הפרויקט של הפיסיקאי פרופ' דוד פיימן בשדה בוקר

[אריה מלך החיות]

הפרויקט של הפיסיקאי פרופ' דוד פיימן בשדה בוקר

הפרויקט של הפיסיקאי פרופ' דוד פיימן בשדה בוקר מתואר בכתבה בהארץ. לא ראיתי בכתבה חישובים כלכליים, ולכן, לדעתי, יש לשאול 2 שאלות: • עד כמה מעשי להשתמש בשיטה הנ"ל באיזורים מיושבים, שם הקרקע יקרה יותר? • מה העלות של מתקן כזה עם תאים פוטו-וולטאיים?

 

[יובל זמירי]

האם זאת פריצת הדרך לה חיכינו? ייתכן, הלוואי

אריה הבאת כאן מיידע חשוב ביותר, אני סקרן לדעת איך יפתרו את נושא הקירור במיזעור המערכות. נקווה שהמעבר מהמחקר לייצור מעשי יעבור בצורה המקווה. לא אחת קורה שבעיות מינוריות לכאורה יוצרות קשיים, ולעיתים כאלו שמונעים המשך התקדמות לקראת ייצור סדרתי. נאחל הצלחה רבה לפרופ' פיימן וצוותו, בתקווה לשנה הבאה אם בירושליים אז בכל ישראל הבנוייה (כי ירושליים היא המיצוע של קרינה סולארית בין ערי ישראל). יובל

 

[ברושו ברופו]

ראיתי בעיניי

זכיתי לראות את הפרויקט בכנס אנרגיה סולארית שנערך בשדה בוקר לפני חודשים מספר. הצלחת המרכזת של פיימן ומרעיו אכן מרשימה מאוד, ויכולה לרכז עד פי 60,000 את אור השמש. כיוון שאין בנמצא תאים פוטו-וולטאים שיכולים לעמוד בדבר כזה יוצא שהם רוב הזמן עובדים כאשר לפחות 5/6 מהמראה מכוסים בבד שחור. עד כאן רכילות פיקנטית. אם נדבר על הפרקטיקה, הרי שהספק אור מסוים נופל על פני שטח מסוים (מקובל לדבר על 1KW/m^2). בשדה בוקר, וגם במקומות אחרים טוענים שעיקר עלות החשמל הסולארי טמונה בתאים הסולאריים ולכן מחליפים שטח פאנלים בשח מראה. עם זאת עלותה של הצלחת אינה זניחה, וכמו שציין בצדק אריה לא מצויינת בכתבה. לכך צריך להוסיף את עלויות הקירור - כיוון שתאים סולאריים לצערינו מעדיפים קור על-פני חום. אי לכך אני די ספקני לגבי "הרווח הכלכלי האדיר" שנגזר מריכוז האור, לכל היותר מדובר באחוזים בודדים - ועדיין אחוזים בודדים זה ראוי וחשוב. נקודה אחרונה שאין לי מענה ברור לגבי היא אחוז האור הניתן לריכוז. פרופסור מסוים אותו אני מכיר אישית טוען בלהט שטכנולוגיות הריכוז אינם ישימות לכל הארצות השוכנות צפונית לקו הרוחב 25 מעלות. לטענתו אחוז האור שמגיע לקרקע לאחר שפוזר על -ידי האטמוספירה (הדיפוסיבי) לעומת הקרינה הישירה במדינות אלו גבוה מספיק כדי להפחית את אותם אחוזים בודדים אותם הרווחנו. וזאת כיוון שאור דיפוסיבי אינו ניתן לריכוז. ייתכן עם כך ששדה בוקר הוא הגבול הצפוני של תפוצת הפתרונות המבוססים על מרכזים אבל אשמח לקבל על כך מענה חד יותר. ברכות על הפורום המעניין והחשוב - המשיכו כך! ברושו

 

[יובל זמירי]

