טעויות נפוצות בנוגע למנורות סולאריות (ואיך להימנע מהן)

טעות 1: הסתמכה על שעות האור היום במקום על שעות השמש המרביות

שעות האור היום מחשבות את הזמן שבין עלות השחר לשקע השמש. שעות השמש המרביות (Peak Sun Hours – PSH) מחשבות את השעות בהן השמש פועלת במלוא עוצמתה; זו היחידה שמשמשת לקביעת גודל המערכת הסולרית הנדרשת. בשעה 9 בבוקר, למשל, הפאנל הסולרי עשוי להפיק רק 10% מהכוח המוערך שלו; בצהריים – 100%. האנרגיה הכוללת שנצרכת במהלך היום מתחלקת לשעות שבהן הפאנל פועל במלוא עוצמתו, ומספר אלה תמיד קטן יותר ממספר שעות האור היום. באקלים צפוני, מספר שעות השמש המרביות בחודש המתוכנן לשימוש יכול להיות בין 1 ל-2; באזורים בהם יש הרבה שמש, מספר זה יכול להיות גבוה יותר (למעלה מ-5). מערכות המחוברות לרשת החשמלית יכולות להיתכנן בהתבסס על הממוצע השנתי, אולם מערכות שאינן מחוברות לרשת אינן יכולות להיתכנן באותו אופן, מכיוון שהסוללות צריכות להתמודד עם החודש הקשה ביותר, ולא עם הממוצע.

ההשפעות של טעות בחישוב זה הן עונתיות, ולכן הבעיה לא נפסת בעת הקנייה. מערכת שתוכננה לעבוד בתנאי של 5 שעות שמש מרביות, אך בפועל קולטת חשמל רק במשך 3 שעות בקיץ, תתחיל להתקשות בחורף ובסופו של דבר תכשל. סוללות שנמצאות במצב של פריק עמוק מתזקנות מהר, ואורות אבטחה שנכבים בלילות בינואר יכולים להפוך למטרד בטיחותי, ולא למטרד של נוחות.

דוגמה לחישוב: נורה LED בעלת עוצמת אור של 60 וואט, המופעלת 10 שעות בלילה, צריכה כוח חשמלי של 600 ואט-שעה (Wh). כדי להביא בחשבון את ההפסדים הנוצרים במנועים ובכבלים (כ-10–15%), הפאנל הסולרי צריך לספק כ-680 ואט-שעה ליום. בשעה 15:00 בחודש התכנון, הצריך להשתמש בפאנל בעל עוצמת אור של כ-230 וואט. אם הייתם בחרו פאנל בהתבסס על תנאי שמש של 6 שעות ביום, הייתם קונים פאנל בעל עוצמת אור של 110 וואט – וכך מראש הייתם יודעים שהוא עלול לכשל. לחשב את הצריכות האנרגטיות המדויקות לאתרכם, יש להשתמש במחשבון איזון אנרגטי שלנו.

טעות מס. 2: רכישת פריטים לפי וואט ולא לפי לומן

וואט משמעותו הכוח החשמלי שהמכשיר צריך; לומן משמעותו עוצמת האור שהמכשיר מפיק. שתי פריטי תאורה בעלי עוצמת אור של 30 וואט יכולים להשתנות באופן דרסטי בכמות האור שהם מפיקים, בהתאם ליעילות ה-LED ולמאפייני האופטיקה שלהם. לכן, כאשר אתם מבקשים “נורה בעלת 30 וואט” משלושה יצרנים, תקבלו שלושה מוצרים שונים. עליכם לבקש את עוצמת האור בלומנים, וכן את יעילותה של הנורה (בלומנים לכל וואט).

