ד”ר ילנה ויטושקין, מינהל המחקר החקלאי, משרד החקלאות
צילום: מכון וולקני
מערכת אגרי-וולטאית חדשנית – בפיתוח הכותבת דלעיל, ד”ר גור מיטלמן ממכללת אפקה ופרופ’ אבי קריבוס מאוניברסיטת תל-אביב – הוצגה לראשונה בוועידה הבינלאומית לאגרי-וולטאי 2023 SunnySide APV SUMMIT שהתקיימה בגליל ב-1-2 במרץ, ביוזמת מכון המחקר מיגל ומכון פרנהופר מגרמניה ובשיתוף משרדי ממשלה, במטרה לקדם שיתופי פעולה עם חברות מובילות בתחום ליישום הטכנולוגיה.
הפיתוח החדש יאפשר התקנה של שדות אגרי-וולטאיים בצפיפות גבוהה במיוחד, בזכות מנגנון מתקדם ומשוכלל לפיצול ספקטרלי של אור השמש, המעביר את החלק בספקטרום המשמש את הצמח לביצוע פוטוסינתזה, ישירות לגידולים החקלאיים, בעוד החלק הנותר בספקטרום מוסט לטובת ייצור החשמל.
נוסף להצבת מספר רב יותר של פאנלים סולריים שתגדיל את ההכנסות מייצור החשמל, לשדה האגרי-וולטאי המוצע תהיה השפעה מינימלית, אם בכלל, על התוצרת החקלאית, והוא יהווה יתרון במיוחד בגידולים חקלאיים בעלי רגישות גבוהה להצללה, הזקוקים לחשיפה מרבית לאור השמש כדי להתפתח ולהניב בצורה מיטבית.
למערכת תצורה ייחודית של פאנל פוטו-וולטאי סטנדרטי דו-צדדי, המותקן בניצב לשמש ושתי מראות עם פיצול ספקטרלי הממוקמות בזווית של 45 מעלות משני צידי הפאנל. המראות מצופות בציפויים ייחודיים, המאפשרים להעביר את קרינת הפוטוסינתזה ישירות לגידולים, ואף לכוונן את אורכי הגל בהתאם לצרכים המדויקים של הצמח. יתרת הקרינה מוחזרת מהמראות לפאנל הסולארי ומומרת לחשמל. בנוסף, כל המבנה עוקב אחר השמש עם מנגנון חד-צירי.
פיצול הקרינה הודגם בהצלחה על ידי אב-טיפוס מעבדתי שפותח ונבנה במכון וולקני, תוך שימוש במפצל ספקטרלי (זכוכית (Low-E המשמש בבניה תעשייתית. על פי תוצאות מדידת קרינת השמש המגיעה לקרקע, אנו חוזים כי הפיתוח החדשני יאפשר העברת כ-90% מהקרינה הפוטוסינתטית ישירות לצמח בשדה אגרי-וולטאי צפוף, לעומת רק כ-70% במערכות אגרי-וולטאיות סטנדרטיות, דבר שיאפשר בעתיד לרגולטורים לקבע יכולות אלו כתקנות מחייבות למערכות אלה ולאפשר הפקת חשמל מהשדה תוך פגיעה מינימלית בתפוקה החקלאית.
בניגוד לאמצעים אחרים, כגון יריעות פוטו-וולטאי שקופות למחצה, ומערכות עם ריכוז אור שמש, המערכת שפיתחנו הינה פשוטה יחסית, ועלותה הפוטנציאלית צפויה להיות נמוכה, שכן היא מבוססת על אלמנטים הקיימים בשוק ואינה מצריכה ריכוז קרינה ועקיבה אחר השמש ברמת דיוק גבוהה. נכון לעכשיו, התפוקה החשמלית ליחידת שטח קרקע דומה לתפוקה של שדה אגרי-וולטאי סטנדרטי, אולם, ניתן יהיה לשפר את ביצועי הקולט המוצע באופן משמעותי באמצעות שימוש במפצל בעל דרגת סינון גבוהה שתוביל לעלייה בתפוקת החשמל ואף להגדלת התוצרת החקלאית.
למחקר שותפים בנוסף – ד”ר עידו הלפרין וד”ר בני לב מאוניברסיטת אריאל, אפרת הדס ויחיאל שטיינמץ ממשרד החקלאות, ד”ר עופר רוזנשטיין ממכון וולקני, ופרופ’ ריקרדו הרננדס מאוניברסיטת צפון קרולינה. המחקר במימון משרד האנרגיה, קרן קמ”ח BARD ומרכז גורדון ללימודי אנרגיה באוניברסיטת ת״א.
בוועידה הבינלאומית לאגרי-וולטאי( SunnySide APV SUMMIT 2023) השתתפו: קובעי מדיניות ואסטרטגיה ממשרדי הממשלה והרשויות הרלוונטיות, חברות אנרגיה בינלאומיות, חוקרים, יזמים וחקלאים.
