קיימות
A Sun that Never Sets – Reflect Orbital’s Big Plans for Upending Solar Energy
שמש הזורחת
אנרגיית השמש הופכת לאחד ממקורות הכוח העיקריים בעולם, בשל השפעתה הטבעית, “דלק חופשי” ואין פליטת פחמן בזמן הפעלה (אך יש פליטה מסוימת במהלך הייצור אם הלוחות לא מיוצרים עם אנרגיה ירוקה).
סיבה מרכזית לקידום זה הוא שיפור בטכנולוגיות פוטו-וולטאיות, עם עלייה מהירה ביעילות של לוחות סולאריים. ויש עוד המשך, עם לוחות ביפאציאליים, פרובסקיט, דק צדפוני קדמיום או נקודות קוונטום, כולם מועמדים לשפר את לוחות הסולאריים עוד.
מקור: ביקורת אנרגיה נקייה
זהו משהו שדנו בו בהרחבה ב” עידן השמש – עתיד מואר לאנושות.” במקביל ליעילות משופרת, עלויות הייצור ירדו בחדות, ויצרו סביבה מושלמת להפוך את הסולאר לתחרותי מול דלקים מאובנים.
מקור: News Channel 3
עדיין, אנרגיית השמש סובלת מחולשה אחת מרכזית. היא לא יכולה לייצר חשמל בלילה. או, למעשה, היא מייצרת מעט מאוד בימים מעוננים.
זה אומר שאנרגיית השמש יכולה לעבוד רק כמקור כוח ראשי של האנושות בצוותא עם פתרונות להקלת הבעיה הזו.
כרגע, שתי האפשרויות המרכזיות הנבחנות הן חבילות סוללות ענקיות לאחסון חשמל לערב וימים ללא שמש, וקווי מעבר חשמל ארוכי טווח להובלת אנרגיה מאזורים מוארים וברחבי אזורי זמן.
הבעיה היא ששתי האפשרויות האלה יקרות מאוד ודורשות הרבה משאבים.
זה למה אפשרות אחרת נדונה: לכידת אנרגיית השמש במקום שהיא זורחת 24/7 ואינה מושפעת ממזג האוויר, ישירות ממסלול כדור הארץ.
אנרגיה סולארית מסלולית
מה שהופך את המושגים הסולאריים בחלל לפוטנציאלית כדאית היום ובעתיד הקרוב, הוא הירידה בעלויות לשיגור חומר למסלול. זה היה בעיקר מונע על ידי המצאת רקטות משומשות על ידי SpaceX של אילון מאסק, שחילק את העלות פי 10 כבר, ועלול לעשות זאת שוב בעתיד הקרוב.
מקור: Ark Invest
לווייני כוח
במשך זמן רב, האסטרטגיה הראשית שנתפסה הייתה להתקין לוחות פוטו-וולטאיים במערכים גדולים של לוויינים ולשדר בחזרה חשמל לפני השטח עם גלי מיקרו (שאינם נבלעים על ידי עננים).
הבעיה עם אסטרטגיה זו היא שהיא מורכבת יותר מאשר סולארית המבוססת על קרקע:
- קרקע: איסוף אור שמש -> המרת DC ל-AC -> שליחת חשמל לרשת.
- חלל: איסוף אור שמש -> המרת גלי מיקרו -> המרת גלי מיקרו בחזרה לחשמל -> המרת DC ל-AC -> שליחת חשמל לרשת.
צעדים אלו דורשים יותר ציוד ולכן יותר משקל לשיגור למסלול. זה גם אומר שחלק מהאנרגיה אבודה בכל צעד המרה בין אור שמש, חשמל וגלי מיקרו.
כך, בעוד שאור השמש חזק יותר ובלתי מעורער במסלול, האובדן הנוסף ועלות הציוד עלולים להפוך את הסולארית המסלולית לא זולה יותר מאשר זו המבוססת על קרקע, אפילו אם היא יותר אמינה.
מכירת אור שמש?
