אספקת אנרגיה סולרית למודעות: כיצוע הבחירה הנכונה של המגדלים

התחילו בנתוני העומס, לא בכמות השמש

רוב הקונים מתחילים בשאלה: “כמה פאנלים נחוצים?” אנו מציעים שתי שאלות במקום: כמה ואט צריך המסך לצרוך בכל שעה, וכמה שעות בלילה הוא פועל?

מודעה סטטית שמוארת באורות LED דורשת עומס אלקטרי נמוך (בדרך כלל מאות ואטים), אך כדאי להשתמש בנתונים המפורטים על ידי ספק המסך ולא בהערכות גסות. מודעה דיגיטלית בתנועה מחייבת עומס אלקטרי גבוה יותר (כמה קילוואטים) ופועלת שעות רבות ללא הפסקה. אם נבצע את הבחירה על בסיס הערכות לא מדויקות, המחיר שנקבע יהיה שגוי במידה רבה.

מחזור השימוש (Duty Cycle) חשוב באותה מידה כמו ואטת המכשיר (Wattage). שלטים המשמשים רק לתאורה פועלים מהשקיעה עד השחר, או מהשקיעה עד אמצע הלילה – בהתאם לתקנות מקומיות שמגבילות את שעות התאורה; מסכים דיגיטליים פועלים 24 שעות ביממה. הצריכה היומית של אנרגיה, ביחידות kWh, מחושבת על ידי כפלת הוואטים במספר השעות. כל החלטה שנלקחת לאחר מכן תלויה במספר זה.

שלושה מספרים מקבעים את המערכת

ברגע שהצריכה היומית של אנרגיה ידועה, גודל המכשיר מוגדר בהתבסס על שלושה פרמטרים בלבד:

1. אוטונומיה של הבטריה – בימים: ברוב השווקים אנו מסתמכים על 3 ימי אנרגיה מאוחסנת, ובאזורים עם מונסון או אקלים טרופי, שבהם ימי מעונן רבים נפוצים, האוטונומיה היא 5 ימים. זו חוק ההנדסה שלנו, ולא דרישה חוקית. קונה שמעדיף אוטונומיה של יום אחד כדי לחסוך בהוצאות חורג מהערך התקין, ובכך מקריב את משך הפעולה הצפוי של המכשיר בעבור בטריה קטנה יותר.

1. קיבולת הבטריה הניתנת לשימוש: לקחו את האנרגיה הנדרשת לאורך פרק הזמן של אוטונומיה וחלקו אותה ביחסית לשיעור ההפרשת אנרגיה המותר (DoD – Discharge Depth). במקרה של סלולי ליתיום-אבן-פוספט (LiFePO4), אנו מתכננים בהתבסס על שיעור הפרשת אנרגיה של כ-80%, מתוך שימוש בגישה שמבטיחה יציבות ושומרת מקום להפחתה פוטנציאלית בקיבולת הבטריה עם הזמן.

1. הספקת הפאנל הסולרי: חלקו את האנרגיה היומית ביחסית לשעות השמש המרביות באזור, והוסיפו 25–35% כדי להביא בחשבון את ההפסדים הנוצרים בפועל: טמפרטורת הסלולים, לכלוך, חיבורי כבלים, וכן את יעילות המתג והמערכת המתרגמת אנרגיה לפורמה ניתנת לשימוש.

דוגמה מפורטת עם מספרים צפויים, כדי שהחישובים יהיו קלים להבנה: (המספרים בדוגמה משמשים רק להמחשה, ואינם משקפים ערכים אמיתיים מהמוצרים.)

• התצוגה: שישה פלאשים LED בעלי עוצמת אור של 120 וואט, המפעלים 10 שעות בלילה → 7.2 קילוגולאות-שעה (kWh) ליום.
• הבטריה: 7.2 קילוגולאות-שעה × 3 ימים ÷ רמת שחיקה של 0.8 → בטריה בעלת קיבולת של 27 קילוגולאות-שעה.
• הפאנלים הסולריים: 7.2 קילוגולאות-שעה ÷ 4.5 שעות של שיא פעולה של השמש ≈ קיבולת מינימלית של 1.6 קילואוט; לאחר התחשבות בהפסד של 30%, הקיבולת הנדרשת היא כ-2.1 קילואוט; לצורך כך נשתמש בשישה מודולים בעלי עוצמת אור של 400 וואט כל אחד (סהכ 2.4 קילואוט).