שלום לך ברושו, ברוכים הבאים לפורום ../images/Emo45.gif

אוכל להפנות אותך לתוצאות סקר קרינת השמש בנגב וסקר ניצול אנרגיה פוטו-וולטאית בערים. רואים שתתכן שונות גבוהה בין השנים ויש בכל מקרה עדיפות לאזור הערבה ואילת. אך עדיין אין זה עונה על רמת האור הדיפוזי לעומת הקרינה הישירה והכדאיות בריכוז הקרינה. בטכנולוגיה מוכחת של חברת סולל הישראלית מבית שאן ריכוז קרינת השמש נעשית בטכנולוגיה שפותחה בסולל וכאן קיימת העברת חום ע"י מראות פרבוליות, שבמרכזן ממוקם צינור קליטה המכיל נוזל העברת חום (סוג של שמן) הקולט את החום, מוזרם למחליפי החום ומעביר אותו למים . המים מתחממים ונהפכים לקיטור שחון. הקיטור מוכנס לטורבינה ומייצר את החשמל. לצורך כך פיתחו בסולל טכנולוגיות ורכיבים כולל זיווד שמייעילים את התהליך כמו גלאי שעוקב אחרי קרינת השיא של השמש בצורה יעילה, הצינור המכיל את השמש הוא ייחודי ומצופה בחומר בולע שקולט את הקרינה הסולארית (כפונקציה של אורך הגל) ומתרגם לתרמי ביעילות מאוד גבוהה, גם אין כמעט איבודי חום בדרך ע"י הוואקום שנוצר בין הצינור הבולע לצינור זכוכית המצופה בחומר אנטי רפלקט. חשוב מאוד שהאינטגרציה של המערכת תהייה אופטימלית כדי שניתן יהיה ליישמה. מה שקיים בגדר מחקר תורם מאוד לפיתוחים עתידיים ופסילת אפשרויות. ללא הצגת תוצאות סקר מתאים וחישובים המוכיחים פריצת דרך בליווי מערכת עובדת אין בטחון ליישומיות.

 

[blueshark09]

נוכחתי במספר כנסים בנושא ריכוז אור ויש בעיה

פרופ' פיינמן מראה פריצת דרך ביכולת לנצל אור שמש מרוכז הרבה יותר מאשר היה מקובל עד כה - הוא מדבר על עוצמה של פי 1500 מעוצמת אור שמש (עוצמת אור שמש על פני האדמה מגיעה ל1020 וואט למטר בתאורה אנכית מושלמת), מה שמכונה ב 1500SUNS. מה שאני שמעתי מחוקרים בנושא - זה שכיום מנצלים קולטים בהגברה של 300-500SUNS לכל היותר בגלל בעית חום (נניח כי פיינמן הצליח להתגבר עליה), ובעיה הנדסית - יכולת לרכז בדיוק את כל אורכי הגל לנקודה אחת. מעל העוצמה המנוצלת כיום של כ500SUNS מאוד קשה לבנות קולט מראה (וכמובן מאוד יקר) שירכז את אור השמש לנקודה קטנה כל כך. אי דיוקים במבנה המראה הפרבולית, דפורמציות במבנה וכמובן שבירה לא אחידה של אורכי גל שונים לא מאפשרים זאת. הפיתרון הוא דווקא אחר ויצירתי יותר.

 

[יובל זמירי]

האם תועל לספר על האפשרויות האחרות היצירתיות?

שלום לך blueshark09 איזו כניסה מרשימה, מעניין מאוד לקרוא את המיידע שהעלית כאן. האם תוכל לספר על האפשרויות האחרות היצירתיות? באיזה תחום מחקר מדעי אתה עוסק? נשמח לראותך בין באי הפורום ובהצלחה לך, יובל

 

[blueshark09]

תודה על הברכה

נעים מאוד ליאון, אכן חדש פה. אבל גם הפורום חדש, לא כך? אני אפרט בהזדמנות את הדברים החדשים במאמר קצר ומבטיח לתרום אותו לפורום. באופן כללי כל מה שרציתי לספר עליו עלה בכנס האחרון של אנרגיה מתחדשת בישראל (בחסות אונ' תל אביב) - מערכות פיצול ספקטרלי וטכנולוגית מראות שטוחות. תחום מחקרי בעצם בין תחומי - ביוכימיה וננו, אבל תמצית העניין שאני עוסק במערכות פוטו-וולטאיות היברידיות. אני דיי חדש בתחום - סטודנט לתארים מתקדמים, ורק בשנה אחרונה התחלתי להכנס למחקר בנושא זה.