גישה אחרת נבחנת על ידי סטארט-אפ בשם Reflect Orbital.
הרעיון הוא לדלג על השלב של הבאת לוחות סולאריים ומשדרי גלי מיקרו למסלול. ובמקום זאת, פשוט להכניס למסלול מראה ענקית המחזירה את אור השמש לכדור הארץ.
מקור: Reflect Orbital
שיטה כזו נבדקה כבר על ידי תוכנית החלל הרוסית ב-1990, כך שאנו יודעים שהיא יכולה לעבוד מבחינה טכנית. חוסר מימון ברוסיה שלאחר האיחוד הסובייטי, חוות שמש יקרות ועלות שיגור למסלול באותה תקופה הפכו אותה ללא כדאית מבחינה מסחרית.
מושג זה הוא בעל מספר יתרונות מרכזיים מול עיצובים “מסורתיים” של סולארית מסלולית:
- לווייני כוח חייבים להידרדר במשך הזמן. ובניגוד ללוחות סולאריים על כדור הארץ, אין עדיין דרך מעשית למחזור, מה שאומר שציוד יקר ומורכב לגמרי הוא בזבזני בסוף חייו.
- מראות חלל יכולות להיות עשויות מפולי נחושת דק ופשוט, שקל פחות מלוחות סולאריים פוטו-וולטאיים. זה היה מקטין את עלות השיגור באופן משמעותי.
הדרך שזה היה עובד בפועל היא ש-Reflect Orbital “תמכור אור שמש” לחוות שמש על פני הקרקע, כך שהם יוכלו להמשיך לייצר אחרי החשיכה, כאשר מחירי החשמל הם הגבוהים ביותר.
החברה כבר עשתה הדגמה של המושג, באמצעות בלון חם, בחלקו כמהלך שיווקי, יותר מאשר אב-טיפוס אמיתי, שהיה דורש לוויין אמיתי במסלול.
כמה רציני זה?
צוות
מייסד ומנכ”ל החברה הוא בן נובאק. כסטודנט בשנתו הראשונה, הוא הוביל פרויקטים של SpaceX לאימות רכיבי הנעה של Crew Dragon ועבד שוב ב-SpaceX מאוחר יותר.
ה-CTO הוא טריסטן סמלהאק, שהיה המהנדס הצעיר ביותר ב-Zipline, חברת השילוח האווירית המובילה בעולם.
אולי יותר קריטי להצלחת הפרוטוטיפ העתידי הוא רוברט סלזאר, מהנדס עיצוב הליוסטט. הוא עבד על עיצוב מגן האופטי של Starshade במעבדה להנעה סילונית של NASA; רוברט המשיך לעצב הליוסטטים הניתנים לפריסה האולטרה-קלים לפרויקט Transformers for Lunar Extreme Environments.
מקור: NASA
כך, בסך הכל, הצוות נראה בעל קרדיטים טכניים רציניים כאשר מדובר בפרויקטים חלל ומראות חלל. זה לא רק צוות שיווקי עם רעיון משוגע.
ואנו יכולים להניח שניסיונו של נובאק ב-SpaceX יוכל לסייע להבטיח גישה למשגרים של החברה בעתיד.
כדאיות טכנית
כפי שאמרנו לפני, טכנולוגיה זו כבר נבדקה בשנות ה-90, כך שאנו יודעים שהיא יכולה לעבוד. זה יכול לחזור על הרבה מחקרים שנעשו במהלך השנים על מפרשי שמש, אנטנות ניפוח וקיפול אוריגמי למקסימום יעילות שיגור לוחות סולאריים ופולי חזרה.
בכלל, יצירת פני שטח חזרה אולטרה-דקים לחלל היא יחסית קלה, לפחות ככל שניתן לקרוא לציוד חלל “קל”. מהקרקע, המראות יראו כ”שמשות מיני”.
