גופי תאורה חשמליים על בסיס אנרגיה סולרית: כיצד לבחור את המפרטים הנכונים

מה באמת מציעים גופי תאורה חשמליים על בסיס אנרגיה סולרית?

אם נשווה את גופי התאורה הסולריים לאלטרנטיבות אחרות (כאלה המחוברים לרשת החשמלית), הם מוזילים שלושה עלויות: חפירות והקמת מערכות תקשורת בזמן ההתקנה, חשמל לאורך 15 השנים הבאות, ותחזוקה. גופי תאורה סולריים מביאים להפחתה בשתי העלויות הראשונות ומקטינים את העלות השלישית.

החיסכון בעלויות החפירה הוא החשוב ביותר. הכנתם של צינורות חשמל דרך כבישים, מקומות חנייה או שבילים מטופחים עולה בדרך כלל יותר למטר מאשר עלות המנורות עצמם, וזו הסיבה שרוב הפרויקטים בכבישים או באזורי קמפוסים שאינם מחוברים לרשת החשמל מתקיימים בכלל. החיסכון באנרגיה החשמלית אמנם קיים, אך הוא מתמשך ומועט; עדיף שתשמעו את המספרים המדויקים ולא רק את הסלוגנים המשווקים. מנורת LED בעלת עוצמת פליטה של 150 ואט המופעלת 11 שעות בלילה צורכת כ-600 קילוגראמ-שעה (kWh) של אנרגיה בשנה; במחיר של 0.12 דולר לקילוגראמ-שעה, זה יוצא בערך 70 דולרים למנורה בשנה – לא “מאות או אפילו אלפי דולרים”, כפי שמצוין לעתים קרובות במודעות השיווק. בתקופה של 15 שנים, עלות החשמל הכוללת עולה לכ-1,000 דולר; עלות החפירה לרוב גדולה יותר מזה, עוד לפני שמורכב הכבל הראשון.

יש יתרון אחד שנשאר תמיד חשוב בכל טבלת מחשבות: העצמאות. מנורה סולארית מספקת אור אפילו במקרים של תקלות ברשת החשמל, פלונטרים או כיבויים זמניים, מכיוון שהיא לא מחוברת לרשת מלכתחילה. עבור מנורות אבטחה בשערים, תחנות תדלוק או מעברים מרוחקים, זו הסיבה העיקרית לרכישת מנורות סולאריות – ולא רק בגלל ההשפעה הסביבתית שלהן.

הגדרת עוצמת האור: לומנים (lumens), לא ואטים (watts)

מנורות רחוב מסורתיות מספקות בדרך כלל בין 6,500 ל-8,000 לומנים; מנורות סולאריות איכותיות מספקות כ-10,000 לומנים. מספרים אלה משקפים את דרגת האיכות של המוצר, אך לא את עיצובו. שתי מנורות עם פליטת אור זהה יכולות להתפגר באופן שונה באותו מקום, מכיוון שמה שנדרש בדרך או בחנייה הוא תפוצה אחידה של אור – כלומר, היחס בין האור המינימלי לאור הממוצע על המדרכה – ולא רק המספר המרבי של לומנים שמספקת המנורה.

הטעות הנפוצה ביותר בהגדרות הטכניות היא כאשר הקונה בוחר את המנורה על סמך מספר הלומנים לדולר, ובסופו של דבר מקבל אזורים בהם האור חזק מאוד ואזורים אחרים בהם חושך. עדיף לעבוד בכיוון ההפוך: לקבוע ראשית את דרגת האיכות של התאורה המתאימה לאזור (למשל, תקן IES לדרכים או לחניות מציע ערכים מסוימים לאור הממוצע ולתפוצה האור), ואז להשתמש בכלים לעיצוב התאורה (כמו /app-ies-lighting-simulation) כדי לקבוע מספר המנורות הנדרשות, גובה התקנתן ופליטת האור שלהן. אם ספק מציע 15,000 לומנים למנורה אחת לחנייה קטנה, סביר שהמנורות הללו יגרמו לבעיות של אור בלתי נוח (כמו ברקים).

הכימיה של הבטריות מכתיבה את תקופת שירותן.