השליט: השליט מאפשר את התפעול התקין של כל המערכת. כאשר היחס בין הפוטנציאל החשמלי של הפאנלים לבטריה עולה על 1.5, אנו משתמשים בשליט מסוג MPPT (Maximum Power Point Tracking); מתחת לרמה זו, השימוש בשליט מסוג PWM (Pulse Width Modulation) הוא הפתרון ההנדסי המתאים ביותר. מחשבון הגודל המתאים לשליט הגודל המתאים לשליט מבצע את החישובים הנדרשים בהתבסס על הנתונים שלכם, ו מחשבון איזון האנרגיה מחשבון איזון האנרגיה מסייע בניתוח הייצור היומי של אנרגיה.

החלקים החמישה של המערכת והדרישות לכל אחד מהם

מערכת השלטת אנרגיה הסולרית מורכבת מחמישה חלקים עיקריים: המודולים הסולריים, הבטריה, השליט, התצוגה עצמה ומערכת השליטה. מה שהרשימה אינה מציינת הוא מה דרוש שיהיה קיים בכל חלק מהם לאורך פרק זמן של 15 שנים, בין אם המערכת מותקנת ליד כביש או על גג בניין.

מודולים: פנלי סיליקון מונוקריסטליים מציעים את תהליך ההמרה הגבוה ביותר לכל מטר רבוע, דבר שחשוב כאשר המערכת מתחרה על שטח התקנה עם פנלי תצוגה גדולים. הטייה של הפנלים בהתאם לקו הרוחב של האתר מגדילה את התפוקה השנתית; באזורים תלולים, נמגבלת הטייה ומוספים עוד שורות של פנלים, שכן הטייה משפיעה גם על שטח הפנלים הזמין להספקת אנרגיה. לכלומר, כל חול או לכל חומר אחר המצטבר על פני הפנלים יכול להפחית את התפוקה השנתית באופן משמעותי, ועלות הניקיון נמוכות יותר מאשר עלות רכישת פנלים נוספים שנדרשים כתוצאה מכך.

סוללות: סוללות מסוג LiFePO4 הן הבחירה הסטנדרטית שלנו לאחסון האנרגיה: הן בעלות חיי שימוש ארוכים, אינן דורשות תחזוקה ומפגינות תנהגות טרמית יציבה יותר מאשר סוללות ליתיום מבוססות על כימיות אחרות. מערכת ניהול הסוללות (BMS – Battery Management System) מבצעת איזון בין הסוללות ומגבילה את כמות הטעילה במקרים של טמפרטורות גבוהות. קיימת קיבולת אחסון נוספת לתנאי גשם מתמשכים, והמכלים שבהם מותקנות הסוללות דורשים ניהול טרמי באקלימים חמים, בהם טמפרטורות על הגג יכולות לעלות מעל 45 מעלות צלזיוס בקיץ.

מפקח הטעינה (Controller): הוא מבצע את תהליך הטעינה של הבטריה ומגן עליה. חובה להרכיב אותו במקום מאוור ומכוסה מהשמש; התקלה הנפוצה ביותר היא כשהמפקח הטעינה נשרף בתוך קופסה סגורה שממוקמת על קיר הפונה לדרום.

מסך התצוגה ומערכת השליטה (Display and Control): מגשר אוטומטי המופעל על ידי חיישן אור מהשקיעה עד השחר מבצע את ההפעלה והשינויים בבהירות של האורות בהתאם לשעה ולתנאי האור הסביבתיים; מעקב מרחוק מאפשר העברת מידע על מצב המערכת דרך רשת הסלולר, ואזהרות על תקלות מגיעות לצוות התחזוקה לפני שהשלט האורותי עצמו מצביע על בעיה. במקרה של מסכים דיגיטליים, אותו ערוץ משמש גם להעברת מידע טלמטרי, מה שמאפשר למפעילים לדעת שהמסך כבה ב-02:10 בלילה – ולא במהלך ביקור באתר בבוקר.

המבנה והמיקום: החלק שהקונים לרוב מזניחים…

שלט אורותי הוא בעצם מבנה תלול; שדה הפנלים ופני המסך חשופים לרוח, והמסגרת שמחזיקה את הכל מהווה את החלק המבני שלא מתוכנן בצורה נכונה עד לשלב הבדיקה ההנדסית.

