שתפו‬        

אלינה ארביטמן

כשפאנל סולארי פוגש גג ירוק

על פאנלים סולאריים ועל גגות ירוקים בוודאי שמעתם, אך מה לגבי שילוב ביניהם? מחקר חדש שנערך על גג חניון באוניברסיטת חיפה בודק האם במקרה הזה שני הצדדים מרוויחים
29 באוגוסט 2016



קרני השמש החזקות בקיץ הישראלי מאלצות את רובנו, בשלב כזה או אחר של היום, להדליק את המזגן, שהוא גם אחד מצרכני החשמל הכבדים ביותר בבית. אותן קרניים הן גם מקור בלתי נדלה לאנרגיה סולארית, שאותה ניתן להמיר בעזרת הפאנל הנכון לאנרגיה חשמלית. אז למה לא להשתמש באותן הקרניים כדי להיאבק בחום?

זה בדיוק מה שעשו באחת מחברות המזגנים הגדולות, שייצאו לאחרונה בקמפיין ל"מזגן הסולארי הראשון". החברה מצהירה על 30 אחוז חסכון בחשבון המזגן הביתי, שאת חלק מהאנרגיה שדרושה להפעלתו יקבל מפאנל סולארי (שאותו יש לרכוש בנפרד). לכאורה מדובר בפתרון מוצלח וסביבתי, אך האם לא מדובר כאן למעשה בפספוס, שכן עם פאנל סולארי גדול יותר שיחובר לרשת החשמל הביתית או לגריד של חברת החשמל היה ניתן להגיע לתוצאה יעילה הרבה יותר – לסביבה ולכיס.

החברה ממליצה לחבר למזגן פאנל שיכול לספק, בתאני שמש ישירה, כ-600 וואט – כלומר, מדובר במתקן שיוכל לייצר ביום בתנאים אופטימליים משהו סביב השלושה קילו-וואט שעה (קוט"ש – יחידת אנרגיה שעלותה 55 אגורות). אם לוקחים בחשבון שצריכת החשמל הביתית הממוצעת בישראל היא מעל 20 קוט"ש ליום, הרי שנדרש פאנל גדול בהרבה על מנת לספק את תצרוכת החשמל הביתית.

בין אם החלטתם להתקין פאנל סולארי ולחבר אותו למזגן בלבד או שהלכתם על מערכת פאנלים גדולה שתכסה את כל שטח הגג – אחת הבעיות של הפאנלים הסולאריים שגורמת לירידה ניכרת ביעילות המרת האנרגיה היא טמפרטורת הפאנל. ככל שזאת עולה, כך יורד ההספק החשמלי שניתן להפיק.

כעת, מחקר חדש מראה ששילוב בין צמחיה לפאנלים סולאריים על הגג שלכם יכול לשפר את ביצועי המערכת וגם את מראה הגג והבניין.

איך זה עובד? דמיינו בניין שאתם מכירים. כעת דמיינו את הגג שלו, כשהוא שופע צמחייה. הצמחייה מווסתת את הטמפרטורה של הבניין, וכך חוסכת באנרגיה לחימום ולקירור שלו. את מעט החשמל שהבניין צורך מספקים פאנלים סולאריים המותקנים אף הם על הגג, והם עובדים ביעילות רבה בזכות הטמפרטורה הקרירה שנוצרת בקרבת הצמחים. בצל הפאנלים חוסים צמחים "מפונקים", חובבי צל. כך נוצרות נישות שונות עם צמחיה מגוונת, וגם דבורים, ציפורים וחיות בר קטנות באות לבקר. אפשר גם לעלות לגג ולקטוף עלים לתה.

נשמע בדיוני? מחקר חדש שנערך באוניברסיטת חיפה בודק האם זה אפשרי.

גגות ירוקים (עליהם כבר כתבנו בהרחבה בזווית) הם גגות המכוסים צמחייה, שגדלה על שכבת מצע גידול המונחת על הגג. בערים בישראל יש לגגות ירוקים יתרונות רבים: הם מפחיתים את תופעת אי החום העירוני (עומס חום שנוצר בסביבה העירונית), מווסתים את הטמפרטורה של הגג ובכך חוסכים באנרגיה לקירור ולחימום המבנה. בנוסף, הם קולטים את מי הגשמים, וכך מורידים את העומס ממערכת הביוב העירונית ומקטינים את הסיכוי להצפה בימים סוערים וכן יוצרים בתי גידול לחי ולצומח, התורמים להגדלת המגוון הביולוגי בעיר.

פאנלים סולאריים ויתרונותיהם אולי מוכרים יותר לקורא הישראלי. מדובר בטכנולוגיה ירוקה בעלת יתרונות ברורים לארצות חמות כמו ישראל, ובערים הצפופות טבעי להתקין את הפאנלים על הגג – שטח שבדרך כלל אינו מנוצל במלואו. אך אליה וקוץ בה – גגות נוטים להתחמם מאוד, והטמפרטורה הגבוהה עלולה להשפיע לשלילה על המתח החשמלי ובכך לפגוע ביעילות הפאנל. מחקר שנערך באיטליה מצא, כי כאשר טמפ' הסביבה מגיעה ל-28 מעלות צלסיוס, עם כל מעלה נוספת פוחתת יעילות ייצור החשמל של הפאנל בכ-0.025 אחוז (בטמפרטורת סביבה של 44 מעלות צלסיוס על הגג למשל, ירדה היעילות מ-6.8 אחוז ל-6.4 אחוז). בשמש מלאה, הרטבת הפאנל תגרום לאידוי המים וכתוצאה מכך לצינון הפאנל, דבר שעשוי להעלות ב-15 אחוז את יעילותו. אך מדוע לעלות לגג ולהרטיב את הפאנל כדי לצנן אותו כאשר מנגנון טבעי יכול לעשות זאת במקומנו?

