כיצד עובד מחשבון הצריכת אנרגיה של גוף תאורה סולארי

מה בדיוק מבצע הכלי?

המחשבון מבצע מודל של סיקלי טעילה-פריקה רציפים במשך 21 יום. הוא מתבצע יום-יום: ייצור אנרגיה מהפאנלים הסולאריים, אחסון האנרגיה בבטריה במגבלות המותרות, פריקת האנרגיה לגוף התאורה בלילה, והשארת רמת הטעילות של הבטריה למחרת. אלגורית דינמית מעקבת אחר הרמה האמיתית של הטעילות שנשארה לאחר כל סיקל, כך שאפילו יום מעונן יכול להשתמש באנרגיה שנאספה בימי שמש.

זו ההבדלה בין ההערכה לטווח של יום אחד לבין ההערכה לטווח של 21 יום. החישוב לטווח של יום אחד מראה לנו רק שהמערכת עובדת כפי שצפוי ביום טוב, בעוד החישוב לטווח של 21 יום מראה לנו האם המערכת מסוגלת להתמודד עם תנאים קשים (יומים קשים), וזו השאלה היחידה שמשנה בפועל בתחום.

הנתונים הדרושים ומקורם

כל הנתונים הדרושים למחשבון מגיעים מטבלת נתונים או מרשימות הנדסיות:

שעות השיא של פעילות השמש הן הפרמטר שאנשים טועים בו הכי הרבה, לכן הכלי מקבל את המידע הזה ממפת בנויה מראש: לחץ על מיקום הפרויקט שלך והערכים המטאורולוגיים המקומיים יוצגו אוטומטית. לא צורך בחיפוש ידני, ולא צורך להשתמש במספרים מעיר שכנה.

המתמטיקה שמסתתרת מאחורי התוצאה

המודל תוכנן בצורה פשוטה מתוך הבנה שמודל פשוט שניתן להסביר ללקוח טוב יותר מאשר מודל מורכב שלא ניתן להסביר.

• הפקת חשמל יומית = כוח הפאנלים × מספר המכשירים × שעות השמש המרביות × פחתת הכוח של המערכת (derate). פחתת הכוח משקפת את ההפסדים בשלבי השליטה במערכת, הנסיעות של הסוללות והכבלים; אנו משתמשים בשיעור של בערך 0.75–0.85 כממוצע, והמספר המדויק תלוי בטמפרטורה באתר ובאיכות הכבלים.
• צריכת חשמל לילית = כוח התאורה × מספר המכשירים × שעות התאורה, בהתאם לפרופיל ההגבלה של עוצמת האור. פרופיל שבו התאורה עובדת במלוא עוצמתה במשך ארבע שעות, ב-50% במשך שש שעות ובמלוא עוצמתה שוב במשך שעה אחת, צורך פחות אנרגיה מאשר פרופיל שבו התאורה עובדת במלוא עוצמתה לאורך כל שעות הלילה.
• אנרגיה זמינה בסוללות = מתח × קיבולת הסוללות × מספר הסוללות × מדרגת השחיקה שלהן (DOD – Depth of Discharge). זו הסכומת האנרגיה שהמודל משתמש בה לחישוב הזמן של עצמאות המערכת; לכן, סוללות על בסיס חומצה-סידן במדרגת שחיקה של 0.6 דורשות כמות אנרגיה כמעט פי שני מאשר סוללות ליתיום במדרגת שחיקה של 0.85, כדי להגיע לאותו זמן של עצמאות.

מדוע 21 יום?

המדידה מתבצעת על פני תקופה של 21 יום, כדי לקבל תמונה מקיפה ומדויקת יותר של הביצועים של המערכת. תקופה זו משקפת את השינויים היומיים בתנאי האקלים, בצריכת אנרגיה ובביצועי המערכת, ומאפשרת לנו להעריך באופן מדויק יותר את הצורכים האמיתיים של המערכת ואת טווח העצמאות שלה.

