האם כדאי לכם להתקין תא פוטו אלקטרי בגג?

לפני כחודשיים הוכרזה ע"י משרד התשתיות ורשות החשמל תוכנית ארצית לתמיכה וסבסוד יצרנים פרטיים המייצרים חשמל מתאים פוטו-וולטאים (תאים סולריים)
מרבית המידע מסופק ע"י הספקים המסחריים של התאים הוולטאים ויש הרבה אי בהירות בנושא .
אנסה בקצרה לפרט את הנושאים העקרים העומדים על הפרק וכל אחד ישפוט לפי הבנתו .

מהי הטכנולוגיה ?
תא פוטו-וולטאי (PV) או תא סולארי הוא התקן סולארי להפקה ישירה של אנרגיה חשמלית על ידי קליטת קרינה אלקטרומגנטית מן השמש.
התא הפוטו וולטאי הנפוץ ביותר בנוי משתי שכבות צורן (סיליקון) שבכל אחת עקבות של יסוד נוסף.
כאשר גלים אלקטרומגנטיים באורך המתאים נקלטים בשכבה העליונה, האלקטרונים ה"מיותרים" שבה משתחררים ממשיכת הגרעין והופכים חופשיים. המשיכה הרבה של השכבה התחתונה גורמת לאלקטרונים החופשיים לנוע מהשכבה העליונה דרך המוליך אל השכבה התחתונה. הדבר יוצר יונים חיוביים (קטיונים) של ארסן בשכבה העליונה, ויונים שליליים (אניונים) של בורון בשכבה התחתונה. עובדה זו גורמת למשיכה בין היונים ובעקבות כך למסירת אלקטרונים מהשכבה התחתונה אל העליונה. מעגל זה יימשך כל עוד מקור האור זמין.

ממה מורכבת מערכת ביתית ליצירת חשמל מתאים פוטו וולטאי?
מיתקן ליצור חשמל מאנרגית השמש כולל קולטים פוטו-וולטאים המתקנים על פני שטח בעל קרינת שמש מקסימלית וממיר זרם ישר לזרם חלופין המאפשר אספקת החשמל ישירות לרשת.

מהי התוכנית של רשות החשמל?
כל צרכן חשמל רשום יכול להקים במקום הצרכנות שעל שם הצרכן, מערכת ליצור חשמל מתאים פוטווולטאים בתנאי שההספק המותקן לא יעלה על 15 קילווואט לצרכן ביתי ו 50- קילווואט לכל צרכן אחר;
מדובר בהסכם מחיר מובטח מראש של 2.01 ₪ לקווט"ש ל 20 שנה לכל מה שנייצר .
לשם השוואה אנו משלמים בחשבון החשמל החודשי כ 48.3 א"ג לקווט"ש (חשבון יולי)
התוכנית היא במגבלת מקסימום ארצית של 50 מגה או הצטרפות לתוכנית עד שנת 2014 (המוקדם מביניהם)

איך מגדירים גודלו של תא פוטו-וולטאי ?
תאים פואו-וולטאים מודרים לפי ערך Watt-Peak (וואט-שיא)
WP היא יחידת הספק מלאכותית שהוגדרה למטרות תקינה. הצורך ביחידה כזאת נובע מכך שההספק המתקבל מקולט פוטו-וולטאי תלוי במס' גורמים :
- עצמת האור (אור חזק מיצר זרם גדול)
- בטמפרטורת הקולט (טמפרטורה גבוהה גורמת להקטנת הזרם)
- תנאים ספקטרלים שונים.
לכן מאפיינים את הקולטים על פי הספק המופק בתנאי מבחן תקניים [STC] תנאים אלו כוללים אור בעוצמה של 1000 W/m² ,טמפרטורת קולט של 25?C ותנאים ספקטרליים מוגדרים AM1.5.
עוצמת קרינה של 1000 W/m² בצוהרי היום היא אמנם אופיינית במקומות שונים בישראל אולם טמפרטורת הקולט בשעות הצהרים בישראל יכולה להגיע ל 70?C בקיץ ולכן למעשה התנאים התקניים אינם יכולים להתקיים בישראל בשל טמפרטורת הקולטים הגבוהה.
על מנת לחשב את הספק הקולט ברגע נתון, חייבים לבחון מס' משתנים מטאורולוגים: הקרינה הישירה והמפוזרת ואת טמפרטורת הקולט.

מה הגודל ליצור 1 קווט"ש ?
ככלל אצבע ניתן לומר כי 10 מ"ר תאים פוטו-וולטאים הם בהספק של 1 קילו-וואט שיא

כמה נייצר?
יצור החשמל מותנה כאמור בקרינה השמש ובטמפרטורת הקולט.
לכן גם בתנאי המדינה הקטנה שלנו ישנם הבדלים בעצמת הקרינה ובטמפרטורת הקולט באזורי הארץ השונים בהתאם לטמפרטורות ולמס' ימי העננות בשנה.

