כיצד ייצור חשמל על גגות בתים בעיר משפיע על איכות האוויר והסביבה?
תוכן עניינים
1. תקציר 3
2. מבוא 4
3. רקע תיאורטי 7
3.1. ייצור חשמל באמצעות השמש 7
3.2. מדיניות ממשלתית בתחום אנרגיה מתחדשת 8
3.3. הפקת אנרגיה (PV) על גגות 9
3.4. ניצול גגות להפקת חשמל בישראל 11
3.5. מחיר ייצור חשמל באמצעות פאנלים סולאריים 12
3.6. הסדרה וחסמים בהקמת אנרגיה סולארית על גגות 14
4. מודל קונספטואלי 15
5. השערות המחקר 18
6. מתודולוגיה 19
6.1. שיטת המחקר 19
6.1.1. המחקר האמפירי 19
6.1.2. המחקר האיכותני 19
6.2. שדה ואוכלוסיית המחקר 20
6.3. כלי המחקר 20
6.4. הליך המחקר 21
7. תוצאות 22
7.1. ראיונות 22
7.2. ניתוח הצבת מערכות על גגות בעיר 25
8. דיון 27
9. סיכום ומסקנות 28
10. מקורות 29
11. נספחים 32
11.1. שאלון 32
1. תקציר
המחקר הנוכחי הוא מחקר משולב הבוחן את ערך התועלת של הפאנלים הסלולאריים על גגות בתים בעיר והוא כולל מלבד ניתוח אמפירי גם מחקר איכותני. במסגרת המחקר הכמותני נבחנה הכדאיות שבניצול שטחים על גגות בתים בעיר לטובת התקנת מערכות סולאריות וייצור חשמל. על ידי שימוש ב-GIS ניתן היה להעריך את שטח הגגות הפוטנציאלי ולחשב את העלות הכלכלית של הייצור. מהמחקר עולה, כי השטח הממוצע של גג בעיקר בעיר עומד על 164 מ"ר ממנו ניתן לעשות שימוש בכ-100 מ"ר בממוצע. גג ממוצע בעיר יכול להניב הכנסה שנתית שעומדת על בין 6273 ₪ לכ-8797 ₪ בשנה. בכל הנוגע לזיהום, הרי שמערכת סולארית ביתית בגודל של kW10 שנפרסת על פני 100 מ"ר, יכולה לחסוך פליטה של כ-10 טון פחמן דו-חמצני לאוויר מדי שנה ו-250 טון לאורך 25 שנות פעילותה המובטחת של המערכת.
במסגרת המחקר האיכותני נערכו ראיונות עומק חצי-מובנים עם 5 תושבי עיר בצפון הארץ. מניתוח מצאי המחקר האיכותני עולה, כי שרבים מהם אמנם מודעים לאפשרות בהקמת מערכת סולארית על גג ביתם, אולם רובם חוששים כי הבירוקרטיה הרבה מול העיר עצמה וחברת החשמל לא תהיה כדאית מספיק. עוד עולה מהמחקר כי רובם היו מעוניינים להתקין מערכת סולארית על גג ביתם אולם זה מסיבות של חיסכון כספי והכנסה שנתית נוספת ולא השאיפה להוריד את זיהום האוויר. כלומר, ניתן לראות שקיימת ידיעה אם כי לא מספקת ליתרונות שבהקמת המערכת על הגג אולם לא כל היתרונות ידועים להם.
2. מבוא
במהלך השנים האחרונות מסתמנת נטייה ברורה בעולם וכך גם במדינת ישראל, להגביר את ייצור החשמל מאנרגיות מתחדשות ולצמצם את הייצור ממקורות קונבנציונאליים כגון דלקים מאובנים, וזאת על רקע הירידה בעתודות ועליית המחיר של דלקים מאובנים, כמו גם העלייה הזיהום הסביבתי הנלווה לשימוש בהם (גרוסמן וליבס, 2014). אנרגיה מתחדשת, היא אנרגיה אשר מופקת מתהליכים טבעיים וממקורות שאינם מתכלים כתוצאה מהפקת האנרגיה וזאת בשונה מאשר הדלקים המאובנים, בין היתר מדובר גם בקרינת השמש (שחק, 2020).
השמש היא מקור לאנרגיה חינמית ובלתי סופית. טכנולוגיות חדשות מאפשרות לנצל את האנרגיה הסולארית למספר רב של שימושים (Kabir, Kumar, Kumar, Adelodum & Kim, 2018). השימוש באנרגיה של השמש לא החל רק בעידן המודרני, במשך אלפי שנים, שימשה אנרגיה סולארית לחמם את בתים באמצעות עיצובי אנרגיה סולריים פסיביים, תוך תכנון מבנים, כך שקירות ורצפות אגרו חום משמש במהלך היום ששוחרר בלילה כדי לשמור אותם חמים. בשנת 1839, גילה הפיזיקאי הצרפתי אדמונד בקרל (Edmond Becquerel), את "האפקט הפוטו וולטאי". בקרל מצא, שזרם חשמלי בחומרים מסוימים יכול להיות מוגבר בעת חשיפה לאור. בשנת 1905, תיאר איינשטיין את האפקט הפוטואלקטרי שהתבסס על העיקרון הפוטו וולטאי (Desai, Raol, Patel & Chauhan, 2013).
השימוש באנרגיה סולארית החל בשנות ה-50 ושנות ה-60 של המאה ה-20, כחלק מתוכניות החלל של ארצות הברית וברית המועצות לשעבר, כאשר ולוויינים וחלליות צוידו בתאים סולאריים לאספקת חשמל. שני עשורים מאוחר יותר, במהלך שנות ה-80, הפכה לראשונה האנרגיה הסולארית למקור כוח פופולרי בתעשיית האלקטרוניקה הזעירה. במקביל, החלו לפתח מערכות שמיועדות לשימוש בקנה מידה ביתי ומסחרי, כאשר כיום כבר צומחת תעשייה זו בסדרי גודל העומדים על כ-25% בכל שנה (לוי, 2010).
קיימות שיטות שונות לייצור חשמל באמצעות אנרגיית השמש. שתי הטכנולוגיות הנפוצות ביותר והבשלות ביותר ליישום הן טכנולוגיית התאים הפוטו-וולטאיים אשר ממירה באופן ישיר את אנרגיית השמש לאנרגיה חשמלית והטכנולוגיה התרמו-סולארית אשר מנצלת את חום השמש לייצור קיטור והנעת טורבינה לייצור חשמל או להפקת חום עבור מים חמים קיטור המשמשים לצרכים שונים (לוי,
2010). במהלך העשור האחרון גדל ההספק המותקן בטכנולוגיה הסולרית פוטו-וולטאי (PV) בשיעור הגדול ביותר מבין כלל טכנולוגיית האנרגיה המתחדשת בכ-39% בשנה. הסיבה לכך נעוצה בין היתר בהוזלה משמעותית של ייצור הפאנלים הפוטו-וולטאיים (שחק, 2020).
לפי נתוני רשות החשמל, בסוף שנת 2019 עמד ההספק המותקן של מתקני ייצור חשמל מאנרגיה מתחדשת בישראל על כ-2.3 ג'יגה-ואט, כאשר רובו המכריע, כ-86% הוא במתקנים סולאריים פוטו-וולטאיים, וכ-11% במתקנים תרמו-סולריים. מנתוני חברת החשמל עולה עוד, כי בסוף שנת 2019, עמד ההספק המותקן של מתקני אנרגיה מתחדשת קטנים ובינוניים המחוברים לרשת החלוקה היה על כ-1.3 ג'יגה-ואט, שהם כ-56% מכלל ההספק המותקן של מתקני אנרגיה מתחדשת. כמחצית מהספק מותקן זה מקורו במתקנים סולריים קטנים,וכ-44% במתקנים פוטו-וולטאיים בינוניים (שחק, 2020).
בשונה מאשר הפקת אנרגיה באמצעות דלקי מאובנים, הפקת אנרגיה מהשמש היא נקיה. לאור התחממות כדור הארץ והעליה בהיקף הזיהום הסביבתי, המגמה של מרבית מדינות העולם היא להפחית את השימוש בדלקי מאובנים ולהגביר את השימוש בהפקת אנרגיה סולארית (Hosseini & Wahid, 2019). במהלך השנים האחרונות, יותר ויותר ערים ברחבי העולם משלבים אנרגיה סולארית כחלק ממדיניות של הפחתת הזיהום והמעבר לניצול נכון יותר של אנרגיה (Morganti, Salvati, Coch & Cecere, 2017). לשימוש באנרגיה סולארית באמצעות מערכות PV בתוך הערים יש לא מעט יתרונות. שימוש שכזה יכול להפחית את עלויות הפצת החשמל, האנרגיה נקייה יותר וזולה יותר, כל בית שיש לו גג יכול לייצר אנרגיה לעצמו וגם לאחרים (Mansouri Kouhestani et al., 2019).
מתוך הדברים האמורים, בחרנו לחקור את תחום האנרגיה סולארית מכיוון האנרגיה הסולארית היא אחד המקורות החשובים ביותר לאנרגיה מתחדשת או אנרגיה שמעולם לא מיצויה, והיא גם אנרגיה רציפה שכן תמיד ניתן להשיג אותה ללא שום מכשולים. השימוש באנרגיה זו חשוב כי יכול שיש השפעה כלכלית וסביבתית על האנושות בגדול ונתמקד על עיר בצפון ישראל. העיר שוכנת בגליל התחתון כ-5 קילומטרים צפונית לשפרעם וכ-20 קילומטרים דרומית-מזרחית לעכו. העיר מונה כ- 34,332 נפש.
אתר סמינריון מהווה פלטפורמה למכירה ולקנייה של עבודות אקדמיות איכותיות בין סטודנטים. באתר תוכלו למצוא עבודות אקדמיות במגוון תחומים ובמגוון סוגים החל מתרגילים דרך סמינריונים ועד עבודות תזה. באתר תוכלו למכור את העבודות שלכם לסטודנטים אחרים ולהרוויח עליהן כסף.