מערכות סולאריות נכשלות בשל סדרות של אירועים, ולא בשל ממוצעים. שלושה ימים מעוננים ברצף בעונה הגשומה הם אירועים שיכולים להפוך בטרייה חלשה לבטריה חסרת כוח, ושום חישוב יומי לבד לא יצליח להראות זאת. פרק זמן של 21 יום הוא מספיק להכיל את הסיבוב הגרוע ביותר של מזג האוויר ברוב האקלימים, ובמקביל מספיק קצר כדי להשלים את הבדיקה במהירות. כאשר המחשבון מסיים בצבע ירוק, המערכת שרדה את הסדרה של אירועים המעוננים; כאשר הוא מסיים בצבע אדום, זה אומר שהכשל נגלה לפני שהלקוח הבחין בו.

קריאת התוצאות

טבלת ה-21 יום מקודמת בצבעים:

• ירוק: הבטריה נשארה מעל רמת הרזרב שלה כל תקופת הפרק הזמן. ההגדרות הנבחרות מספיקות לספק את האור הנדרש.
• אדום או אזהרה: הבטריה אוזלה במהלך תקופת הפרק הזמן. הפתרון הנדרש הוא אחד משלושה אפשרויות: הוספת פאנלים סולאריים, החלפת הבטריה, או שינוי באפשרויות ההצמצם של האורות. המחשבון מראה איזו מהאפשרויות תסייע לשפר את המצב.

מה המחשבון אינו מדמה?

האמתנות בכל הנוגע למגבלות של המערכת היא מה שהופך את הכלי לאמין וניתן להסתמך עליו.

הפחתת טמפרטורה: הקיבולת של הבטריה והפלט של הפאנל משתנים עם הטמפרטורה. המחשבון משתמש בערכים תיאוריים; חורפים קרים וקיצים חמים משנים את המספרים האמיתיים. לכלוך וצל: לכלוך על הפאנל או כיסוי שלו תלוי במקום התקנתו ולא נלקח בחשבון במודל. מחקרים בנוגע להשפעת הצל הם פעילות נפרדת. הזדקנות הבטריה: הפחתת הקיבולת של הבטריה עם השנים לא מודלית במחשבון; רצוי להגדיר את גודל הבטריה בהתחשבות בפערים הצפויים, או לתכנן החלפתה במהלך חייה התקינים שלה. עיצוב הנדסי סופי: עבור הגשות רשמיות לממשלות או לבעלי עסקים גדולים, התוצאות שמספק המחשבון משמשות רק כבסיס לבדיקה, ולא כעיצוב מסודר.

מת באיזו הזדמנות להשתמש במחשבון, ומת באיזו הזדמנות להתקשר אלינו? המחשבון הוא הכלי המתאים להערכות ראשוניות בזירת האירוע, לבדיקה מהירה של הפרטים המוצעים, לסיוע במתן הצעות ללקוחות, ולמטרות הדגמה. הוא אינו מתאים לעיצוב הנדסי סופי; אם הפרויקט דורש הגשה רשמית, שלחו אותו לצוות ההנדסה שלנו לבדיקה מקפלת.

התחילו במחשבון; אם יש צורך בשינוי בהגדרות המחשבון, השתמשו במחשבון לחישוב גודל הבטריה (/app-a2-battery-sizing) ובמחשבון לחישוב עצמאות האנרגיה מהשמש ([]) כדי לקבוע באיזה חלק יש לבצע את השינוי. למערכות מלאות שמורכבות מאותו סוג של מודלים, ראו את סדרת האורות החשמליות השמשיות השלמות שלנו (/systems-all-in-one).

מה לא מכוסה בדף זה

דף זה מסביר כיצד עובד מחשבון צריכת האנרגיה ומהן המגבלות שלו. הוא אינו מכסה את עיצוב התאורה הפוטומטרי (רמות של פלוקס ותכנון התפרשת האור), את עיצוב המבנים או היסודות, וכן את המודלים המטאורולוגיים המתאימים למערכות פוטווולטיות – אלה כלים נפרדים השייכים לתחומים אחרים. לגבי תכנון התאורה, התחילו בכלי התכנון שלנו (/app-ies-lighting-simulation).