שני פרמטרים נוספים מכריעים האם האור יגיע למקומות שאתם צריכים אותו. האופטיקה מקבעת את תבנית הפוטומטר של האור; פוטומטר צר על שטח רחב יגרום לאזורים בהם האור חזק במיוחד, ולאזורים חשוכים בין המקורות האור, בין אם מספר הלומנים הכולל הוא כל שהוא. טמפרטורת הצבע (CCT – Color Temperature) ודירוג ההצגת הצבע (CRI – Color Rendering Index) מקבעים את איכות האור שנראה בסביבה – טמפרטורה בין 3000 ל-4000 מעלות קלוין ודירוג CRI מעל 70 הם הערכים המתאימים ברוב המקומות החיצוניים; טמפרטורות גבוהות יותר ודירוג CRI גבוה יותר מתאימים למקומות בהם מתקיימות פעילויות קבוצתיות. כאשר אתם משווים פרטי מוצרים, בקשו את דוח הבדיקה LM-79 (המספר התקן של האיחוד הבינלאומי לאורה IES למדידת הפלוקס האורי הכולל של מקורות אור) ואת הנתונים של מספר LM-80 (המספר התקן למדידת שימור הלומנים לאורך הזמן). ספק שאינו מסוגל להציג אף אחד מהדוחות הללו מציע ערכים תיאוריים בלבד, ולא נתונים מדויקים.

טעות מס. 3: בחירת גודל הסוללה בהתבסס על לילה בה השמים צלולים בלבד

הסוללה צריכה לספק את האנרגיה הנדרשת לשימוש הלילי ולפרק הזמן בו המכשיר עובד באופן עצמאי (ימי האוטונומיה), בהתחשב בתנאי מזג האוויר העמוסים שאתם מתכננים להתמודד איתם, ולאחר מכן חלוקת זה בחלק הניתן לשימוש מהקיבולת הכוללת שלה. בנקודה זו מתחילים להתגלות הבדלים במפרטי המוצר: “עומק ההפרשת חשמל” (Depth of Discharge – DoD) הוא החלק מהקיבולת המפורסמת של הסוללה שאכן ניתן להשתמש בו בפועל. במקרה של סוללות ליתיום-חדקרבונט פוספט (LiFePO4), עומק ההפרשת חשמל הוא בדרך כלל כ-80% מהקיבולת המפורסמת במהלך חיי הסוללה התקינים; בעוד סוללות על בסיס חומרי עופר וחומצה מאבדות כ-50% מהקיבולת שלהן אם רוצים שהן יעבדו באופן יציב.

להמשיך עם הדוגמה: 680 ואט-שעה (Wh) ללילה × 3 ימי אוטונומיה = כ-2,040 ואט-שעה של אנרגיה ניתנת לשימוש. בהתחשב בעומק ההפרשת חשמל של 80%, הקיבולת המפורסמת של הסוללה צריכה להיות כ-2,550 ואט-שעה – מה שמתאים לסוללה בטנסיון 24 וולט וקיבולת 100 אמפירים (Ah). סוללה קטנה מדי לא תפעל באופן יציב; היא תעבוד בתנאי מזג אוויר עמוסים באופן יותר חמור מאשר תוכנן, מה שיגרום להקצרת חיי השימוש שלה. מצד שני, סוללה גדולה מדי גם אינה משתלמת – אתם משלמים עבור קיבולת שלא תשתמשו בה אף פעם. הפתרון הנכון מתקבל על ידי ביצוע חישובים מתאימים, ואת החישובים האלה ניתן לבצע במהירות באמצעות המחשבון שלנו לבחירת גודל סוללות (/app-a2-battery-sizing).

התאמת פרק האוטונומיה ליישום

חשוב מאוד להתאים בין פרק הזמן שבו המכשיר עובד באופן עצמאי לדרישות היישום הספציפי. סוללה שאינה מספקת את האנרגיה הנדרשת עלולה לגרום לבעיות בעבודת המכשיר, בעוד סוללה גדולה מדי תגרום לבזבוז משאבים מיותר.

