מיזוג אוויר סולארי – פתרון מעשי להפחתת הביקוש לחשמל

פורסם באתר תשתיות ביום 30 באוגוסט 2010

הגידול בביקוש למיזוג אוויר בשנים האחרונות מייצר עליה משמעותית בצריכת אנרגיה ראשונית, במיוחד בארצות בעלות אקלים חם ולח, כגון מדינות הים התיכון. חברות החשמל בארצות חמות כמו ישראל עומדות בפני שיאי הביקוש לחשמל בחדשי הקיץ, ומצבים של יכולת אספקה גבולית (brown-out) נעשים שכיחים יותר ויותר. ההתחממות הגלובלית שקיומה אינו שנוי עוד במחלוקת גורמת לעליה משמעותית בביקוש למיזוג אוויר גם באזורי עולם ללא מסורת של מיזוג אוויר, כגון מדינות אירופה. ביטוי קיצוני למגמה זו ניתן לראות הקיץ ברוסיה שם סובלים התושבים מגל חום קיצוני ושריפות ענק שגבו חיי אדם רבים.

פליטות פחמן דו-חמצני הנובעות ממיזוג אוויר בארצות הקהילייה האירופית צפויות לגדול פי 20 בין השנים 1990 עד 2010. צריכת האנרגיה בבנייני מגורים ובבניינים מסחריים מהווה כ-40% מתצרוכת האנרגיה של אירופה, מספר מערכות מיזוג האוויר שגודלן עולה על 12 קילו-וואט גדל פי 5 במשך 20 השנים האחרונות. סה"כ השטח הממוזג שעמד על 30 מיליון מ"ר בשנת 1980 התרחב לכדי 150 מיליון מ"ר בשנת 2000.

פורום האנרגיה של מוסד שמואל נאמן למחקר מתקדם במדע וטכנולוגיה, במסגרת פעילותו בתחום האנרגיה, קיים לאחרונה מפגש שהוקדש לדיון בנושא מערכות מיזוג אוויר סולאריות בישראל. בדיון השתתפו מומחים בתחום מהסקטור התעשייתי, היזמי, האקדמיה והממסד הממשלתי והציבורי. המשתתפים בפורום מהווים, ללא ספק, קבוצה ייחודית ובעלת סטאטוס מקצועי ראשון במעלה בתחום מיזוג האוויר בכלל, ומערכות מיזוג אוויר סולאריות בפרט.

בין היישומים התרמיים השונים של אנרגיה סולארית, קירור הוא אחד המורכבים ביותר. זו ללא ספק אחת הסיבות להיותו פחות נפוץ מאשר חימום אויר או חימום מים. כאן לא מספיק לאסוף את החום, לאגור ולחלק אותו. יש להמיר את האנרגיה לקור באמצעות מתקן מתאים, המסוגל לקלוט חום בטמפרטורה נמוכה מן החלל הממוזג, ולפלוט אותו בטמפרטורה גבוהה יותר אל הסביבה החיצונית. במונחים תרמו דינמיים – נדרשת שאיבת חום.

העובדה כי שיא הביקוש לקירור בקיץ מתרחש בשעות בהן קרינת השמש גבוהה ביותר, יוצרת הזדמנות מצוינת לנצל טכנולוגיות תרמיות המתאימות לקירור מונע ע"י חום (heat-actuated cooling). יישום מסחרי של אנרגיה סולארית למטרות מיזוג אוויר הוא חדש יחסית, אם כי יסודות קירור מונע ע"י חום גובשו כבר לפני כ- 150 שנה, עם המכונה הראשונה לייצור קרח המשולבת עם קולט שמש מרכז, שהוצגה בתערוכה העולמית בפריז בשנת 1878.

פרופ' גרוסמן "מיזוג אוויר סולארי יעיל יותר למשק מאשר מערכות סולאריות"

לדברי פרופ' גרשון גרוסמן, העומד בראש פורום האנרגיה במוסד שמואל נאמן "חישובים מראים כי תמיכה במיזוג אוויר סולארי חוסכת יותר למדינה ויעילה יותר למשק מאשר התמיכה הניתנת למערכות פוטוולטאיות (PV), בה מדינת ישראל הולכת בעקבות מדינות אחרות בעולם, ולא מן הסיבות הנכונות. לא זו בלבד, אלא שבעידוד מיזוג אוויר סולארי נעודד טכנולוגיה ישראלית ואילו בתמיכה ב-PV אנו תומכים בייבוא מסין ומיפן".

בסיום מפגש פורום האנרגיה הגיעו המשתתפים למסקנה ברורה: בעזרת טכנולוגיה מתאימה, קירור סולארי יכול להקל באופן משמעותי, אם לא לפתור את בעיית צריכת החשמל המוגברת ואת שיאי הביקוש הנגרמים עקב השימוש  במערכות מיזוג אוויר. בניגוד ליישומים אחרים של אנרגית השמש כגון חימום מים וחימום מבנים, הביקוש הגדול ביותר לקירור מתרחש כאשר קרינת השמש היא החזקה ביותר, ובכך נעשה השימוש באנרגית השמש למיזוג אוויר אטרקטיבי במיוחד.

מתקנים שונים של קירור מונע ע"י חום (בעיקר מטיפוס ספיגה), זמינים בשוק, במיוחד עבור מערכות של 40 קילוואט ומעלה, וניתן להשתמש בהם בשילוב עם קולטי שמש תרמיים. המכשולים העיקריים ליישום בקנה מידה גדול, לצד עלות השקעה ראשונית גבוהה, הם חוסר ניסיון והיכרות מעשית עם תכנון, בקרה ותפעול של מערכות אלה בקרב אדריכלים, קבלנים ומתכננים. עבור מערכות בקנה מידה קטן יותר, כמעט שאין בשוק מתקנים זמינים. לכן קיים עניין מיוחד בפיתוח של מערכות מיזוג אוויר קטנות המונעות בעזרת חום.

הכתבה המלאה בקישור המצורף.