שתפו‬        

בלונים סולאריים

האם עתיד האנרגיה המתחדשת נמצא בלוחות לקליטת קרני השמש שירחפו מעל העננים וייצרו חשמל בכל תנאי מזג אוויר?

 
15 בפברואר 2016



 

מודל טכנולוגי חדש של מדענים מצרפת ומיפן מציע להרים לגובה של ששה קילומטרים, מעל העננים, בלוני מימן מיוחדים שעליהם יורכבו לוחות סולאריים. הבלונים האלה, כך נטען, יאפשרו שימוש באנרגיית השמש ללא קשר לשעה ביום או לתנאי מזג האוויר. צוות מעבדות "NextPV", שמורכב ממדענים מהמכון הלאומי הצרפתי למדעים ומאוניברסיטת טוקיו, עובדים על בניית אב-טיפוס שיוכל להתגבר על כמה מהקשיים והמגבלות שקיימים בלוחות סולאריים רגילים – צמודי קרקע.

לאנרגיית השמש יש פוטנציאל גדול לקחת חלק מרכזי בעתיד האנרגיה המתחדשת בעולם – מתחנות כוח סולאריות גדולות ועד לקולטי שמש על גגות במבני מגורים. אך לאותן מערכות סולריות סטנדרטיות יש כמה נקודות תורפה בולטות. מלבד העלויות הראשוניות, הגבוהות יחסית, של התשתיות הדרושות להפקת אנרגיה סולארית (עלויות שהולכות ויורדות במהירות, אגב), קיימים שני אתגרים הקשורים לכל מערך תעשייה האנרגיה סולארית: הצורך באחסון אנרגיה לשעות הלילה החשוכות, וההשפעות של מזג אוויר מעונן או סגרירי על ייצור חשמל מהשמש.

המחשה של הבולנים הסולאריים. צילום: אתר NEXTPV
המחשה של הבולנים הסולאריים. צילום: אתר NEXTPV

לעקוף את העננים

מפתחי המתקן החדש לאיסוף אנרגיה טוענים שתשואות אנרגיית השמש ממערכת של פאנלים סולאריים שיהיו פרוסים על בלונים מיוחדים המרחפים מעל העננים (כששה קילומטרים מעל פני הקרקע) יכולות להיות כפולות בהשוואה למערכות סולאריות קרקעיות. "הבעיה המרכזית עם אנרגיית השמש היא שקרניה יכולות מוסתרת על ידי עננים, מה שהופך את ייצור החשמל לחלקי ולא לגמרי ודאי" כתב ג'ין פרנסיס גווילמולס, מהמכון הלאומי הצרפתי למדע. "אך מעל לעננים, השמש זורחת כל יום. בכל מקום מעל כדור הארץ, יש מעט מאוד עננים בגובה של ששה קילומטרים, בגבהים אלה, האור מגיע ישירות מהשמש, שכן אין מה שיטיל צללים וכמעט אין השפעה של האטמוספרה על עוצמת השמש. בגובה זה, קרני השמש הישירות הופכות לחזקות יותר, כיוון שהם אינן מסוננות, ולכן תצורת האנרגיה עולה".

החוקרים מתכננים שהבלונים הסולאריים ימירו אנרגיית שמש לחשמל במשך היום. חשמל זה ישמש צרכני חשמל וכן ישמש גם לביצוע אלקטרוליזה למים. האלקטרוליזה תפרק את המים לחמצן ולמימן. המימן ייאגר בבלונים ויהיו לו שני תפקידים: הראשון, לאפשר לבלונים לרחף ללא צורך במכשור מיוחד או השקעת אנרגיה ייעודית; השני, להוות "מצבר חשמל" לשעות הלילה. איך זה יעבוד? אנרגיית השמש מומרת לאנרגיה חשמלית, שמומרת לאנרגיה כימית האצורה במימן. בלילה, יעשה שימוש במימן שבבלונים בתא דלק לשם הפקת חשמל. בתא דלק, גז מימן מוסר אלקטרונים לאנודה (האלקטרודה שבה מתרחשת תגובת חמצון), הופך ליון טעון של מימן, ורק אז מגיב עם חמצן ליצירת מים. האלקטרונים המופקים יוצרים זרם שמוזן לרשת החשמל. כך נמנע פיצוץ של מימן, כי גז המימן לא מגיב ישירות עם חמצן.

כדור פורח. תצלום: Sy Clark, flickr
כדור פורח. בגובה זה, קרני השמש הישירות הופכות לחזקות יותר, כיוון שהם אינן מסוננות, ולכן תצורת האנרגיה עולה. תצלום: Sy Clark, flickr

ומה עם הציפורים?

מערכת הבלונים הסולאריים היא עדיין בגדר רעיון אקדמי, אבל חברי מעבדות NextPV מתכננים לייצר אב-טיפוס פעיל בתוך שנתיים. עד למועד זה, כמו שקורה פעמים רבות במחקרים מהסוג, יצופו על פני השטח בעיות ואתגרים צפויים פחות ויותר, כמו יצירת כבלי מתח באורך קילומטרים וירידת המחירים הבלתי פוסקת של הלוחות הסולאריים הסטנדרטים.

המדענים עלולים להיתקל בבעיות רבות בדרך, כמו שמירה על הבלונים בעת סערות, מניעת הסתבכות של כבלי הבלונים (אם הבלונים צפופים הם עלולים להסתבך זה בזה; אם הבלונים לא יהיו צפופים, מערך הבלונים יתפרש על פני שטחים עצומים ואז ניצול השטח לא יהיה אופטימלי. פתרון אפשרי לבעיה זו יהיה שיגור מספר נמוך של בלונים ענקיים, שכל אחד מהם יהיה שווה תפוקה למתקנים סולאריים קרקעיים גדולים), תחזוקה, הפרעה לכלי טיס ולציפורים וסכנת התפוצצות של בלוני המימן הסולאריים (עקב אכילס של הצפלינים לפני מאה שנים היה העובדה שמולאו במימן נפיץ), ועוד.

 

 

סרטון של NEXTPV, שמסביר כיצד יפעלו הבלונים הסולאריים: 

[youtube height="HEIGHT" width="WIDTH"]https://www.youtube.com/watch?v=a-51KqjXZ6A[/youtube]

 

 




שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית