open-solar-design

האם לפנלי סולריים נדרש אור שמש ישיר? מה נראה בהתאם לתנאי האור?






האם לפנלי סולריים נדרש אור שמש ישיר? מה נראה בהתאם לתנאי האור?

פאנלים סולאריים דורשים אור שמש ישיר

תשובה קצרה: לא. תא פוטוגלווילייציאי (המכשיר החצי-מוליקולרי שמבצע את התהליך הפוטוגלווילייציאי) ממיר פוטונים לזרם חשמלי, והפוטונים מגיעים מכל כיוון השמים, לא רק מהקרן הישיר של השמש. אור שמש ישיר מספק את הפלט המוערך של הפנל; אור דifוף ביום מעונן עדיין מספק בדרך כלל בין 10% ל-25% מהפלט המוערך. השאלה ההנדסית היא כמה פנלים וסוללות נדרשים בהתאם לכמות האור שקיימת באתר, וזו שאלה של גודל ולא של פיזיקה.

מה נראה בהתאם לתנאי האור?

תנאיתפוקה טיפוסית (% מהתפוקה המרבית)ציון/הערות
שמים זהירים, שמש ישירה100% (מדידה סטנדרטית, STC)תנאי מבחן סטנדרטיים: 1,000 ואט/מטר רבוע, טמפרטורה 25 מעלות צלזיוס
מעונן, עננים דקים עד עבים10–80%התפוקה משתנה בהתאם לכثافת העננים; הטווח נע ממזג אוויר מעונן קל ועד עננים כבדים
מזג אוויר עמוס בעננים / גשם10–30% מהתפוקה המרביתהגשם מנקה גם את השמשות הזכוכיות
צל חלקי על המודולים25–50% מהתפוקה המרביתההפסד בתפוקה גדול יותר מאשר שטח המוסתר בצל
תוספת בתפוקה בקצוות הענניםעליות זמניות בתפוקה מעל לרמתה בשמים זהיריםתופעה אמיתית אך זמנית; אינה משפיעה על התפוקה הכוללת

הטווחים הללו מצוינים בנתוני המקור שלנו, אך אינם מהווים הבטחות. מדידות באתר ההתקנה חשובות יותר; אם אתם מתכננים את המערכת לפי תנאים אלה, רשמו תפוקה במשך שבוע באתר לפני ההתקנה.

מדוע הצל על המודולים יקר יותר מהשטח שהוא מכסה?

מודול שנמצא בצל חלקי יכול לאבד יותר אנרגיה מאשר השטח שנמצא בצל באופן פרופורציונלי. שני גורמים משפיעים על זאת:

דיודי בייפאס (Bypass Diodes): כאשר חלק מהמודול נסתר מהאור, התאים המכוסים פוסקים להספקת מתח, והזרם בשרשת הפועלת על ידי אותו מודול פוחת. דיוד הבייפאס של המודול מנתב את הזרם דרך החלקים הגלויים, מה שמגן על המודול אך גם מביא להפסקת פעולתם של התאים המכוסים. חיבורי השרשת (String Wiring): במקרה של שרשת חשמלית בצורה רציפה (series), הזרם מוגבל על ידי החלק החלש ביותר בשרשת; לכן, פנל אחד שנמצא בצל יפגע בכל השרשת כולה. זו הסיבה שצל על חלק מהמודולים יכול לגרום להפחתה בפעולתם של כ-25–50% בכל המערכת.

המערכות האלקטרוניות שנמצאות ברמת המודול מתמודדות ישירות עם בעיה זו: מיקרו-מתקני המרתה (microinverters) ממירים זרם ישר (DC) לזרם חילופי (AC) בכל פנל, ומתקני אופטימיזציה של כוח (power optimizers) מבצעים את אותו תפקיד מצד הזרם הישר. בכל מקרה, פנל שנמצא בצל כבר לא משפיע על פעולת הפנלים הסמוכים. אם באתרכם יש צל חמור נגרם על ידי גדר, שורת עצים או גוף תומך, השקיעו כספים במערכות אלקטרוניות שמתאימות או בבדיקה מקדימת של ההשפעות הצל, לפני שתקנו פנלים נוספים. הכלי שלנו לניתוח הצל (Shadow Analysis Tool – /app-c2-shadow-analysis) מציג את המיקומים של המפגעים במהלך כל השנה.

קר, מעונן – ותיקון הטמפרטורה (Cold, Cloudy, and Temperature Correction):**

בתנאי מזג אוויר קרים או מעוננים, הטמפרטורה יכולה להשפיע על ביצועי המודולים. לכן, חשוב להתאים את המערכות האלקטרוניות לתנאים אלה כדי להבטיח פעולה מיטבית של המודולים.