• "ראשית, העמסת הרוח; שנית, התכנון המכני." העיצוב של המסגרות חייב להתמודד הן עם העמסת הרוח שמופעלת על המערכת והן עם העמסת המכנית שנוצרת על ידי המסך. בפרויקטים שלנו, זו הסיבה העיקרית שמביאה לפגיעה בכדאות הכלכלית של המערכה כשהבעיה מתגלית מאוחר יותר. הגנה מפני קורוזיה היא חשובה במיוחד באתרים קוטביים או ליד כבישים, היכן שמתקיים חשיפה למלח ולחומרי פינוי קרח; לכן אנו משתמשים במסגרות פלדה מגלוונות בשיטת הדיפ חם (hot-dip galvanized) עם שכב חיפוי עליון, וזו אינה אופציה נוספת או מוצעת בנוסף.
• "חיבור לקרקע והגנה מברקים." מבנים משמשים לפרסומות הם גבוהים וחשופים לגורמים חיצוניים, ותכנון נכון של החיבור לקרקע מגן על המכשירים האלקטרוניים שנמצאים בתוכם. לדברי ניסיוננו, זו הפריט הראשון שמוחסר מהצעות זולות, וגם הפריט הראשון שנפגע בעונות הסערות.
• "הגנה מפני חדירת חומרים חיצוניים." תיבות החיבור, המפקדים והקונקטורים נמצאים בחוץ במשך 15 שנים; רמת ההגנה IP65 היא המינימל הנדרשת; כל רמה נמוכה יותר מחייבת חוזה תחזוקה קבועה.
• "הצללה." בניין חדש, שורה של עצים או המוט של המודעה עצמו יכולים לגרום להצללה על חלק מהמערכה במשך שעות ביום. חובה לבצע אנליזה גאומטרית לפני הזמנת הפלדה; הכלי שלנו לאנליזת הצללה שלנו לאנליזת הצללה מבצע את האנליזה המתאימה לתנאי העונה המסוימת.

תפקוד מתואם ושימור: המרכיבים הראשיים (מפקד, מערכת ניהול בניין, חיישנים) מאוחסנים כחלקי חלופה באתרים רבים. כישלון של מפקד באתר מרוחק על הכביש יכול לגרום לבעיות חמורות, שאינן ניתנות לתיקון בקלות. בדיקות פעמי שנה, המכסות את החיבורים, המומנט, ריכוז הלכלוך ומצב הסוללות, מבטיחות שהמערכת תפעל באופן תקין לאורך כל תקופת החיים המתוכננת של 15 שנים.

מודעות דיגיטליות בערים: שילוב של אנרגיה סולרית עם רשת חשמל מספק תוצאות טובות יותר מאשר שימוש באנרגיה סולרית בלבד

במקרים של מודעות דיגיטליות הפועלות 24 שעות ביממה בערים, השימוש באנרגיה סולרית בלבד נעשה יקר מהר מאוד: השטח הנדרש להתקנת מערכת הסולרית מתחרה במקום הזמין על הגגים, וכל סופה מהווה סיכון לאפשרויות הכנסה. הפתרון שאנו ממליצים לאתרים בערים הוא שילוב של אנרגיה סולרית עם רשת חשמל. האנרגיה הסולרית מספקת את האנרגיה הנדרשת לפעולה היומית ומקלה על הרכישת אנרגיה מהרשת, הסוללות מבצעות את הפעילות במהלך תקלות חשמליות, והחיבור לרשת מבטיח שהמודעות לא יישארו כבויות. מודעות דיגיטליות כבויות פוגעות בהכנסות מפרסומות, והחיבור לרשת מהווה ביטוח זול נגד זה.

באתרים מרוחקים על כבישים, המצב הופך להפוך: הרחבת הרשת יכולה להיות יקרה יותר מהמערכת הסולרית עצמה, לכן הגרסה שאינה מחוברת לרשת מנצחת מבחינה כלכלית. מקומות כמו מחסות אוטובוסים, שטחים מסביב לנמלי תעופה וקירות תחנות דלק יכולים להתבסס על אותו עיקרון – צריכה נמוכה באנרגיה, מיקומים בהם יש שמש רבה, ואין צורך בחיבור לרשת.

היכן שמודעות סולריות מתאימות לשימוש

"מפת היישומים של הפתרונות הסולאריים היא רחבה יותר מהמודעות שמוצגות על שלטי הכבישים. שלטי הכבישים ממוקמים במקומות מרוחקים ומוארים היטב, והרחבת רשת החשמל לאזורים אלה היא יקרה מאוד; לכן הם מקבלים את התועלת המרבית מהאנרגיה הסולארית. מקומות החסות לאוטובוסים משלבים בין צריכת חשמל נמוכה לבין תנועה רבה של נוסעים ומקום צר, מה שמצריך עיצובים קומפקטיים ומתוחכמים. נמלי תעופה ומרכזי תעבורה דורשים לא רק אספקת חשמל אמינה, אלא גם שטחי גג גדולים שמאפשרים התקנת מערכות סולאריות. תחנות דלק, חנויות נוחות, שלטים דקורטיביים, אצטדיונים ואתרי אירועים חוזרים על אותו מודל: צריכת חשמל נמוכה, מיקום מואר היטב, ואין אפשרות לחבר את המערכות הסולאריות לרשת החשמל הקיימת. בכל המקרים, השיטה לקביעת גודל המערכות הסולאריות אותה עיקרית; רק הרשימה של מקורות הצריכה בחשמל משתנה."