הנורה עצמה (LED) בדרך כלל מחזיקה כ-50,000 שעות של פעולה, שאומרות בערך 11–15 שנים אם היא עובדת 8–12 שעות בלילה. מספר זה מגדיר את המגבלה העליונה לטווח החיים של כל המערכת התאורה כולה – ולפי ניסיוננו, הסוללה, ולא הנורה עצמה, היא זו שלא מספיקה לאורך זמן מספיק.

סוללות עופר-חומצה מסוג “deep-cycle” בדרך כלל נשארות בתוקף כ-5–7 שנים בתנאי שימוש כאלה וצריכות להוחלף לפי תוכנית קבועה. סוללות ליתיום-חומר פוספטי (LiFePO4), שמשתמשות בכימיה ליתיומית, בעלות וולטגיה סטנדרטית של 12.8 וולט ומורכבות מארבע סוללות, ללא קובלט, ובעלות קווי שחרור חשמליים יותר יציבים, נותנות בדרך כלל קיבולת של 2,000–5,000 מחזורי שחרור חשמלי (עד 80% מהקיבולת המרבית שלהן), לעומת כמה מאות מחזורים בלבד במקרה של סוללות עופר-חומצה. הנתונים הללו הם טיפוסיים לתעשייה, ולא מקורם במחקרים מעבדתיים שלנו, אך הכיוון בו נמצאים השני סוגי הסוללות ברור לחלוטין.

חוקנו בנוגע למפרטים הטכניים של מוצרים מסחריים חדשים הוא: לבחור באופן עקרוני סוללות מסוג LiFePO4. סוללות עופר-חומצה עדיין יכולות להיות מתאימות במקרים שהעלות הראשונית מהווה גורם מכרע בהחלטה, או במקומות בהם האקלים נוח (כמו חכירות קצרות-טווח, אתרים זמניים, או חידוש של מערכות תאורה בתקציב מוגבל). בכל המקרים שבהם המערכת התאורה מורכבת על עמוד ואיש לא רוצה לעלות עליו שוב במשך שבע שנים, עדיף לשלם יותר פעם אחת ולחסוך את ההוצאות הנוספות שנגרמות על ידי הצורך בהחלפת הסוללות מדי כמה שנים.

פנלים, זווית הטייה של המערכת התאורה, והדרכים הנכונות לתחזוקה

מודולי סיליקון מונוקריסטליים הם האפשרות הטובה ביותר לשימוש בתאורות רחוב – יעילות גבוהה יותר למטר רבוע מהווה חשיבות עצומה כאשר המודולים מותקנים מעל תיבת הבטריות. יש להימנע ממוצרים בעלי תכות דקה המכילים קדמיום; מדובר בפתרון ישני שנועד לענות על בעיות עלות, אך המודולים מונוקריסטליים כבר פתרו את אותן בעיות באופן מוצלח.

שתי טענות בנושא זה אינן עומדות בפני בדיקה בסביבה תקפית: המודולים אינם נשארים במצב מתקן ללא צורך בתחזוקה לכל החיים; לכלורת על פני המודולים יש השפעה שלילית על יעילות האנרגיה, ובאקלים עם הרבה חול או פרחים, הנזק גדל עם הזמן. בנוסף, הגשם אינו מנקה את המודולים באופן יעיל כפי שמצוין במפרסמים. כדאי לתכנן בדיקה וניקוי של המודולים בכל ביקור לטיפול בתיבת הבטריות – השיטה המומלצת מפורטת בדף הניקוי שלנו (/clean-solar-panels-effectively).

רוח, שלג והפרמטרים שבאמת משנים

רוח ושלג משפיעים באופן משמעותי על ביצועי המודולים. על כן, חשוב לבחור מודולים שמתאימים לתנאי מזג האוויר המקומיים, בהתבסס על הפרמטרים המפורטים בתקניות הבנייה הרלוות.