מקור: אוניברסיטת גלאזגו
במחקר מ-2022 בשם “שיפור ייצור ושימוש באנרגיית השמש: מראות סולאריות מסלוליות כתחליף לאחסון אנרגיה,” המראות הונחו להיות עשויות מקבוצה של שלושים מראות בקוטר 1 ק”מ, כל אחת עם זמן חיים של 20 שנה ומשקל של כ-7860 ק”ג.
עלות הרכישה תהיה 375$/ק”ג, או 3$ מיליון למראה ו-90$ מיליון לכל הקבוצה. זה היה מספיק כדי לייצר תאורה נוספת שווה 100 מגה-ואט בייצור חשמל.
כדאיות כלכלית
באותו מחקר, החוקרים השתמשו בעלות שיגור של 1400$ לק”ג, או עלות השיגור של Falcon Heavy ב-2018. שווה לציין שעד 2023, עלות השיגור כבר ירדה מתחת לרף 1000$, וזה לפני הגעתה של SpaceX Starship, שגדולה יותר ובתיאוריה זולה יותר.
בניתוח זה, החוקרים חישבו שבתנאים הנוכחיים, הפרויקט לא יצליח להרוויח כסף. הם אפילו חישבו את עלות השיגור הדרושה כדי שמראות מסלוליות יגיעו לנקודת הפריצה בתנאים שונים:
תנאי שוק 1 הוא בעל מחירים יציבים יחסית של חשמל לאורך היום, עם הודו כדוגמה. במקרה זה, עלות השיגור לנקודת הפריצה צריכה להיות 257$/ק”ג.
מקור: אנרגיה יישומית (LC = עלות שיגור, PC = עלות רכישה)
תנאי שוק 2 הוא בעל תנודות מחירים קיצוניות בין רגעים ביום, עם קליפורניה כדוגמה. במקרה זה, עלות השיגור לנקודת הפריצה צריכה להיות “רק” 558$/ק”ג.
מקור: אנרגיה יישומית (LC = עלות שיגור, PC = עלות רכישה)
יישומים פוטנציאליים
הדגמת שוק ראשונית
החברה דנה בעמוד האינטרנט שלה בפוטנציאל ל”הזמנת חלק מאור” ל-4 דקות על 5 ק”מ, עם זמינות מוגבלת החל מרבעון 4 2025.
זה יושג עם לוויינים שישקלו רק 16 ק”ג כל אחד ויהיו מצוידים במראות מילר 9.9X9.9 מטרים בגודל, שיתפרסו במסלול.
במרבית המקרים, זה יהיה בכל מקרה יותר כלי שיווק והדגמה מאשר מטרה לייצור חשמל, עם מקרה חזק שיישום כזה יכול להיות לבקש אור שמש בלילה בלחיצת אפליקציית סמארטפון.
ייצור חשמל סולארי
היישום הראשון והברור ביותר היה שליחת אור לחוות סולאריות גדולות, במיוחד בשווקים עם מחירי שיא גבוהים מאוד בערב. כל חברת סולארית מסלולית תצטרך לבחור בקפידה את השוק שלה, תוך שמירה על התחרות הגוברת עם חבילות סוללות זולות יותר.
יישום מעשי אחר יכול להיות הגברת עוצמת השמש הפוגעת בחוות סולאריות בקווי הרוחב הצפוניים. למשל, חוות סולאריות בקנדה או סקנדינביה יכולות להרוויח מאור נוסף כדי להגיע לקיבולת המרבית, במיוחד בחורף כאשר הביקוש לחשמל גבוה ועוצמת השמש היא הנמוכה ביותר.
תאורה עירונית מלאכותית
יישום אחר שיכול להיות מועבר בחשבון הוא ספק תאורה עירונית.
אולם, זה עלול שלא להיות תחרותי מול עמודי תאורה פשוטים יותר, עם תאים סולאריים וסוללות משולבים.
חקלאות
פעילות אחרת הדורשת אור היא חקלאות דרך פוטוסינתזה של צמחים. תאורה מסלולית יכולה לספק אור נוסף למבצעים חקלאיים גדולים שכרגע משתמשים בנורות LED בחממות.
