מאזן הפחמן: כמה פליטת CO2 לאוויר חוסך השימוש במערכת פוטו-וולטאית בשנה?
הצורך להפחית את שיעור פליטת הפחמן הדו-חמצני (CO2) לאטמוספירה הפך זה מכבר לאחד האתגרים הסביבתיים הדחופים שניצבים בפני האנושות. מדובר באחד מגזי החממה המשפיעים ביותר על שינויי האקלים וההתחממות הגלובאלית, ואחד הבולטים בגרימת זיהום אוויר ותחלואה.
יש אומרים שהרחבת השימוש במערכות פוטו-וולטאיות לייצור חשמל יכולה לתת מענה לכך, שכן הן מפיקות חשמל שאינו כרוך בפליטת CO2 כלל. בישראל מורגשת מגמה חיובית בנושא עקב ביטול החובה בהוצאת היתר בנייה עבור התקנת מערכות פוטו-וולטאיות קטנות. צעד זה מאפשר הקמת מערכת סולארית כמעט על כל גג בית או מבנה, ללא בירוקרטיה ובזמן קצר, להפחית בכך את פליטת ה- CO2לאוויר וליצור סביבה נקייה תוך חיסכון משמעותי בכסף.
המתנגדים להתרחבות השימוש במערכות הפוטו-וולטאיות טוענים כי תהליך הייצור של הלוחות הסולאריים המרכיבים את המערכות הללו גורם לפליטת CO2 בשיעור כה גבוה, עד כי הנזק הסביבתי שנגרם מייצורם רב מהתועלת.
אם כך, האם המערכות הפוטו-וולטאיות הן הפתרון לבעיית שינויי האקלים או חלק מהבעיה? למרבה המזל, ניתן לבחון זאת באופן מתמטי.
כמה חשמל מפיקה מערכת פוטו-וולטאית?
בכדי לחשב את כמות החשמל שהמערכת הפוטו-וולטאית מפיקה, יש לקחת בחשבון את הקיבולת המרבית של הלוחות לצד סך כל קרינת השמש שפוגעת בהם. סך קרינת השמש תלוי במספר גורמים, ובהם רוחב הלוח הסולארי, מזג האוויר, זווית הגג וכדומה.
בכמות שמש רגילה בישראל, תפיק מערכת פוטו-וולטאית בהספק של 1 קילו-ואט (הכוללת ארבעה לוחות סולאריים בהספק של 250 ואט כל אחד), כ-1,700 קילו-ואט שעה בכל שנה. בעל מתקן כזה יצרוך חשמל מהרשת הארצית רק בערבי החורף, ואילו בקיץ ייצא לרשת את החשמל העודף שייצר.
כל ואט של חשמל המיוצר על ידי המערכת הפוטו-וולטאית מחליף חשמל המיוצר על ידי תחנות הכוח המזהמות של רשת החשמל הארצית, ולכן חוסך פליטה של CO2 לאוויר.
כמה CO2 חוסכת המערכת הפוטו-וולטאית?
קיימות שתי דרכים לחשב את שיעור פליטת ה-CO2 שנחסך לאטמוספירה בזכות השימוש במערכות פוטו-וולטאיות.
שיטת החישוב הסטנדרטית כוללת שימוש בנתון “העוצמה הממוצעת של הCO2- ברשת”, כלומר סך כמות ה- CO2הממוצעת הנפלטת לכל קילו-ואט שעה של חשמל המיוצר עבור הרשת מכל תחנות הכוח. בשנת 2013 הוערך סך הכמות הממוצעת של CO2 ב-445 גרם.
שיטת חישוב שמרנית יותר, לעומת זאת, מתייחסת לסך ה- CO2 שחוסכות מערכות סולאריות מתחנות הכוח המופעלות על גז בלבד, שכן מספרן עולה בכל שנה. נכון להיום, תחנת כוח כזו פולטת 392 גרם של CO2 לכל קילו-ואט שעה בשנה. כך, בשימוש שמודל שמרני זה ניתן לומר שבמונחים של ייצור חשמל בלבד, חוסכת מערכת פוטו-וולטאית בהספק של 1 קילו-ואט כמעט 680 ק”ג CO2 בכל שנה. בהתאם, מערכת ביתית בהספק של 10 קילו-ואט תחסוך 6.8 טון CO2 בשנה.
כלומר, שתי שיטות החישוב מוכיחות כי התקנת מערכת סולארית פוטו-וולטאית בבית יכולה לחסוך כמות משמעותית של פליטת CO2 בשנה.