מה מצילה האנרגיה הסולארית… ואיפה לא

"שלושה קטגוריות ברורות שמציגות את היתרונות של האנרגיה הסולארית:

חשמל ועלויות החיבור: השימוש באנרגיה סולרית מקטין או מביטל את הצורך לרכוש חשמל מהרשת לצורך אורות, ומונע את העלויות הכרוכות בחפירת בורות והתקנת משדלים באתרים מרוחקים. באתרים הממוקמים 20 קמ מהמקור הקרוב ביותר לרשת, עלויות החיבור לרשת לעתים קרובות עולות על עלות כלל מערכת האנרגיה הסולרית. פליטה של פחמן: כל קילוגולאמת-שעה (kWh) שנוצרת באמצעות אנרגיה סולרית משמעותה שכמות אנרגיה שלא נוצרה על ידי הרשת או על ידי מגנטרות דיזל. במקרים בהם המקור העיקרי לאנרגיה הוא מגנטרות דיזל ולא חיבור לרשת, השוואתנו בין פליטת פחמן ממגנטרות דיזל לאנרגיה סולרית דיזל לאנרגיה סולרית מציגה את החיסכון בכמות הדלק שנמנעה. הפרעה בפעילות האתר: אין צורך בחפירת בורות, אין צורך במשטחים מיוחדים להתקנת משדלים, ואין כבלים המתפרשים על השבילים. מערכת האנרגיה הסולרית והסוללות מותקנות ישירות על המבנה עצמו, מה שחשוב באתרים עם נוף יפה או באזורים רגישים מבחינה סביבתית – בהם חיבור לרשת עלול לדרוש אישורים מיוחדים. הגנה על הכנסות: שעות פעולה בלתי מופרעות חשובות יותר לחברות פרסומיות מאשר החיסכון בחשבונות האנרגיה. שילוב של אנרגיה סולרית עם אחסון אנרגיה מהווה, בין היתר, רכישה שמשפרת את איכות החשמל הזמין לשימוש.

החזר ההשקעות תלוי בהשוואה אחת בלבד: העלות של הרחבת רשת החשמל בתוספת 15 שנים של צריכת חשמל, מול העלות הכוללות של המערכת הסולרית. במקרים שבהם הרשת קרובה והאנרגיה זולה, ההשוואה הזו מצמצמת את ההבדלים בין האפשרויות, והפגיעות הסביבתיות הנגרמות על ידי השימוש באנרגיה פחמית הופכות לגורם משמעותי; תמיכה פוליטית, הכנסות מסחר בפליטות גזי חממה ואישורים ירוקים למתקנים המצוידים במערכות סולריות מהווים גורמים חיוביים שיש להביא בחשבון בהערכה. במקרים שבהם הרשת רחוקה, האפשרות הסולרית בדרך כלל ניצחונית באופן מוחלט. מחשבון הניתוח הכלכלי שלנו הניתוח הכלכלי שלנו מבצע את ההשוואה בהתבסס על התעריפים וההוצאות הקבועות שלכם.

אנו מסרבים לאשר עסקאות בשלושה מקרים: אם יש תצוגה דיגיטלית של 24 שעות באתרים עם רמת חשיפה נמוכה לאור השמש ללא אפשרות גיבוי מהרשת; אם יש צלילה באתר שאינה ניתנת להפחתה באמצעות פתרונות הנדסיים; ואם ההערכות בנוגע לנטל הרוחות לא אושרו על ידי מהנדס בניין מוסמך. שני המקרים הראשונים קשורים להיבטים כלכליים, והמקרה השלישי קשור לביטחון.

מה לא מכוסה בדף זה

הדף זה מספק מידע על מערכות אספקת חשמל פוטוגלווילאית למודעות (billboards): נטל החשמל, אחסון, ייצור החשמל, המבנה הפיזי של המערכת ושליטה בה. המידע אינו מכסה את רכישת אמצעי התצוגה, היתרי שימוש באורות במהלך שעות הלילה, תנאי השכרת אדמה או לוגיסטיקת מיחזור בטריות, ואינו מחליף את החישובים ההנדסיים המתאימים לכל אתר בנפרד. שלחו לנו את פרטי המודעה (datasheet) ואת קואורדינטי האתר, ונבצע יחד את החישובים הנדרשים. בנוגע לתאורה שמקיפה את האתר (אזורי חנייה, כבישי גישה, גבולות האתר), גוף התאורה השמשית המתקף שלנו השמשית המתקף שלנו מבצע את אותו תהליך הנדסי, אך במקביל קטן יותר.