“ימי אוטונומיה” (Autonomy Days) הם הן תוצאה של החלטות פוליטיות והן של הערכות טכניות. הניסיון המצטבר בתעשייה מראה באופן ברור את הדרישות הבסיסיות: שני ימי אספקה נוספים למערכות תאורה משניות (כמו שבילים ותאורה דקורטיבית), שלושה ימים למערכות תאורה ברחובות ובחניות, וחמישה ימים או יותר במקרים בהם התאורה היא בעלת חשיבות מכרעת לביטחון – כמו שערים, שטחי תדלוק, כניסות לבתי חולים, וכל מקום שכישלון במערכת התאורה עלול להפוך לאירוע בטיחותי (ולא רק לתלונה רגילה). יש לציין במפרטי ההזמנה את מספר ימי האספקה הנדרשים; אל תגלו אותם רק לאחר השבוע הראשון של מזג אוויר עכור. רכישת יותר מהנדרש של חומרי אספקה אינה חינמית, מכיוון שהיא מגדילה באופן פרופורציונלי את קיבולת הסוללות ואת העלויות. לעומת זאת, רכישה פחות מהנדרש גורמת לכך שכל סופה תגרום לצורך בשירות תקני; בנוסף, כישלון של מערכת תאורה בעלת חשיבות ביטחונית הוא דבר שאיש לא מסוגל לסלוח עליו.

טעות מס. 4: התעלמות מהטמפרטורה

הטמפרטורה משפיעה באופן משמעותי על ביצועי מערכות התאורה. יש להביא בחשבון את השינויים בטמפרטורה במהלך השנה כדי להבטיח שמערכות התאורה יעבדו באופן תקין בכל תנאי מזג אוויר.

הטמפרטורה משפיעה על שני הקצוות של המערכת:

• טמפרטורות גבוהות מקצרות את חיי הבטריות – כל עלייה של 10 מעלות צלזיוס מעל טמפרטורת החדר מקצרת בערך באופן דרמטי את חיי הבטריה. לכן, בטריות שנמצאות באזורים חמים יותר נשחקות במהירות יותר.
• טמפרטורות נמוכות מקטינות את הקיבולת החשמלית של הבטריות, ובמקרה של בטריות ליתיום, הן עלולות לגרום לסכנות בעת הטענה: מתחת ל-0 מעלות צלזיוס, הטענה עלולה לגרום להצטברת ליתיום על האנוד, לאובדן קבוע של קיבולת חשמלית, ובמקרים קיצוניים אפילו לקצר פנימי בבטריה.

בטריות ליתיום איכותיות שנועדו לשימוש באקלימים קרים מגיעות מכוללות מערכת ניהול בטריות (Battery Management System – BMS) שמניעה את הטענה מתחת לנקודת הקרח ומגבילה את תהליך הטענה בטמפרטורות נמוכות. בלי מערכת כזו, יש סיכון משמעותי של שריפה בחורף.

גם הצפיון האפקטיבי של הפאנלים משתנה כתלות בטמפרטורה – הפליטה יורדת ככל שהתאים מתחממים, ולכן המתקנים המותאמים לאקלים חם מתוכננים כך שהביצועים שלהם יהיו נמוכים יותר בטמפרטורות גבוהות. נקודות הקבעה של המתח במפקח (controller) צריכות לעבור אותו תהליך של תיקון על בסיס טמפרטורה: תיקון טמפרטורי משנה את מתח הטעילה בהתאם לטמפרטורת הסוללה, ומפקח ללא תיקון כזה עלול לגרום להטענה יתר בחום ולהטענה לא מספיקה בקרח. חוקנו הוא: בדקו את טווח הטמפרטורות המומלץ לשימוש של המוצר בהתאם לתנאי האקלים האמיתיים באתרכם, ולא לטווח המומלץ בשוק הביתי שמצוין במסמכי המפרטים; באזורים קרים, רצו לבחור פאנלים שמכילים מערכת שמונעת הטענה בטמפרטורות נמוכות.

טעות מס. 5: להאמין במסמכי מפרטים שלא נבחנו אי פעם

מידע היצרן בתעשייה זו נע בין אופטימיסטי למבולבל/משקרי, ומחיר נמוך לרוב מהווה סימן לאמינותו. חשוב לבדוק: ביקורות עצמאיות וחוות דעת של לקוחות; תעודות הסמכה מגורמים מוכרים (UL, CE, וסמלי אישור מקומיים בהתאם לדרישות המדינה); דיווחי בדיקה (LM-79, LM-80, רמות הגנה מפני חדירה של חומרים חיצוניים); ואחריות טכנית המוגדרת במועדים וברכיבים המרכיבים את המוצר, ולא במילים פרסומיות בלבד. השווו בקפדנות את המאפיינים של מספר יצרנים – פליטת אור, יעילות, כימיה של הבטריות, רמת הגנה מפני חדירה של חומרים חיצוניים (IP rating), טמפרטורת פעולה – מכיוון שהפרמטרים האמיתיים הקריטיים לרוב נמצאים בדיווחים אלה ולא מוזכרים במפורש.

