://youtu.be/xKxrkht7CpY


כך פועל פאנל סולארי:

https://youtu.be/H0PaPTVhpjo


כך יכולות קרני השמש לייצר אנרגיה חשמלית:

http://youtu.be/YzbtvGmOYZQ


ומעט ממה שתאפשר לנו בין השאר אנרגיית השמש, אם ננצל אותה כראוי:

http://youtu.be/S6QJtado9dw
דרך סולארית
מה יהיו הדרכים הסולאריות?



דרך סולארית (Solar road) היא רעיון "פורץ דרך", לדרך, שלכל אורכה תהיה מורכבת מפאנלים סולאריים, לוחות הקולטים את אור השמש וממירים אותו לחשמל. על הלוחות הסולאריים הללו ניתן לצעוד ולנסוע עם מכוניות ומשאיות, הם אינם נשברים בקלות, שכן הם מצופים בזכוכית מחוסמת שחוזקה הוא גדול בהרבה מאספלט של כבישים, מבטיחים לשרוד מיליארדי שנים ויש להם יתרונות שונים נוספים.

למשל העובדה שהם יכולים לכלול נורות לד, שיאירו את הדרך לכל אורכה, או החימום שמותקן בהם, בכדי למנוע הצטברות של שלג וקרח על הכביש בחורף. יש בהם יכולות תקשורת, בינם לבין עצמם, בינם לבין מרכזי בקרה ועם מכוניות שנוסעות עליהם.


הנה טכנולוגיית הדרך הסולארית:

https://youtu.be/YQba3ENhlKA


הטכנולוגיה:

https://youtu.be/qlTA3rnpgzU


בצרפת היו הראשונים לסלול דרך סולארית:

https://youtu.be/9PoHXscWdGM


ועוד אחד:

https://youtu.be/OB6GwUvYmD8


הנה יזמים שעובדים על דרכים סולאריות, גם במגרשי חנייה:

https://youtu.be/RMhorNKMXVQ


והחברה הזו כבר פיתחה את הקולטים הסולאריים כך שיציגו תמרורים וצבעים על הדרך:

https://youtu.be/-n7R6I5Q5uY

אנרגיית השמש

חשמל בחלל
איך בעתיד ייצרו חשמל בחלל?



האנרגיה הסולארית בכדור הארץ הולכת והופכת שימושית. ככל שמחירי הדלק עולים והעולם פחות ופחות מעוניין להיות תלוי בדלק, גדל הרצון לנצל את השמש לייצור של חשמל זול ונקי לסביבה. בשנים האחרונות חוקרים יותר ויותר את האפשרות לייצר אנרגיה סולארית מהחלל.

היתרונות בהוצאת הלוחות הסולאריים לחלל הם גדולים ואפשר לסכם אותם בקיצור בכך שאין שום דבר שמפריע לקרני השמש וחוסם חלק מהן, בדרך אל הלוח הסולארי שימיר אותן לחשמל. לא עננים, לא אטמוספרה ולא שום דבר - הדרך פנויה להפקת כמות האנרגיה המירבית.

מערכות חשמל סולארי חללי (Space Solar Power או SSPS) יוכלו לקלוט את קרני השמש ולהמירן לאנרגיה. את האנרגיה ישדרו המערכות החלליות לתחנות קליטה על פני כדור הארץ, בצורה של קרני לייזר או מיקרוגל. שם הן יומרו לחשמל, שישמש לתאורה, חימום ושאר השימושים האנושיים בחשמל.

ביפאן עובדים על תחנה כזו במסגרת תכנית החלל שלהם הנקראת JAXA. הם מבטיחים שעד 2030 תוצב תחנת הכוח החללית הראשונה בחלל ותחל לעבוד. סין כבר הודיעה שתקדים גם היא לעשות זאת וכבר ב-2025 היא מתכוונת למקם חווה סולארית בחלל.