“מסוגל לעמוד ברוחות מהירות של עד 140 מייל בשעה” – הצהרה זו מופיעה במסמכי המתחרים, אך ללא הגדרה ברורה של מהו רוח חזקה (גוסט), וללא פרטים על התנאי העומס שבהם המוצר נוסו. בלי פרטים אלה, הצהרה זו כמעט לא משמעותית. ציון המוצר אינו משמעותי כלל עד שיודעים שלושה דברים: מהירות הרוח המתוכננת, הפרק הזמן שבו מתבצע מדידת הרוח (רוח חזקה של 3 שניות לעומת ממוצע של 10 דקות נותנים תוצאות שונות), והתקן שלפיו נעשה החישוב (ASCE 7 בארהב, Eurocode באירופה, ISO 4354 במקומות אחרים). בקשו את המחשבות המפורטים, ולא רק את התיאוריה.

באזורים שכולם מכוסים שלג, הכיוון של הפנלים הוא הגורם החשוב ביותר – מיקומם בשיפוע מסייע להיפטרות מהשלג במקום לאסוף אותו. לכל המקרים האחרים, בדקו את רמת ההגנה מפני חדירת חומרים זרים (IP66 היא המספר התקן לשימוש בחוץ) ואת הטווח הטמפרטורות המומלץ לפעולה, בהתאם לתנאי האזור שלכם, ולא לתנאי השוק שבו נוצר המוצר.

אם רוצים לבדוק את החישובים המתבצעים לגבי עמידות המוצר ברוחות, השתמשו במחשבון שלנו לחישוב עמידות ברוח לחישוב עמידות ברוח – המחשבון מתבסס על אותם סטנדרטים (ASCE 7 ו-Eurocode) שמשתמשים בהם מהנדסינו.

דרישות לשמים כהים ופליטת אור

באזורים שיש בהם חוקים לשמירה על שמים כהים או אוסטרונומיות בקרבתם, האופטיקה של התאורה המותקנת הופכת לגורם חשוב בהתאם לדרישות החוקים. האגודה הבינלאומית לשמים כהים (International Dark Sky Association – IDA) מעניקה תעודות למקורות אור שמספקים שליטה בבריקה, אור שיוצא למעלה והפצה לא רצויה של אור מעבר לגבולות האתר. בקשו את הדירוג BUG (Backlight, Uplight, Glare) – הדירוג המסמן באופן מדויק את שלושת אלה פרמטרים – ובחרו טמפרטורת צבע של 3000 K או גבוהה יותר; אור באורכי גל קצרים (אור לבן “קר”) הוא הגורם העיקרי להארה בשמים.

מה לא מכוסה בדף זה: מקרים שבהם אור שמשי אינו מתאים

אנו מסרבים לבצע עבודות בארבעה מקרים, וכך גם אתם צריכים לעשות.

קורידורים בעלי צל כה כה… בניינים או כיסוי עצים צפוף שמסנן את אור השמש במשך פחות משתי שעות של אור שמש מלא ביום התכנון, לא יאפשרו שייצב אנרגטי חיובי, בכל גודל של בטריות שניתן להרכיב. רחובות עירוניות צפופות עם חשמל זול ואמין, ומרחקים קצרים בין יחידות החשמל למתקנים… כאשר רשת החשמל נמצאת במרחק של 20 מטרים והתעריפים נמוכים, היתרון של אנרגיה סולארית אינו משמעותי. אזורים עם רמה גבוהה של ונדליזם, ללא ציוד מוגן מפני פריצה… קופסי בטריות המותקנים על עמודים הם מטרה לגנבה; חובה להשתמש באמצעים מוגנים נגד גנבה, או לחבר את המתקנים לרשת החשמל. אזורים שאור השמש אינו מגיע אליהם בגובה ההתקנה הנוכחי… למרחקים ארוכים או לכיסוי של גורדי שחקים גבוהים, נדרשים מקורי אור בעלי עוצמת אור גבוהה, שאינם זמינים במקרים כאלה.

השלב הבא…

התחילו מהאתר, לא מהקטלוג. בצעו את השיעורים הנוגעים לתאורה ולעיצוב באמצעות הכלי שלנו לעיצוב תאורה שלנו לעיצוב תאורה, קבעו את גודל המוטות בהתאם לנתוני הרוח המקומיים במחשבון התנגדות לרוח במחשבון התנגדות לרוח, ואז בדקו את המוצרים השונים – התחילו במנורות הרחוב הסולאריות השלמות שלנו הסולאריות השלמות שלנו, שבהן הפאנל, הסוללה והמתגלגל מותאמים מראש במפעל, ולא באתר העבודה.