זה יעבוד רק עבור החוות הגדולות ביותר, אך יכול להיות משמעותי באזורים עם התקנים גדולים של חממות, כמו למשל הולנד או דרום ספרד.
יישום אחר יכול להיות תאורת אזורים צפוניים בחורף, שם עונת הצמיחה קצרה. זה יכול להיות גם אפשרות ללוויין למכור את האור המוחזר באזורים ללא ביקוש מספיק מחוות סולאריות.
מגבלות מראות מסלוליות
מעבר לשיקולים טכניים וכלכליים, מראות מסלוליות גם הן בעלות מבקרים.
בעיה אחת שהן יכולות לגרום היא זיהום אור נוסף ממה שאנו חווים היום. במיוחד אם זה הופך לפתרון נפוץ לטיפול בביקוש השיא של צריכת חשמל בכל רחבי העולם. בטווח הארוך, זה יכול להפוך את האסטרונומיה על פני הקרקע לבלתי אפשרית.
בעיה נוספת היא הפרעה למערכות אקולוגיות טבעיות. אנו כבר יודעים שזיהום אור מנורות עירוניות יכול להפריע לבעלי חיים ליליים, דפוסי נדידה ואוכלוסיות חרקים. כך שמראות חלל של Reflect Orbital יכולות להחמיר את המצב.
השקעה באנרגיית השמש
ייצור אנרגיית השמש גדל בקצב דו-ספרתי, והוא יהיה מנוע מרכזי להפחתת פליטת הפחמן בכלכלה. הוא עדיין רחוק מאוד, עם רוב הייצור החשמלי העולמי ואפילו יותר מכך, המגיע מדלקים מאובנים.
במהלך השנים, זהו ענף שהתפתח כדי לתגמל את החברות הגדולות, עם כלכלת גודל כגורם מרכזי בניהול הרווחים בסביבה תחרותית מאוד. עם טכנולוגיות חדשות כפוטנציאל לשבש את יצרניות הפוליסיליקון המוכרות.
מראות סולאריות יכולות להפוך את הסולאר למושך יותר, לא רק על ידי פתרון הבעיה של מחירי השיא בערב, אלא גם על ידי שיפור הייצור של חוות סולאריות קיימות, הופכות אותן ליותר רווחיות על ידי הגדלת מספר השעות שבהן הן מייצרות.
אתה יכול להשקיע בחברות סולאריות דרך רוב הברוקרים, ואתה יכול למצוא כאן, ב-securities.io, את המלצותינו לברוקרים הטובים ביותר ב-ארצות הברית, קנדה, אוסטרליה, הממלכה המאוחדת, ובמדינות רבות אחרות.
אם אתה לא מעוניין לבחור חברות סולאריות ספציפיות, אתה יכול גם להשקיע בקרנות סל, כמו Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), או Global X China Clean Energy ETF (2809.HK) שיספקו לך חשיפה מגוונת לנצל את ענף הסולאר והאנרגיה הנקייה.
אתה יכול גם לקרוא את המאמר שלנו על “10 המניות הסולאריות הטובות ביותר להשקעה“.
חברות סולאריות וחלל
1. Rocket Lab
(RKLB )
Rocket Lab היא אחד המתמודדים הרציניים ביותר בשוק הרקטות המשומשות. החברה התמקדה בתחילה ברקטות קטנות, עם מערכת השיגור Electron (320 ק”ג מטען), שמשתפרת בהדרגה ל-רקטה חלקית. עד כה, Electron שיגרה 177 לוויינים ב-44 שיגורים.
מאוחר יותר, Rocket Lab מתכננת ליצור רקטה בינונית, Neutron, דומה ל-Falcon 9 (8,000 ק”ג ל-LEO במצב משומש, 1,500 ק”ג למאדים או נוגה). Neutron תונע על ידי מנוע רקטי השורף מתאן (כמו Starship), שנראה הופך להיות המגמה לדור הבא של רקטות.