 

[יובל זמירי]

תודה על ההבטחה למאמר בנושא חשוב כל כך

 

[ברושו ברופו]

אולי יקר אבל אפשרי

רוצה להעיר על דברי הכריש (וקצת גם על אלו של יובל). הנדסית - צלחת כזאת אפשרית ואפילו קיימת במרחק שעתיים נסיעה דרומה מת"א, וכמו שכתבתי לעיל, יכולותיה לא נגמרות ב1500 שמשות. עם זאת כמוה יש בודדות בעולם - מדובר בצלחת DISH (כלומר מרכזת שני ממדים, בשונה מהמראות הפרבוליות של סולל, לוז ואחרים שמרכזות רק מימד אחד) שנבנתה לצורכי מחקר custom made וקשה לשקלל אותה לתוך חישוב כלכלי. אני אישית מסכים עם הכריש שהפתרונות צריכים לכלול פיצול ספקטרלי כלומר פיצול האור לפי אורכי גל - נאמר לאור נראה ואינפרה-אדום ושימוש בתאים פוטוולטאים שנתפרו לאורכי הגל האלו, ואפשר לפרט על-כך הזדמנות. כמובן שגם הרעיונות הללו אינם חדשים ומקורם אי שם בשנות השבעים-שמונים אבל עדיין אין נוכחות של פתרונות כאלו בשטח ומכאן כנראה שעוד לא עברו את סך הכדאיות הכלכלית. ברושו אגב, שימו לב שמדובר בפרופ' פיימן משדה בוקר, ולא בפרופ' פיינמן (ריצ'ארד או אחר).

 

[blueshark09]

שאלה לברושו

קודם כל אכן סליחה - מדובר בפרופ'' פיימן ולא בטעות פיינמן. שיינית לגבי מראות לריכוז אור של 60000 שמשות, זאת לא טעות המספר הזה? לא יצא לי לשמוע על יכולות כאלה, אתה יכול לפרט מה טכנולוגיה שהוא משתמש בה? ושלישית לגבי הפיצול הספקטרלי - יש חדשות בתחום, ואפילו טובות. וכמו שאמרת הרעיון עצמו לא חדש אבל הניצולות המתקבלות כן.

 

[ברושו ברופו]

מצורף

פשוט מדובר בצלחת אחת הגדולות בעולם, אם לא הגדולה שבהן. אני זוכר את המספר 60K אם כי פה במאמר כתוב רק 10K. צירפתי קישור

 

[ברושו ברופו]

הנה המאמרון

 

[omisho]

אין קישור ישיר למאמר?

 

[אחוול]

ראיון מלא עם הפרופ' בערוץ 10 והסבר מפורט

http://news.nana10.co.il/Article/?ArticleID=505963&TypeID=1&sid=126 ודרך אגב הפרופ' מדבר על עוצמה של פי 1000 מאור השמש ועל שיפור של 1500% לעומת הטכנולוגיות הקודמות.