עוד דבר שכדאי לבדוק: שאלו את היצרן כיצועי בדיקת הזקנה של המוצר ומשך הזמן שלה. יצרן שמבצע בדיקות זקנה לכל מחסורה לפני שליחת המוצר ללקוח מראה לכם דברים שתמונה לא יכולה להראות.

החלטות לגבי התקנת המוצר שנלקחות מאוחר מדי…

שני פרמטרי התקנה נקבעים מראש, לפני שאף אחד יספיק לחשוב בהם, ושניהם מכריעים האם המערכת תפעל כפי שתוכנן:

1. הכיוון הפנלים והצללה : המערכת דורשת מסלול שמש בלתי מופרע דרך האתר במהלך יום התכנון; אתר שהיה בהיר במרץ עלול להיצלל בספטמבר, לאחר שהעצים יצמחו – יש לבדוק את מסלול השמש בהתבסס על הכיסה העליתית של העצים בקיץ, ולא על זו בחורף.
2. גובה ומיקום הגדולים : יש להגדיר אותם בהתבסס על תכנון התאורה, ולא על קו הגדר; שינוי במיקום הגדול בכמה מטרים כדי להתאים למדרכה עלול להגיע למקום שהחישובים קבעו כי לא יהיה בו אור אחיד.
3. תכנון גישה לתחזוקה : יש לוודא שהתיבה של הבטריות נגישה, שהפנלים ניתנים לניקוי מהמנוף או הסולם שתוכננו, ושהשליט במערכת נגיש ללא צורך בסולם תקרה.

רשימת הבדיקה לפני הקנייה

1. בדקו את מספר שעות השמש המרביות במהלך החודש של תכנון האתר – ולא את הממוצע השנתי.
2. קבעו את דרישות התאורה במונחים של לומנים וטווח האור, ולא בוואטים.
3. חשבו את העומס החשמלי הלילי, ולאחר מכן בחרו את גודל הפנלים והבטריות בהתבסס על החודש הקיצוני ביותר, תוך התחשבות באוטונומיה של המערכת ובזמן הפעולה המינימלי הנדרש (DoD – Design for Duty).
4. בדקו את הטמפרטורות הקיצוניות באתר ביחס לטווח הפעולה של המוצר ולמגבלות הטעינה.
5. דרשו דיווחי בדיקה ותעודות אישור; השוו לפחות שלושה ספקים בפרט.
6. תכננו את התקנת המערכת בצורה שתאפשר גישה לטיפול ותחזוקה – יש לבדוק שוב את כיוון הפנלים, את מקום הבטריות ואת גובה העמודים.

אם אינכם רוצים לבצע בעצמכם את השלבים 1–4, המחשבים לחישוב איזון אנרגטי ולחישוב גודל בטריות מבצעים את אותן חישובים שמבצעים מהנדסינו, ומנורות הרחוב הסולאריות השלמות שלנו הסולאריות השלמות שלנו מגיעות כבר מותאמות מראש – הטעויות המפורטות לעיל מונעות בשלב הייצור, במקום שידובר עליהן באתר העבודה.

מה לא מכוסה בדף זה:

הדף עוסק בטעויות שנעשות בבחירת מערכות תאורה סולארית שאינן מחוברות לרשת החשמל. הוא אינו מכסה את עיצוב מערכות הפאנלים הסולאריים המחוברות לרשת, את החישובים ההנדסיים הנוגעים למבנה הגדולים או למשקל הרוח, וכן אינו מכסה תהליכי תחזוקה (ניקיון ושירות רגיל). למידע בנושאים אלה, ראו את המדריך שלנו לתחזוקת פאנלים סולאריים; בנוגע לדרישות הנדסיות הנוגעות לגדולים ולהתנגדות לרוח, מחשב המשקל הרוח שלנו מספק את המידע הנדרש.