החברה יוצאת דופן בתהליך ייצור לוויינים המלא, שמאפשר לה לאפטימיזציה של עלויות ומהירות עיצוב. זה הוביל למספר חוזים עם NASA & ממשלת ארצות הברית, כולל חוזה צבאי בשווי 515$ מיליון. וחוזה אזרחי בשווי 143$ מיליון ל-Globalstar.
Rocket Lab היא גם יצרנית מובילה של לוחות סולאריים ללוויינים לאחר רכישותיה ב-2022, עם 1000+ לוויינים המונעים על ידי לוחות אלו, ו-4MW תאים סולאריים שיוצרו בסך הכל.
מקור: Rocket Lab
בינתיים, מערכת השיגור שלה תלויה בספקים חיצוניים, אך סדרת רכישות אסטרטגיות אמורה לשנות זאת, ולשחזר את האינטגרציה האנכית שכבר הושגה בעיצוב וייצור לוויינים, גם במערכת השיגור.
החברה גם בוחנת את האפשרות של קונסטלציה של לווייני תקשורת ב-LEO, כדי ליצור הכנסות חוזרות. היא גם תורמת למחקר על ייצור בחלל עם Varda Space Industries, ובדיקת פסולת חלל.
בעוד ש-SpaceX התפתחה עם כישרון העסקי של אילון מאסק, Rocket Lab השתמשה בתערובת של מחקר ופיתוח ורכישות, כדי לאחד את הטכנולוגיה הדרושה. זה הוכח כמוצלח בייצור לוויינים, והם מנסים עכשיו לשחזר אסטרטגיה זו גם עבור רקטות משומשות.
בהתחשב בזרימת המזומנים הקיימת מייצור לוויינים והצלחות של Electron, Rocket Lab היא מועמדת רצינית לתפוס את SpaceX, לפחות עד שנבנו נהגים המוניים ותשתיות אחרות במספר עשורים.
2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.
(JKS )
Jinko היא אחד מיצרני הלוחות הסולאריים הגדולים בעולם, והיא מבוססת בעיקר בסין. כדי להימנע ממכס, החברה מגוונת את בסיס הייצור שלה, עם ייצור גבישים של סיליקון בווייטנאם, וייצור תאים סולאריים במלזיה ובארצות הברית.
מקור: Jinko Solar
בכל מקרה, החברה אינה חשופה באופן מוגזם לשווקים המערביים, עם סין, APAC, ושווקים מתפתחים המהווים את עיקר עסקיה.
מקור: Jinko Solar
Jinko סיפקה 230 ג’יגה-וואט של תאים סולאריים בתולדות החברה, ו-20 ג’יגה-וואט ברבעון הראשון של 2024, עלייה מ-14.5 ג’יגה-וואט רק שנה קודם.
זה הופך את Jinko למספר 1 בתעשייה הפוטו-וולטאית.
התא הסולארי המתקדם ביותר של Jinko, ה-N-type, מגיע ליעילות אנרגיה גבוהה במיוחד של 25.8%. היא גם מציעה לוחות ביפאציאליים.
ב-2023, ה-N-type הפך ל-80% מכלל המשלוחים, עם יכולת ייצור נוספת הצפויה להגיע למהירות מלאה עד סוף 2024, ולהוות 90% מהמשלוחים עד סוף השנה.
יכולת הייצור הכוללת צפויה להגיע ל-120-130 ג’יגה-וואט, או כמעט חצי מהייצור הכולל של החברה בתולדותיה.
Jinko Solar השיקה גם את NeoGreen, הלוח הסולארי ה-N-type הראשון שיוצר כולו עם אנרגיה נקייה (במקום פחם, הנפוץ בסין).
צמיחתה האגרסיבית של Jinko ביכולת ייצור משקפת את הביטחון של החברה בטכנולוגיה ה-N-type, ואת השאיפה לכבוש את שווקי היצוא של אסיה, אפריקה ודרום אמריקה.
והפרוספקט הכללי של אנרגיית השמש המשתלטת על מערכות האנרגיה בעולם, כולל, אולי, מראות סולאריות, שישפרו עוד יותר את הרווחיות.