כך ניתן לייצר חשמל בחלל בעתיד בטכנולוגיית SSPS, מה שסין עומדת לעשות בקרוב:

https://youtu.be/zrO3OZ92Znc


הנה הסבר של הרעיון:

https://youtu.be/y2eQfpXQeTQ


כך תשודר האנרגיה שתצטבר בתחנת החלל אל תחנת הממסר שעל כדור הארץ ומשם אל הערים הגדולות והישובים:

https://youtu.be/BoxXlF9mepU


וגם כאן:

https://youtu.be/vJcev0Jq3Ig


ומודל של תחנות כוח חלליות שיעבירו חשמל כדי להאיר ערים שלמות על פני כדור הארץ:

https://youtu.be/MrVyr-ndElw
כבשן סולארי חללי
כיצד ירוכזו קרני השמש מהחלל וייצרו חשמל?



קרני שמש חוצות את האטמוספירה בדרכן אל כדור הארץ. קולטי שמש סולאריים שפותחו עם השנים יודעים להמיר את הקרניים הללו לחימום מים וליצירת קיטור שמפיק חשמל. אך אותה אטמוספירה בולמת לא פעם את הקרניים, בשל מזג האוויר המעונן, בגלל זיהום אוויר וכדומה.

אחד הרעיונות החדשניים ליצירת חשמל בעתיד הוא העלאת כבשן סולארי לחלל, שימוקם מחוץ לאטמוספירה. הכבשן הסולארי החללי (Space solar furnace) ירכז את קרני השמש ויכוון אותן לנקודה אחת על פני כדור הארץ, שבה תצטבר אנרגיה השווה לאנרגיה המופקת מ-5000 שמשות. כך יופק חשמל רב וירוק, השומר על הסביבה ושאין לו סוף.

העקרון של כבשן החלל דומה לזה של קרן המוות העתיקה, שהמציאו היוונים הקדמונים. הדמיון הוא בשימוש באלפי מראות שיכפילו את הכוח של קרני השמש הפוגעות, על ידי כיוון של כולן אל נקודה אחת בכדור הארץ וצבירת האנרגיה העצומה בנקודה זו, כך שתגיע לטמפרטורות עצומות, שיומרו לחום ואנרגיה.


הנה התכנית ליצירת הכבשן הסולארי בחלל:

https://youtu.be/vJcev0Jq3Ig


על השיטה יש עדיין הרבה מחשבות, אבל העיקרון של ריכוז קרני השמש והמרה שלהן לאנרגיה, מוסכם:

https://youtu.be/iIXI_pl-Akk


הנה הדגמה של ריכוז הקרניים לעבר חומרים שונים:

http://youtu.be/TtzRAjW6KO0
רחפן סולארי
האם רחפן סולארי יוכל להשאר שנים באוויר?



אחד התחומים הטכנולוגיים והלוהטים כיום הוא עולם הרחפנים. אלו צצים בכל פינה, נמכרים כמו לחמניות וצפויים למלא לא מעט משימות בשנים הבאות.

אבל אחת הבעיות המעיקות על הטכנולוגיה המבטיחה הזו היא אספקת האנרגיה לרחפן. הסוללות של ימינו כבדות ומסורבלות ופשוט לא ניתן להחזיק רחפנים למשך זמן רב באוויר. הפתרון, ודאי כבר הבנתם, יוכל להיות רחפן סולארי. רחפן שישתמש בקרני השמש יוכל לקבל מקור אנרגיה חינמי, ירוק וזמין כמעט תמיד. אם הוא יעלה גבוה מספיק, הוא יוכל להיחשף לקרני השמש לאורך שעות ארוכות ביממה, מכיוון שהוא ישהה מעל לעננים.

פייסבוק וגוגל מתחרות ביניהן מי תציב רחפנים סולאריים שישהו באוויר למשך שנים ארוכות ויספקו אינטרנט לכל העולם. גם חברות תעופה, כמו בואינג, מפתחות מזל"טים ורחפנים שייתכן ולא יצטרכו לנחות כלל ויחליפו לוויינים יקרים במשימות תקשורת ומחקר שונות.


