מירב+צ.-+מיכל+ש.++-+אנרגיה+סולארית



toc

**__ רקע לתגלית: __**
בשנים האחרונות הועלתה המודעות לבעיית אפקט החממה בכדור הארץ. אפקט החממה הינו תהליך בו מתחמם כדור הארץ. אנו משתמשים באנרגיה רבה שמקורה בשריפת דלקים. לדוג': תחנות כוח חשמליות, כלי תחבורה, מפעלי תעשייה, וכו'. בעת שריפת חומרי דלק, מתרחש זיהום המשחרר גזים לאוויר, ואלו נלכדים באטמוספרה. הם משמשים מחסום לקרני השמש. הקרניים שנבלעות גורמות להתחממות כדור הארץ. הסכנות בהתחממות כדור הארץ רבות. קרחונים נמסים והמים שזורמים עלולים להציף איים ויבשות בקרב החוף. בנוסף, התחממות כדור הארץ גורמת להתפשטות מחלות בעקבות שינויים באקלים באזורים השונים בכדור הארץ. ככל שכדור הארץ מתחמם- כך גוברות הסכנות. התעוררה בעיה נוספת בשימוש הרב שלנו כיום בחומרי דלק לצרכים רבים. כמות החומרים הולכת ואוזלת והחומרים הנשארים מתייקרים. ממחקרים בנושא עולה כי אם נמשיך להשתמש בחומרי הדלק בכמות רבה, בשנים הקרובות ייגמרו רוב מאגרי הדלק בעולם. המדענים חיפשו פיתרון שייצר אנרגיה בכמות הנדרשת, אינו מוגבל, ואינו מזהם. הפיתרון שהוצע הינו שימוש באנרגיה סולארית שמקורה מהשמש. האנרגיה סולארית הינה תחליף חלקי לחומרי הדלק ולשימוש הרב בחשמל. זה פיתרון הממעיט את התחממות כדור בארץ הנגרמת מזיהום, וכן פותר את בעיית יוקר החומרים. משתמשים באנרגיה סולארית למטרות שונות. לדוג'- לחימום, לבישול, לחימום מים בדודי שמש, ולשאיבת נפט ללא שימוש באנרגיה מחומרים מזהמים.

**__ הפתרון: __** שהיא המרת אור השמש לזרם חשוצעו שתי שיטות שונות לניצול אנרגיית השמש. השיטה הראשונה היא הפקת קיטור באמצעות מראות פרבוליות או מראות שטוחות הממקדות את אור השמש. המראות מתפקדות כקולטים קבועים במקומות גבוהים (לדוג'- מגדלים). הדרך השנייה לניצול אנרגיית השממלי באמצעות לוחות פוטו-וולטאיים (פוטו- אור, וולטאי- חשמל). כמות האנרגיה התופק באמצעות הקולטים תלויה בעוצמת האור ובטמפרטורת הקולטים. (ככל שהאור חזק יותר- האנרגיה תהיה רבה יותר. וככל שהטמפרטורה תהיה גבוהה יותר- יוקטן הזרם.)



למרות שהשיטה בשימוש במראות פרבוליות יותר יעילה כי בעזרתה ניתן לנצל יותר אנרגיה, השיטה העיקרית היא השימוש בלוחות פוטו-וולטאיים להמרת אור השמש לחשמל. זאת מכיון שהמראות הפרבוליות דורשות שטחי קרקע רבים וכן עמל רב כדי להוביל את החשמל שנוצר- למקומות הדרושים. את הלוחות הפוטו-וולטאיים ניתן להניח על גגות בתים וכך לחסוך את העברת החשמל למרחקים ואת השימוש בקרקעות. למרות שהכנת התשתיות לקולטים, והתקנתם יקרה מאוד, זה משתלם במהירות. כמות האנרגיה שאפשר לנצל מהשמש גדולה פי 6000 מצריכת החמל בעולם. בנוסף, למרות שהתקנת הקולטים הסולארים בגגות בתים פרטיים יקרה, גם זה משתלם, ואפילו ניתן להרוויח מכך. אם יופר חשמל רב מן הצורך, הוא יימכ באופן אוטומטי לחברת החשמל.

**__ איך זה עובד? __** מתקני האנרגיה הסולארית קולטים את אנרגיית השמש והופכים אותה לאנרגיה חשמלית. מערכות אלו בנויות מלוחות פוטו-וולטאיים (פוטו- אור, וולטאי- חשמל) המורכבים משתי שכבות של היסוד סיליקון, הנקרא צורן. בין שתי שכבות הסיליקון יש מוליך חשמלי. הסיליקון בתאים הפוטו-וולטאיים אינו יסוד טהור. הוא מאולח, כלומר, מכיל חלקיקים נוספים, במקרה זה חלקיקים בעלי אלקטרונים נוספים, וחלקיקים שחסרים להם אלקטרונים. חלקיקים אלו גורמים לסיליקון להיות מוליך למחצה, כלומר, שהוא מוליך חשמל בהתאם לגורמים חיצוניים מסויימים לדוג'- אור וטמפרטורה. אין מספיק אנרגיה כדי שיתבצע מעבר אלקטרונים בין החומר עם האלקטרונים הרבים לבין החומר שחסר לו אלקטרונים. הפוטון (חלקיק בקרינה האלקטרומגנטית) מאור השמש, הפוגע בשכבת הסיליקון, הוא שמספק את האנרגיה למעבר האלקטרונים. מכיון שפוטונים רבים פוגעים בחלקיקים רבים בתא הפוטו-וולטאי, יש מעבר קבוע וממושך של אלקטרונים בשכבת הסיליקון, כל עוד שפוטונים פוגעים בתאים הפוטו-וולטאיים. כלומר, תהליך זה מתרחש רק כאשר התא הפוטו-וולטאי חשוף לאור. השכבה התחתונה של הסיליקון גורמת למשיכה של האלקטרונים, ונוצר זרם חשמלי מהשכבה העליונה, דרך המוליך, לשכבה התחתונה. זרם זה של האלקטרונים ממשיך דרך חוטי החשמל המחוברים לתאים הפוטו-וולטאיים וכך מספק את החשמל הדרוש.

