הסבר על שעות השיא של אור השמש לצורך בחירת גודל גוף התאורה הסולרית

מדוע בדיוק שעות השיא של אור השמש, ולא שעות האור היום, מכתיבות את העיצוב?

שני אתרים עשויים להיות בעלי אותו משך של אור יום, אך להשתנות ב-40% בנוגע לשעות השיא של אור השמש. הגורמים שמשפיעים על מספר זה הם:

קו רוחב – קרבות יותר לקו האקטינואלי פירושו יותר שעות של אור יום (PSH – Peak Sun Hours) בשנה. אקלים – עננים תמידיים מקטינים את כמות האור שמגיע לפנלים; אזורים מדבריים וחצי-יבשתיים מצליחים יותר. עונות – ברוב האזורים, הפרש בין כמות האנרגיה שנוצרת בקיץ לזו שנוצרת בחורף נע בין 30% ל-50%. הערך שמשפיע באופן משמעותי הוא המינימום שנוצר בחורף, ולא הממוצע השנתי. גובה – אטמוספירה דלילה גורמת לרמת פליטה גבוהה יותר של אור השמש באותו זווית. צל – עצים, בניינים, ואפילו הגוף של עצמו של הפנל יכולים לחסום את האור שמגיע בשעות 10 בבוקר עד 4 בצהריים, שהם השעות בהן מתקבלת הכמות הרבה ביותר של אנרגיה במהלך היום.

משפט החישוב להפקת אנרגיה שנתית – עם תיקון

ההערכה המסורתית בספרי לימוד היא: אנרגיה (קילוואט-שעה לשנה) = PSH × מספר הוואטים של הפנל × 365 × יעילות המערכת

דוגמה מתוקנת: פנל בעל עוצמת 100 וואט, באזור עם 5 שעות של אור יום (PSH) ויעילות מערכת של 0.85, ינפיק: 5 × 100 וואט × 365 × 0.85 = 155,125 קילוואט-שעה לשנה . (הגרסה המקורית של הדף הראתה 155,375 קילוואט-שעה – טעות בחישוב; 155.1 קילוואט-שעה היא המספר הנכון.)

עכשיו, ההנחיות לבחירת הגודלים של המקורות האנרגיה נדחות. הגורם 0.85 מתאים למקורות אנרגיה המחוברים לרשת או באופן ישיר; גוף תאורה המסתמך על בטריות לעולם לא ישתמש בו. בין הפאנל לנורה הלד יש מפקח טעינה, בטריות, דרייבר לנורה הלד, וכבלים – כל אלה גורמים להפחתה בכמות האנרגיה הזמינה. כאשר אנו מחשבים את הגודלים הנדרשים לפרויקט, ההפחתה שאנו מיישמים בקרתה בקרבת הפאנל לנורה נמוכה הרבה יותר מ-0.85, והגורם המדויק תלוי ברכיבים המשתמשים בפרויקט. ראו את התוצאה של המשפט כגבול עליון, ואז התחשבו בהפחתות הנוספות הנוצרות על ידי הארכיטקטורה הספציפית של המערכת.

תפוצה טיפוסית של מערכות PSH לפי אזור

הטבלה שלמטה מכילה את אותן נתוני מקור שהופצו בדף המקורי – ממוצעים שנתיים, כאשר העמוד הימני מציג את התפוקה האידאלית לכל קילוגוהרץ-פיק (kWp – הפקת הפאנל בתנאי מבחן סטנדרטיים), לפני כל הפסדים במערכת.

יש שתי התרעות בנוגע לטבלה זו: ראשית, הממוצעים מסתירים פערים גדולים בין אזורים שונים באותו מדינה – אתר הממוקם ליד החוף ואתר הממוקם במדבר גבוה, המרוחקים 300 קמ זה מזה, עשויים להשתנות במידה רבה בנוגע לשעות שיא של אור השמש. שנית, העמוד המציג את התפוקה מבוסס על מצב חשמלי ישר (DC); זו אינה הכמות שמערכת הבטריות מסוגלת לאחסן בפועל. כאשר מחשבים את משך הזמן שבו המערכת יכולה לפעול באופן עצמאי (autonomy), יש להשתמש בנתוני שעות שיא של אור השמש בחודשי החורף, ולא בממוצע השנתי. אם אין לכם נתונים מפורטים לגבי האתר הספציפי, המחשבון שלנו לחישוב תפוקת אנרגיה סולרית (/app-a9-solar-energy-yield) מבצע את החישובים הנדרשים בהתחשבות בפחתות בתפוקה שניתן להגדיר באופן ידוע.

כללי התקנה שמשפיעים באופן משמעותי על ביצועי המערכת באתר הספציפי

• הכוונה: הצד הדרומי האמיתי בחצי הכדור הצפוני, הצד הצפוני האמיתי בחצי הכדור הדרומי. טעות של 15° גורמת להפחתה בכמות האנרגיה שמופקת בכמה אחוזים; טעות של 90° (כאשר הפנייה לכיוון מזרח או מערב כל היום) גורמת להפחתה גדולה הרבה יותר מן הצפוי.
• שיפוע: יש להתאים את שיפוע הפנלים לקו הרוחב המקומי. במתקנים קבועים השיפוע מותכן מראש – בדקו זאת לפני הזמנה, שכן פנלים שתוכננו לשיפוע של 30° יפעלו באופן לא טוב בשיפוע של 50°.
• בדיקת הצללה לפני הקמת הבסיס: הלכו באתר בשעה 10 בבוקר ובשעה 3 אחר הצהריים ביום הקצר ביותר של השנה. בדיקה זו של 20 דקות מונעת כשל נפוץ: עץ שהיה קטן בזמן התקנת הפנלים עשוי לגדול מאוד לאחר חמש שנים. אנו מסבירים בפירוט על השפעת הצללה על פנלי השמש במאמר How Shade Affects Solar Panels.

מה לא מכוסה בדף זה:

הדף הזה מגדיר את PSH (Power Supply Head) ומציג את החישובים הנוגעים לגודלים של המערכת. הוא אינו מכסה את השפעות טמפרטורת הפאנלים, את החישובים של טווח הפעולה של הבטריות, או את הנתונים הנוצרים על ידי תוכנות עיצוב אורות. כדי לבצע מודלים מלאים של תכונות אורות וטווח הפעולה של המערכת, שתמשו בשירות המחשבות שלנו למימוד אורות (/learn-lighting-simulation), או שלחו לנו את קואורדינטי האתר – ואנו נבצע את המחקר הנדרש יחד אתכם.