יש לתקן אחת מהטענות במאמר המקורי. הפנלים אינם מייצרים יותר אנרגיה באקלים קר, מכיוון שהתכונות החשמליות של החומרים המשמשים בהם (כמו התקודת החשמלית) אינן משתפרות בטמפרטורות נמוכות. הסיבה לעלייה בהפקת אנרגיה היא המתח החשמלי: המתח בתאי הפנל עולה ככל שהטמפרטורה שלהם יורדת, כך שבתנאי פליטת אור שווה, יום קר וענני יכול להפיק יותר אנרגיה מאשר יום חם ולח. שתי תוצאות פרקטיות מזה:

  1. החורף אינו העונה הגרועה כפי שאנשים חושבים. אוויר קר בשילוב עם זווית שמש נמוכה לרוב מספק תנאים טובים יותר להפקת אנרגיה מאשר יום קיץ לח.
  2. שלג מהווה בעיה של כיסוי של פני הפנלים, ולא בעיה של טמפרטורה. הפקת האנרגיה יורדת כשהשלג נמצא על הזגג, אך היא מתאוששת לאחר שהשלג מותך או מנוקה. פני שטוחים ומשופעים מסליקים את השלג באופן טבעי; באזורים עם שלג רב, נדרשת תוכנית לניקוי השלג מהפנלים באופן קבוע.

זיהום האוויר וריכוז הלחות משפיעים על הפקת האנרגיה באותו אופן שגם העננים משפיעים – הם מקטינים את כמות האור שמגיעה לפנלים, ואוויר לח מפזר את האור ומקשה על הפקת האנרגיה.

השפעות על בחירת מיקום וגודל הפנלים

"ארבעה עד שישה שעות של אור שמש ביום" הן המספר שעל בסיסו מתבצע העבודה של המעצבים. אף שהפאנלים מייצרים יותר אנרגיה מזה, המערכת והסוללות צריכות לספק את החסר."

"ניטייה וכיוון הפאנלים": ניטייה של 30–45 מעלות מתאימה לרוב האזורים, והמיקום האידאלי תלוי בקו רוחב ובהאם מעדיפים תפוקה שנתית או תפוקה בחורף. מחשבון הניטייה האידאלית שלנו מבצע את החישובים הנדרשים לאתרכם."**

"טכנולוגיה של הפאנלים": תאים בעלי יעילות גבוהה ובנייה PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) מספקים קליטה טובה יותר של אור עקיף ומחוזר, כך שהפאנלים מאבדים פחות אנרגיה בימים מעוטי שמש מאשר פאנלים רגילים. פאנלים בעלי שני צדדים (עם זגג בשני הצדדים) מקבלים עוד אנרגיה מאור שמוחזר מהאדמה או השלג."**

"אור השמש בבוקר הוא בעל ערך רב באתרים שמוסתרים בשעות אחר הצהריים. כיוון הפאנלים לכיוון מזרח הוא בחירה עיצובית נכונה, ולא פשרה."**

תחזוקה בתנאי מזג אוויר קיצוניים

הגשם מבצע “ניקיון” בחינם: הוא משטח את האבק והרפש מהשמשות, ולכן ביום שאחר הסערה הפקת האנרגיה השמשית לרוב גדולה יותר מאשר בימים שלפני הסערה. מה שהגשם לא מסוגל לעשות, זה לנקות שלג טרי או עלים שנפלו מהעצים. בדקו את השטח לאחר הסערות והסירו כל חומר שנשאר עליו. מערכת מעקב שמתעדה את הפקת האנרגיה היומית היא הדרך הזולה ביותר לזהות בעיות של נטייה לכתימה או להצללה, לפני שהן יגרמו לבעיות בבטריות.

מה לא מכוסה בדף זה

דף זה מסביר כיצועי הפקת האנרגיה השמשית בהתבסס על תנאי אור, אך אינו מכסה את התנהגות הבטריות בטמפרטורות נמוכות, את הבחירה של מערכות אוטונומיות ללא חיבור לרשת חשמלית, או את בחירת מפקחי טעילה בתנאי פליטת אור משתנים. עבור מיפוי של מכשירים שמפריעים לפקת האנרגיה כל השנה, שתמשו בכלי הניתוח של צללים; עבור מציאת הזווית המיטה המיטיבה ביותר לפי קו הרוחב שלכם, שתמשו במחשבון הזווית האופטימלית. עבור מערכות שמשיות שלמות לשימוש בחוץ לרשת חשמלית, ראו את מנורות הרחוב השמשיות המותאמות.