תרשים של לוח פוטו-וולטאי:



**__ גילויים בנושא הלוחות הפוטו-וולטאים: __** בשנת 1839, גילה המדען הצרפתי אלכסנדר אדמונד בקרל את התהליך עליו מבוססת פעולת התאים הפוטו-וולטאיים. אלכסנדר הוא אביו של הנרי בקרל, אך חייו של אלכסנדר כמעט שאינם מתועדים. התא הפוטו-וולטאי הראשון נבנה בשנת 1883, מסלניום מצופה זהב. אלברט איינשטיין נתן את הסיבה לתופעה בשנת 1905. בשנת 1954, חברת בל בנתה את התא הפוטו-וולטאי הראשון העשוי סיליקון. בשנת 2007 נבנתה תחנת הכח הסולארית הגדולה הראשונה בארצות הברית. מתוך התפתחות הטכנולוגיה, גם בהמשך השנים וגם כיום נעשים חידושים והתפתחויות בנושא האנרגיה הסולארית. המודעות לחשיבות השימוש באנרגיה סולארית עולה בכל העולם. אנשים רבים מתקינים בביתם גגות סולארים וכך חוסכים אנרגיה מזהמת. למרות שהקנייה יקרה- זה משתלם.

**__ חסרונות בשימוש באנרגייה סולארית: __** על אף היתרונות הרבים בשימוש באנרגיית השמש קיימים גם חסרונות. החיסרון העיקרי הוא שלא ניתן להפיק את האנרגיה בלילה, או בימים מעוננים במיוחד. בנוסף, צריך מקומות נרחבים על מנת להתקין מראות פרבוליות, וגם התאים הפוטו-וולטאיים דורשים יותר מקום מחומרים מהטבע. בעיה נוספת היא העלות הגבוהה של התקנת הלוחות, שאמנם משתלמת, אך רק כעבור זמן מה.

**__ השפעת הגילוי והחשיבות להמצאה: __** הגילוי על היכולת לנצל את אנרגיית השמש מהווה פריצת דרך מדעית משמעותית. בזכות המצאה זו הופחתו החששות בנוגע לזיהום כדור הארץ. בנוסף, התמעטה כריתת יערות המשפיעים על הרכב החמצן באטמוספירה, וכן על מגורי חיות מסויימות. לפני השימוש באנרגיה הסולארית, מקורות החשמל שלנו היו תלויים בחומרים המצויים בטבע בכמויות מוגבלות. ארצות שהיו עשירות בדלקים, הרוויחו רבות ממכירתם למדינות אחרות, כגון ישראל. לפיכך, מדינות מסויימות התחזקו וקיבלו מעמד מדיני וכלכלי גבוה. במדינות אלו נכללו ארצות עָרב רבות אשר לא הסכימו למכור חומרים למדינת ישראל. בקניית החומרים היתה לנו טירחה רבה ועלויות גבוהות. מכאן שלאנרגיה הסולארית לא רק השפעות אקולוגיות, אלא גם השפעות כלכליות ומדיניות. אנו רואות חשיבות עצומה בשימוש באנרגיית השמש. בעינינו חשוב שכולם ירתמו לשמירה על כדור הארץ כפי יכולתם. כדאי שאנשים היכולים להתקין גגות סולאריים בביתם יעשו כן, במטרה להעביר לדורות הבאים את התנאים הטובים למחייה בכדור הארץ.

**__ לסיכום: __** אנו שמחות שבחרנו בנושא זה לעבודתנו. אע"פ שנושא זה מאתגר וההסבר המדעי מסובך להבנה ולהסבר, נהנינו מההזדמנות לחקור את הנושא החשוב הזה והמודעות שלנו לחשיבות האנרגיה הסולארית עלתה. הבנו כמה חשוב לחקור נושאים מדעיים ולבדוק, לחפש ולברר פתרונות לבעיות בחיי היום-יום. גילינו שיש חשיבות רבה לעבודת המדען ולמדנו להעריך גילויים מדעיים.

**__ ביבליוגרפיה: __** "אנרגיה סולארית", __ויקיפדיה__, 15/4/12, 9/4/12 <[]>. בלומברגר, ליאת. "העתיד ברור כשמש", ספריית נווה חנה, תקייה 38616. ג'ונסון, ג'ורג'. "אנרגיה סולארית", __נשיונל ג'יאוגרפיק__, 2009, 63-79. "מהי אנרגיה סולארית?", __מעגל הכותבים__, 2/11/10, 20/3/12 <[]>. "תא פוטו-וולטאי", __ויקיפדיה__, 25/4/12, 27/3/12 <[]>.

media type="custom" key="18936654" [|http://popplet.com/app/#/330811]