הנה הרחפנים הסולאריים שמפתחות פייסבוק וגוגל לשנים ארוכות של שהייה באוויר:

https://youtu.be/dVVif1UrcBI


לחברת בואינג כבר יש פטנט על רחפן שכזה:

https://youtu.be/5Evuxtg927Y


רחפן סולארי שבנו כמה חבר'ה לבד:

https://youtu.be/bJPplmWb-vI


רחפן סולארי בצורת מזל"ט, שיכול כבר היום לשהות שעות רבות ברציפות באוויר:

https://youtu.be/pbNEeAAiIKk
כבשן סולארי
מה זה כבשן סולארי?



כבשן סולארי (solar furnace) הוא מתקן שמרכז את קרני השמש כדי להפיק טמפרטורות גבוהות. כדי ליצור כבשן סולארי בונים מבנה הכולל מערך גדול של מראות או מראה פרבולית אחת, שמרכזים את האור על נקודת מוקד קטנה. ריכוז האור בנקודת המוקד יכול להביא את הטמפרטורה בה עד ל-3,000 מעלות צלזיוס.

החום העצום שנוצר בנקודת המוקד של הכבשן הסולארי משמש כדי לחמם מים למערכות חימום מרכזי בארצות קרות, להתיך מתכות כמו פלדה או להפעיל טורבינה להפקת חשמל.

הכבשן הסולארי הגדול בעולם הוא הכבשן הסולארי בגובה 9 קומות שנבנה ב-1970 באודילו שבהרי הפירנאים בצרפת. קראו עליו באאוריקה בתגית "הכבשן הסולארי באודילו".

כיום בונים בעולם יותר מגדלים סולאריים, שבנויים על עיקרון דומה, אבל בצורה חסכונית וקלה יותר להפקת אנרגיה.


הנה הכבשן הסולארי באודילו שבצרפת:

http://youtu.be/k9YfyzJ7S8Q


צבע סולארי
מהו הצבע שיהפוך משטח צבוע לסולארי?



צבע סולארי (Solar paint) הוא החלום של שוחרי הסביבה ויוכל להיות גם הפתרון שיספק לנו בעתיד אנרגיית שמש חינמית בכמויות וללא הגבלה. נסו להזכר כמה יקר להתקין דוד שמש וכמה יקרים קולטי השמש שלו..

באוניברסיטאות שונות וסטרטאפים ירוקים מפותחים בשנים האחרונות צבעים שיכולים להפוך כל משטח לתא סולארי. במילים אחרות, שיהפכו את קרני השמש לאנרגיה חשמלית. חלקם מבוססים על ננו-חלקיקים המכונים "נקודות קוונטום", שיאפשרו את התכונות הנדרשות להמרת אור לאנרגיה.

היתרון ברור. אנרגיה שמקורה בשמש היא אנרגיה מתחדשת, חינמית ודי קבועה בימים שאינם ימי החורף הקשים. נסו לחשוב כמה טפשי זה להשתמש בחשמל, שמקורו בפחם או בגז מתכלים, בארץ חמה עם כל כך הרבה ימי שמש.

החוקרים מעריכים שבעתיד יהפוך הצבע הסולארי הזה למוצר מסחרי ושווה לכל נפש ויאפשר להפוך כמעט כל משטח למקור אנרגיה בריא וירוק.


מדען מסביר את הצבע הסלולארי של העתיד:

https://youtu.be/upI7QJis3bY


וגם סטארטאפ ישראלי מפתח מוצר דומה:

https://youtu.be/4R8-ylw0Hf4


וספריי סולארי

https://youtu.be/vLTak-gY2jM
מהו המגדל הסולארי?



"מגדל השמש", תחנת כוח תרמו-סולארית, או המגדל הסולארי (Solar tower), הוא מגדל שתפקידו לנצל את אנרגיית השמש להפקת חשמל. סביב המגדל הסולארי מוצבות אלפי מראות קעורות, העוקבות אחרי השמש (הליוסטטים) כל הזמן, קולטות את אורה ומרכזות את הקרניים לעבר המגדל.