עלות ההשקעה
כמו בכל דבר, ההשקעה תלויה בגודל.
ככל שגודל הפרויקט גדול יותר, עלות ההשקעה הממוצעת ל 1 קילו-וואט שיא קטנה יותר
להמחשה: תאים פוטו-וולטאים של 1 קילו-וואט שיא בודד יעלה כ 36,000 ₪
תאים פוטו-וולטאים של 1 קילו-וואט שיא בתוך פרויקט של 50 קווט"ש יעלה כ 25,000 ₪

בשל הביקוש העולמי לתאים פוטו-וולטאי (גרמניה) עלה מחיר הסיליקון מ 25$ לק"ג בשנת 2003
ל 250$ לק"ג בשנת 2008 וכלכלנים צופים כי המחיר עשוי לרדת עקב הכפלת התפוקה העולמית (אקונומיסט).

מהי הרווחיות ? (שאלת השאלות )
אנו יודעים את עלויות ההשקעה (הצעות מחיר), את מחיר התוצרת (מחיר החשמל מובטח מראש) וניתן גם לאמוד גם את העלויות השוטפות (בעיקר אגרות בדיקה לחברת חשמל)
אולם השאלה המרכזית היא: כמה קווט"ש נייצר ביום מכל תא של 1 קילו-וואט שיא ?
על פי "כלל אצבע" (אמדן משוער)- תא של 1 קילו-וואט שיא מייצר ביום בתנאי הקרינה בישראל
כ- 4.5 קווט"ש חשמל ליממה
בשנה, תאים פוטו-וולטאי של 1 קילו-וואט שיא – ייצרו כ 1642 קווט"ש חשמל


סקר יצור חשמל
בשנת 2000 נערך סקר באוניברסיטת בן גוריון עם השירות המטאורולוגי שבדק את ההספק השנתי מייצור חשמל מתא פוטו-וולטאי של 1 קילו-וואט שיא ב 5 ערי ישראל ליצור זרם ישר DC .
(הזרם הישר DC מומר לזרם חילופין AC על מנת לספקו לרשת החשמל ובכך יש הפסד נוסף)
הבדיקות נעשות באופן שעתי ע"פ נתוני מדידה מטאורולוגיים רב שנתיים (השירות המטאורולוגי) הקרובים לממוצע הרב שנתי לאותו חודש .
עיר/ קווט"ש חשמל בשנה
חיפה 1517
תל אביב 1562
ירושלים 1601
באר-שבע 1644
אילת 1703

אם ניקח את נתוני ירושלים (1600) כנתון הממוצע (די דומה ל"כלל האצבע" שהזכרנו)
הרי ההכנסה השנתית לפי מחיר החשמל (2.01 ₪ לקווט"ש) תהיה כ 3200 ₪ לשנה ברוטו
וכל אחד יבחן את הרווחיות בהתאם לעלות ההשקעה שלו ל 1 קוו"ט-שיא בהתאם לעלות ההשקעה .

הפסדי תפוקה
בניגוד ליצור חשמל מטורבינות רוח בהם יש כבר ניסיון של כ 15 שנה בהיקף מסחרי, ביצור חשמל מתאים סולריים אין עד היום ניסיון מעשי ליצר חשמל בהיקף מסחרי ולכן הכל מבוסס על מחקרים והערכות
יש לקחת בחשבון אפשרות להפסדים נוספים שיקטינו את התפוקה בפועל
א. הפסדים כתוצאה מהמרת החשמל לזרם חילופין על מנת לחברו לרשת החשמל הישראלית .
ע"פ כותבי הסקר, הפסד זה מסתכם ב 15% נוספים
ב. הפסד כתוצאה מהתקנת הקולטים בגובה ובזוית לא אופטימלית
ג. הפסד כתוצאה מאבק על הקולטים ומצל עצים

עבודה כלכלית
חברת המחקר "מכון ציגלמן" מנתחת את הנתונים ומגיעה למסקנה כלכלית שונה לגבי היצרן הביתי :
" ייצור חשמל פוטו-וולטאי - לא כדאי ליצרן הביתי" זאת בשל כמה הבדלים מהותיים בין התחשיבים נעשו בבסיס התוכנית של משרד התשתיות לבין המצב בפועל כמו: אי החזר מע"מ, תפוקה בפועל פחותה בשל גורמים שונים ...
ולכן ע"פ הערכתם החזר ההשקעה ליצרן ביתי יהיה רק לאחר 25 שנה !