 

[יובל זמירי]

טוב לשמוע את הדברים מפי אמרם

אחוול היקר, אני מצרף לקישורים --> אנרגיה סולארית

 

[blueshark09]

תודה על המידע

שמעתי ובדקתי קצת וזה הרושם שלי: הצלחת הענקית שלהם יכולה תאורטית להגיע ל10000SUNS, מרשים מאוד אבל לא פרקטי ויקר מאוד (ניסויי בלבד). פרופ' פיימן קצת זורק מספרים אבל נותן שורה תחתונה שהוא יכול לנצל ביעילות ריכוז של 1000SUNS, לכשעצמו הוא הישג יפה אבל לא ממש מהפכה (יחסית ל500SUNS במערכות שכבר עובדות). פרופ' פיימן מדבר על מע' קירור יעילה שעוזרת להגיע ל1000SUNS, אז אם אכן בידיו כזו זה צעד מעניין בכיוון הצמצום של הפער המשמעותי 300% בין מחירי חשמל סולרי וחשמל מופק מדלקים. בכל מקרה זה לא פותר את הבעיה של מחיר מערכות מרכזות, עוקבות שמש. אלה יצטרכו לרכז ריכוז גבוה יותר מבלי להיות יקרות יותר כדי שהסיפור ישתלם. עדיין לא הבנתי אם יש לו גם בשורה חדשה בנושא זה.

 

[Ani15]

ראוי להדגיש נקודה חשובה

פרופ' פיימן אמר שהצלחת יכולה לשפר מאוד את המרת האנרגיה לא רק בגלל ריכוזה על שטח קטן יחסית של תא פוטוולטאי, אלא גם מכיוון שמבחינה פיסיקלית (אפשר לראות את זה בחישובים תאורטיים), היעילות של התא עולה ככל שעוצמת האור הפוגע בו גדלה. זו בדיוק הסיבה שעבור עוצמה של 1000 שמשות השיפור באנרגיה החשמלית שהתא מפיק הוא פי 1500 ולא פי 1000 (אלו המספרים שפרופ' פיימן אמר בכתבה, אני לא יודעת עד כמה הם מדוייקים), ולכן מבחינה כלכלית המערכת היא משופרת. אכן, כמו שנאמר, הקירור הוא בעיה משמעותית.

 

[omisho]

מהם הפתרונות לקירור?

 

[niv1990]

מעניין ../images/Emo13.gif

אילו מגבלות תאורטיות\מעשיות יש על הנצילות? דרך אגב, האם ניתן להגיע למחקר של מקורות אנרגיה מכל פקולטה לפיסיקה או שיש מסלולים מיוחדים?

 

[ברושו ברופו]

שתי תשובות לשתי שאלות

1. בקשר לנצילות של תאי שמש - העניין נחקר תאורטית עוד ב-1961 במאמרם המפורסם של שוקלי וקוויזר, הנצילות האפשרית היא כמובן שונה עבור מוליכים למחצה עם תחום אסור (band gap) בגודל שונה. עם זכורני נכונה הרף העליון עבור תא סיליקון הוא כ-28% ועבור גליום-ארסניד הרף מעט גבוה יותר ועומד קצת מעל שלושים אחוז (מבטיח להביא גרף בקרוב). תאי שמש מרובי צמתים מנצלים טוב יותר את הספקטרום ויכולים, לדוגמא באמצעות שלושה צמתים זה על גב זה (גרמניום, גליום-ארסניד, וגליום-אינדיום-פוספיד) להגיע לאזור 45% נצילות. בפועל גם תאים חד-צמתיים וגם אלו מרובי הצמתים די מתקרבים בתוצאות המעבדה לערכיהם התאורטיים. 2. לגבי לימודי אנרגיה - בארץ על-פי רוב מסיבות היסטוריות למיניהם, משוייכים לימודי האנרגיה דווקא לחוגים / פקולטות לכימיה עם כי כמובן ישנם גם פיסיקאים ומהנדסים למיניהם בעסק. לצערי עלי לציין כי מדובר בחוקרים בודדים בכל אוניברסיטה שעוסקים בתחום. אולי ההתעניינות הגוברת בתקופה האחרונה תחדש את ימי האנרגיה כקדם ותביא פנים חדשות. הכנס האחרון בת"א בהחלט רמז לכך. מי מקוראי הפורום שמעוניין בשמות של חוקרים על פי אוניברסיטה מוזמן לפנות אליי במסר ואני אנסה לעזור. ברושו