מערכת פוטו-וולטאית אחת בהספק 10 קילו-ואט חוסכת 7.56 טון פליטות CO2 בשנה. נתון זה שווה ערך לחיסכון של:
| 1 | הפחתת רכבים מהכביש בשנה |
| 779 | הפחתת גלונים של דלק (3,000 ליטר) בשנה |
| 340 | עצים המטהרים את האוויר בשנה |
| 9 | עצים חדשים שיינטעו ויספקו חמצן כל חייהם |
| 1.91 | בתים שיסופק להם חשמל סולארי בשנה |
| 145.55 | נורות שדולקות 24/7 |
אך האם כמות ה- CO2שחוסכת המערכת הפוטו-וולטאית מהאטמוספירה בשנות פעולתה גבוהה יותר מכמות ה- CO2שנפלטה לאטמוספירה בעת ייצור הלוחות הסולאריים? בכדי לבחון טענה זו יש להביט מקרוב על תהליך הייצור של לוח סולארי ועל מהלך חייו המלא, מהייצור ועד המיחזור.
טביעת הרגל הפחמנית של לוח סולארי
לוחות סולאריים מורכבים מתאי סיליקון דקים, המיוצרים מסיליקון מעובד. במפעלים מתקדמים תהליך הייצור אוטומטי כמעט לחלוטין, ומתבצע באמצעות רובוטים. תהליך ייצור כזה ממזער את הטיפול בחומר ומקטין את הסיכון לפגמים בלוח הסולארי, כך שיפעל ביעילות מירבית בכל מהלך חייו.
הסיליקון מומס ונוצק לתוך בלוק מטיל במשקל 250 גרם. כל בלוק כזה נחתך לכ-600 פרוסות המהוות את תאי הסיליקון, כאשר כמות כזו של סיליקון מספיקה לייצור כ-165 לוחות סולאריים. תאי הסיליקון מוכנסים לתוך קו הייצור ומצופים בחומר אנטי-רפלקטיבי לפני שמוחדרים בהם הכימיקלים הדרושים להפיכתם לפוטו-וולטאים. לאחר מכן מסודרים התאים בשרשרת הייצור ומוכנסים ללוח הסולארי.
כאשר לוקחים בחשבון, בנוסף לתהליך הייצור, גם את כל האנרגיה הנדרשת לשינועו, התקנתו ולמה שקורה לחומרים מהם מורכב הלוח הסולארי בסיום חייו, עומד שיעור פליטת ה-CO2 הממוצע של כל לוח סולארי על כ-30 גרם לקילו-ואט שעה.
אם שיעור פליטת ה- CO2הממוצע של תחנות הכוח לכל קילו-ואט שעה עומד, לעומת זאת, על 451 גרם, מוכיחים נתונים אלה מעל לכל ספק כי הלוחות הסולאריים הינם מקור אנרגיה ירוק וסביבתי שחוסך פליטת כמויות משמעותיות של CO2 בשנה.
צמצום טביעת הרגל הפחמנית של לוח סולארי
את טביעת הרגל הפחמנית של הלוחות הסולאריים ניתן לצמצם עוד יותר. האמצעי הברור והמידי הינו, כמובן, להפעיל את המפעלים לייצור לוחות סולאריים בכוח לוחות סולאריים המותקנים על הגג.
ואכן, יצרני הלוחות המובילים בעולם כבר אימצו את השיטה, ומשתמשים במערכות פוטו-וולטאיות והידרו-אלקטריות להפעלת קו הייצור. כתוצאה, הלוחות הסולאריים המיוצרים על ידם בעלי טביעת הרגל הפחמנית הנמוכה בעולם.
גורם נוסף שמפחית משמעותית את טביעת הרגל הפחמנית של הלוחות הסולאריים הוא מיחזור החלקים מהם הם מורכבים. כאשר מיחזור חוסך ייצור או כרייה של חומר חדש, נחסכת בכך פליטה של CO2 לאטמוספירה.
כ-90% מרכיבי הלוח הסולארי ניתנים לשימוש חוזר. הסיליקון שממנו עשויים התאים הפוטו-וולטאים מיוצר מחול. בנוסף, מורכב הלוח הסולארי מזכוכית, אלומיניום וחומרים מוליכים למחצה. שימוש חוזר ברכיבי הלוחות יחסוך ייצור חומרי גלם ללוחות סולאריים חדשים או לייצורם של מוצרים אחרים, ויפחית את הזיהום הכרוך בייצורם.
המסקנה: מערכות פוטו-וולטאיות הן הפתרון
ניתוח זה מוכיח מעל לכל ספק כי התרחבות השימוש במערכות פוטו-וולטאיות לייצור חשמל, אשר יחליף חשמל המיוצר בתחנות הכוח יפחית משמעותי את שיעור פליטת ה- CO2לאטמוספירה ובכך יאט את ההתחממות הגלובלית ואת תהליכי שינויי האקלים.