רוצה לקצץ בחשבון החשמל שלך? נסה את התאים הסולאריים שוברי השיאים האלה

פאנלים סולאריים קיימים כבר עשרות שנים - למעשה, הם כיום א מראה נפוץ על בתים אפילו במדינות המעוננות והאפלות ברובן של צפון אירופה. זול וקל יותר להתקנה מאי פעם, השאלה היא מדוע לא מתאימים פאנלים סולאריים לכל בית? לרוב, זה תלוי בעלות. צרכנים פשוט רוצים החזר מהיר על ההשקעה.

לאחר שעבדתי בתחום הדיודות פולטות האור (LED) במשך שנים רבות, אני זוכר כמה קשה היה לשכנע אנשים לקנות משהו - תאורת LED - שעלה יותר ממנורת נימה מיושנת. למה לבזבז את הכסף כשלא תקבל שום החזר במשך 10 שנים או יותר? הנורות החדשניות היו בסדר עבור לוחמים אקולוגיים בעלי אופקים ירוקים אך לא עבור מהמרים רגילים.

למרבה המזל, היעילות, העלות והאיכות של נוריות LED השתפרו והצרכנים החלו להבין שתאורת LED תשרוד מספיק זמן כדי להחזיר את ההוצאה הראשונית. ברגע שזמני ההחזר ירדו מתחת לחמש שנים, הדברים באמת התחילו להתקדם. למעשה, תאורת ה-LED של היום יכולה לספק יותר מ-100 לומן לוואט (פי שניים מזה למוצרים יוקרתיים), כלומר היא הבחירה המעשית היחידה - עם החזר תוך חודשים.

סלקטיבי איסורים של מקורות אור לא יעילים עזרו, כמובן, אבל נוריות LED הצליחו בגלל התקדמות טכנית יחד עם יתרונות לגודל. אז האם אותו דבר עומד לקרות עם פאנלים סולאריים? בבריטניה, הממשלה התחילה דברים ב-2010 עם תעריפי הזנה (FiTs). כל מי שהכניס חשמל שהופק על ידי פאנלים סולאריים לרשת זכה לתשלומים של 41.3 p/kWh (פניות לקילווואט שעה) - בתקופה שבה החשמל היה כ-10 p/kWh. התעריפים הביאו לכך שאנשים רבים התאימו לפאנלים פוטו-וולטאיים סולאריים (PV), עם מתקנים עלייה מ-140,000 ב-2011 ל-1.2 מיליון עד סוף השנה שעברה.

עליות יעילות

עוד בשנת 2010, לוחות PV סולאריים מסחריים היו מבוססי סיליקון עם יעילות של 15%. אם קנית אותם מיצרן בעל מוניטין, לוחות מסוימים יכולים להחזיק מעמד עשרות שנים, וזה היה מספיק זמן כדי להשיג החזר על ההשקעה. אבל כמו דו"ח לשנת 2020 של הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת נמצא, העלות של PV סולארי ברחבי העולם ירדה ב-82% בין 2010 ל-2019, כאשר יעילות הפאנל קרובה כעת ל-22%.

למעשה כל האנרגיה המתחדשת ירדה במחיר, כולל רוח על החוף והחוף וכן אנרגיה סולארית מרוכזת, כאשר השמש ירדה ב-13% במהלך 2019 לבדה לקצת יותר מ-5 p/kWh. למרות המהפך למגזר הסולארי של בריטניה בעקבות הסיום של FiTs ב-2017-2018, בריטניה צפויה להתקין יותר מ-1 GW של PV סולארי עד סוף 2022 על פי הפיזיקאי פינלי קולוויל, ראש חקר שוק ב מדיה סולארית.

בנוסף, אינדיקציות מצביעות על כך שבבריטניה תוכל להתקין סך של 40 GW של PV סולארי עד שנת 2030 על גגות בתים ומשרדים ובמערכים סולאריים צמודים על הקרקע. מוקדם יותר השנה במסגרתו תוכנית אבטחת אנרגיה, ממשלת בריטניה תחפש גם להגדיל את קיבולת השמש הנוכחית של 14 GW של בריטניה, שלהערכתה יכולה לגדול עד פי חמישה עד 2035.