פאנל סולארי על הגג הירוק של חניון אוניברסיטת חיפה.
פאנל סולארי על הגג הירוק של חניון אוניברסיטת חיפה. צילום: ברכה שינדלר

טובים השניים מן האחד

כאן הגגות הירוקים נכנסים לתמונה. בימים חמים, גגות ירוקים מתחממים פחות בהשוואה לגגות הנפוצים בארץ שצבועים בשחור, ולעתים אף מאלה שצבועים לבן. הדבר קורה הודות לאידוי מים מפני הצמחים, אשר מקרר את הגג. מקור המים יכול להיות במי גשמים או במערכת ההשקיה. אם מותקנים על הגג פאנלים סולאריים, גם סביבת הפאנלים נהנית מאפקט הצינון, וזה מאפשר לפני הפאנלים להישאר קרירים יותר ולפאנל להיות יעיל יותר. ואכן, מחקרים מארה"ב מהשנים האחרונות מראים שהתקנת מערכת סולארית על גג ירוק מעלה את ייצור החשמל בכשישה אחוזים בהשוואה לגג רגיל.

אך לא רק הפאנלים הסולאריים עשויים להרוויח מהקשר הזה: מאחורי הפאנל הסולארי נוצר צל, שזז במשך היום בהתאם לזווית השמש. כך, חלקים שונים של הגג מקבלים כמויות משתנות של קרינה ונוצרת שונות גבוהה יותר בלחות ובטמפרטורה, וכפועל יוצא – נוצרים בתי גידול שונים המתאימים למינים שונים של צמחים ובעלי חיים. כתוצאה מכך, המגוון הביולוגי על הגג צפוי לגדול. כמו כן, הצל מפחית את עקת היובש בצמחים (אשר מתרחשת בימים חמים), ולכן סביר שישפיע לחיוב על כיסוי הצומח על הגג.

חלקות הניסוי על גג החניון. צילום: עמית מנטל
את גג החניון חילקו למספר חלקות. צילום: עמית מנטל

גג ירוק על חניון האוניברסיטה

כעת, במחקר ראשון מסוגו בארץ, חוקרים מאוניברסיטת חיפה ואוניברסיטת בן גוריון שבנגב בוחנים את ההשפעה ההדדית של גגות ירוקים ופאנלים סולאריים, ומחפשים אחר התנאים בהם הסינרגיה הזו תהיה במיטבה בתנאי האקלים של ישראל. תוצאות המחקר הוצגו בוועידה השנתית למדע ולסביבה.

את גג החניון באוניברסיטת חיפה, שעליו הם מבצעים את הניסוי, חילקו למספר חלקות: כאלה שעליהן הקימו גג ירוק או פאנל סולרי בלבד, וכאלה שמשלבות את שתי המערכות גם יחד. "בכל אחת מהחלקות, אנחנו מודדים את לחות הקרקע, את הטמפרטורה שלה וכן את כיסוי הצמחייה ומתי יש פריחה", מסבירה ברכה שינדלר מאוניברסיטת חיפה, המדענית המובילה את המחקר. "בינתיים ראינו שבחורף יש יותר גיוון בלחות בחלקות שבהן יש גם גג ירוק וגם פאנל סולארי, וגם השפעה חיובית על משך הפריחה של הצמחים. גם מדדנו טמפרטורה נמוכה יותר מול הפאנל בחלקות שבהן הייתה צמחייה (גג ירוק) לעומת חלקות עם פאנל סולארי בלבד".

בהמשך מתכננן צוות המחקר לבחון את המערכת כשהיא כוללת סוגי צמחייה נוספים, מערכת השקייה ושילובים שונים בין הגג הירוק לפאנל. "המחקרים על השפעה של צל על צמחים נעשו בעיקר באירופה, שם האקלים ממוזג ופחות יבש בקיץ. סביר להניח שהתוצאות כאן בארץ יהיו אפילו משמעותיות יותר אם נמצא את הרכב הצמחייה הנכון", כך לדברי שינדלר. כמו כן, החוקרים צופים כי בקיץ, כאשר הקרינה חזקה במיוחד, ההשפעה תהיה משמעותית יותר – הן באפקט צינון הפאנל שנובע מאידוי המים מפני הצמח והן בהקלה על עקת היובש בצמחים תודות לצל שנוצר על ידי הפאנלים.

עד שיימצאו התנאים האופטימליים לשילוב גגות ירוקים ופאנלים סולאריים בישראל, נותר לנו לתהות אילו טכנולוגיות ירוקות נוספות מחכות שנשלב ביניהן, ליצירת מערכת יציבה ומקיימת יותר, שבה טובים השניים מן האחד. אחרי הכל, גם במערכות טבעיות, הקשר ההדדי הוא, לעתים קרובות, לב העניין.




שתפו‬