במרכז המגדל הסולארי מומרת האנרגיה העצומה שנאגרת מקרני השמש לקיטור, שמיוצר מחימום המים ומומר לאחר מכן לחשמל.

תפוקת המגדל הסולארי משתנה בהתאם למספר ההליוסטטים, כלומר המראות ששולחות אליו את קרני השמש. יש מגדלים סולאריים שמסביבם מוצבים עשרות אלפי מראות מתכווננות כאלה.

בשנים האחרונות הוקמה בנגב תחנת הכוח התרמו-סולארית הגדולה ביותר בעולם.


הנה מגדל סולארי שהוקם בנגב בכדי לייצר חשמל באמצעות כוונון של קרני השמש:

https://youtu.be/EUOfpgVDqdM


הסבר בעברית של תחנת הכוח התרמו-סולארית העצומה שבנגב:

https://youtu.be/n7e65NONaME


אולי הפתרון הוא מגדלים סולאריים בגובה של קילומטר:

http://youtu.be/0tWlP0knKQU


הנה ההסבר המדעי של המגדלים הללו:

http://youtu.be/2japP5d0qCI


הנה דגם שמסביר את זה יפה:

http://youtu.be/rMMlmqohOJs


דיון על הטכנולוגיה של המגדלים הסולאריים:

http://youtu.be/8sLej0oD1Ak


והחווה הסולארית הגדולה Ivanpah בשמדבר מואבי בקליפורניה:

https://youtu.be/JHNPKue1lyo
מהם מפרשי השמש שבחלל?



כבר בשנת 1920 הגה מהנדס הרקטות הסובייטי פרידריך זנדר את הרעיון הנועז והחדשני שחלליות בעתיד יוכלו לטוס באמצעות הנעה חללית שמבוססת על לחץ קרינה. הרעיון היה ונשאר פשוט - מפרש שמש שיוצמד לחללית יאפשר לה לאגור קרינה מאור השמש וליצור את האנרגיה הנחוצה למסעות ארוכים בחלל.

מפרש השמש הוא משטח גדול, ממש כמו מפרש, שנהדף כשפוגעת בו קרינה של כוכב וההדף הזה הוא המטיס אותו ואת החללית שאליה הוא מוצמד. ממש כמו מפרש רוח, תוכל החללית לשייט בין כוכבים, בעזרת מפרשי השמש שלה.

במשך כמעט מאה שנים, נשאר מפרש השמש רעיון תיאורטי, אך בשנים האחרונות הטכנולוגיה הגיעה ליכולות של ממש בייצור של מפרשי שמש שמספקים מספיק אנרגיה למעוף בחלל. הניסויים שנעשו במסלול ארץ נמוך, נחלו הצלחות מסוימות. על אף שהחללית קוסמוס 1 ששוגרה ב-2005 אבדה בחלל, בלי קשר למפרש השמש שלה, שוגרו שוב מפרשי חלל והביאו חלליות עד לכוכב נוגה.


הנה מפרשי השמש של החלליות שהוצעו כבר בשנות ה-70:

https://youtu.be/-cEXKu_Onlk


כך יישלח לחלל מפרש שמש כזה:

https://youtu.be/r1uJTzGoM14


הנה הסבר של ההגיון במפרשים הללו:

https://youtu.be/8LmePYdraoU


הנה תכניות מוקדמות של המפרשים לשמש:

https://youtu.be/FPlZ0MNHerw


והחללית "הליוס" שמתוכננת לטוס עם מפרש שמש אל מחוץ למערכת השמש:

http://youtu.be/4F97NdwvmUM


והנה התכניות ללוויינים עם מפרשי שמש, שישלחו אנרגיה לכדור הארץ:

http://youtu.be/3JLczDmRneE


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.