עלות היא המפתח. שיא העולם ביעילות תאים סולאריים הוא כיום 47.1%, אשר הושג בשנת 2019 על ידי צוות בארה"ב המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת, שבנה שישה תאים סולריים ריכוזי צומת מחומרים שונים בהארה של 143 שמשות. אף תא סולארי לא יכול להיות חסכוני כמו סיליקון ישן וטוב, אבל פאנל סולארי "טנדם" חדש, שנחשף לאחרונה כנס עולמי להמרת אנרגיה פוטו-וולטאית במילאנו, יכול להיות מחליף משחק, בעל יעילות של 30.1% תחת תאורה אחת בלבד של סאן.

התא החדש יכול להיות מחליף משחק, עם יעילות של 30.1% תחת תאורה אחת של שמש בלבד

פותח על ידי צוות מאוניברסיטאות ומכונים שונים בהולנד, התא משלב תא סיליקון רגיל עם תא העשוי מפרובסקיט, מה שמאפשר לו לנצל חלק גדול יותר מהספקטרום הסולארי. הסיבה לכך היא שחלק הסיליקון עובד היטב עם אור נראה ואינפרא אדום, בעוד שהפרוסקיט טוב יותר עם אור אולטרה סגול ונראה. הפרובסקיט גם מאפשר ליותר מ-93% מאור אינפרא אדום קרוב להגיע לתא הסיליקון.

צוותים רבים ברחבי העולם עובדים על תאי טנדם, כולל החברה הבריטית אוקספורד PV. על ידי ציפוי תא סיליקון רגיל עם סרט perovskite דק, יש לו השיגה יעילות של 29.52% ב-2020, כשהחברה טוענת שהחומר הסינטטי הפרובסקיט שלה הוא סביר ובר קיימא. עם מפעל שכבר נבנה, Oxford PV מתכוונת להיות החברה הראשונה שתמכור את אלה הדור הבא של תאים סולאריים. מוצרים ראשוניים, המיועדים לגגות מגורים, יפיקו 20% יותר כוח מאותו מספר תאים.

עתיד שטוף שמש

לאנרגיה סולארית יש פוטנציאל רב, כאשר 87% ממדינות העולם מסוגלות להפעיל את עצמן באמצעות פחות מ-5% משטחן. כפי שציין אילון מאסק, ארה"ב יכולה לעשות את העבודה עם כמה מאות קילומטרים בלבד של פאנלים סולאריים בפינה קטנה של יוטה. אבל בריטניה היא לא אחת מאותן מדינות בר-מזל: 12.5% ​​מהמדינה כולה יצטרכו להיות מכוסה בפאנלים סולאריים כדי להפעיל את עצמה. זה הרבה בהתחשב בכך שרק 6% מהמדינה בנויה עליו.

PV סולארי יהיה אפוא חלק מהתמהיל אך לא הפתרון כולו. אנחנו צריכים להגביר את היעילות של תאים סולאריים תוך שמירה על מכסה על עלויות הייצור, הממירים ועלויות ההתקנה כדי לעודד באמת שימוש. בית ממוצע של ארבעה אנשים בבריטניה זקוק כיום לכ-16 פאנלים סולאריים הפועלים ביעילות של כ-20% כדי להפעיל את עצמו. בהתחשב ברמות הנמוכות של אור השמש בבריטניה, כלל האצבע עד לאחרונה היה שייקח 11-14 שנים עד שפאנלים סולאריים ישלמו את עצמם.

אבל על פי כמה הערכות, ההחזר על פאנלים סולאריים הוא כעת קטן כמו ארבע שנים ושיפורים נוספים עשויים לקצר את הזמן הזה אפילו יותר. עם מחירי האנרגיה המזנקים ומשבר יוקר המחיה, נראה שסוף סוף הגיע הזמן ל-PV סולארי.