אנרגיה בארץ המראות

 

 

הסכם שיתוף פעולה בינלאומי ליישום דרך חדשה לניצול אנרגיית שמש נחתם באחרונה במסגרת נציבות המדע והטכנולוגיה ישראל-ארה"ב, בין נציגי חברת "מקדונל דגלאס" מארה"ב לבין נציגי החברות הישראליות "אורמת" ו"רותם תעשיות". ההסכם נחתם במשרדי "מקדונל דגלאס" בהנטסוויל, אלבאמה, ארה"ב. שלוש החברות שחתמו על ההסכם יקימו מערכת הדגמה סולארית חדשנית ניסיונית, ביחידת המתקנים הסולאריים של המכון.

 

במערכת ההדגמה הסולארית החדשה ייושמו טכנולוגיות שפותחו על בסיס מחקרים של מדענים במכון. מערכת הדגמה זו תהיה המתקן הראשון מסוגו בעולם, שינצל אנרגיה אשר מקורה באור השמש להפעלה ישירה של טורבינות גז לשם הפקת חשמל. השאיפה להפקת חשמל באמצעות טורבינות גז נובעת בעיקר מהעובדה שטורבינות אלה יעילות ונצילות בהרבה מטורבינות הקיטור, המשמשות עדיין להפקת חשמל ברוב תחנות הכוח הקיימות כיום.

 

תחנת הכוח הסולארית החדשה תפעל באמצעות שדה של מראות שיקלטו את אור השמש, וירכזו אותו כלפי מראה עילית שתמוקם על מגדל שיוצב מול שדה המראות. המראה תפנה את אור השמש כלפי מטה, אל קבוצה של מערכות אופטיות מרכזות שימוקמו קרוב לקרקע. מערכות אלה ירכזו את האור עד לריכוז של פי 10,000-5,000 מהריכוז הטבעי של אור השמש המגיע לפני כדור הארץ. בשלב זה יופנה האור המרוכז לקבוצה של קולטי שמש ייחודיים שימוקמו על הקרקע. בקולטי השמש האלה יחומם אוויר דחוס, שישמש להפעלת טורבינות אשר יפיקו חשמל.

 

יתרונותיה של מערכת ההדגמה הסולארית החדשה נובעים משילוב טכנולוגיות ייחודי. ראשית, מתקני הייצור וההפקה - לרבות טורבינת הגז עצמה - ימוקמו על הקרקע ולא בראש המגדל (כפי שגורסות תפיסות תכנוניות קודמות). חידוש זה יביא לפישוט ולהוזלה ניכרת בעלות בנייתו של המגדל, שישמש רק לנשיאת המראה המחזירה. שנית, התכנון המתקדם של מערכות ריכוז האור (שיותקנו קרוב לקרקע), המבוסס על מחקריהם הראשוניים של מדעני המכון, יאפשר לרכז את אור השמש במידה הדרושה לחימום האוויר לטמפרטורות הנדרשות להפעלתן של טורבינת גז מתקדמות.

 

החידוש השלישי הוא קולט השמש המקורי המכונה "קיפוד", שהוא פרי מחקר של מדעני המכון. בקולט מותקנות "סיכות" הבנויות מחומר קרמי, המוצבות במבנה גיאומטרי שמאפשר קליטה וניצול מרביים של קרינת השמש. אוויר דחוס שזורם בין הסיכות מתחמם ומוזרם אל טורבינת הגז המפיקה חשמל. אור השמש חודר אל הקולט מבעד לחלון זכוכית (קווארץ) בעל מבנה קוני, שיכולתו לעמוד בלחץ גדולה מכוח העמידה בלחץ של פלדה. תכונה זו מאפשרת הזרמה וחימום של אוויר דחוס מאוד, הדרוש להפעלה יעילה של טורבינת הגז המפיקה חשמל.

 

כאמור, מקורן של אחדות מהטכנולוגיות שייושמו בתחנת הכוח הסולארית החדשה הוא במחקרים של מדעני המכון. לאחר השלבים הראשוניים של המחקר הצטרפו למדעני המכון חוקרים מחברת "רותם תעשיות", אשר היו שותפים לתכנונו ולבנייתו של הדגם הראשוני של קולט ה"קיפוד" ולגיבוש התפיסות התכנוניות של המרכיבים האופטיים הכלולים בו. רוב המחקרים שהתבצעו עד לשלב זה נתמכו בידי המדען הראשי של משרד האנרגיה (כיום משרד התשתיות הלאומיות). כשהמחקר הגיע לשלב מתקדם יחסית, הוקם הקונסורציום התעשייתי "קונסולר" במסגרת תוכנית מגנ"ט של לשכת המדען הראשי במשרד התעשייה והמסחר, במטרה לקדם את יישום הטכנולוגיות החדשות. בקונסורציום זה שותפים הגופים הבאים: החברות "רותם תעשיות", "אורמת", "חץ הכסף", התעשייה האווירית, מכון ויצמן למדע, אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

 

כדי לממש את הטכנולוגיות שפותחו במסגרת קונסורציום "קונסולר", ולפתח מוצר תעשייתי (כלומר, לבנות תחנות כוח סולאריות שיפיקו חשמל במחיר תחרותי בהשוואה למחיר החשמל המופק בתחנות כוח קיימות), הוחל - במסגרת נציבות המדע והטכנולוגיה ישראל-ארה"ב - בשיתוף פעולה נוסף, בין החברות "אורמת" ו"רותם תעשיות" מישראל, לבין חברת "מקדונל דגלאס" מארה"ב. כאמור ההסכמים לשיתוף פעולה זה נחתמו באחרונה במשרדי "מקדונל דגלאס" בהנטסוויל, אלבאמה, ארצות הברית.

 

בשלב הראשון של שיתוף הפעולה יקימו שלוש החברות - ביחידת המתקנים הסולאריים של המכון - תחנת הדגמה סולארית שתפעיל באנרגיית שמש טורבינה לייצור חשמל בהספק של 250 קילו-וואט. על בסיס הטכנולוגיות שייבחנו ויפותחו במסגרת התחנה הניסיונית הזאת ייוצרו בעתיד תחנות מסחריות בעלות הספק גדול בהרבה, שייתבססו על טורבינות גז במעגל משולב. תחנות מסחריות אלה יימכרו כ"מוצר שלם", למדינות ולארגונים שונים.