מגדל אור סולרי – אוטונומיה בימי גשם
-- החישובים האנרגטיים, באופן גלוי ואמין
מגדל אור סולרי – אוטונומיה בימי גשם: החישובים האנרגטיים, באופן גלוי ואמין
תשובה קצרה: מגדלנו הסטנדרטי מספיק לכ-7 לילות לפי הנתונים הרשמיים, אך בתנאי שימוש מתוחכמים (שבהם הסוללות הג’ל מסוגלות להחזיק אנרגיה לפרק זמן ארוך יותר), רצוי להעריך שהוא מספיק רק ל-3–4 לילות; בלילה קר באורך 12 שעות, הספיקה האנרגטית היא כ-3 לילות בלבד. ההבדלה בין שתי ההערכות הללו היא הסיבה שמקבלי המוצר מרבים מתאכזבים. להלן המידע המלא, כולל כל ההנחות שנלקחו בחשבון.
ההרכב הסטנדרטי:
| חלק | מפרטים סטנדרטיים | תפקיד |
|---|---|---|
| פנלי סולרי | 3 × 440 ואט, מונוקריסטליים | איסוף אנרגיה |
| סוללות | 6 × 12 וולט, 200 אמפיריה, סוללות ג’ל | אחסון אנרגיה |
| ראשי תאורה | 4 × 50 ואט, LED | אספקת אור |
איסוף האנרגיה:
שלושה פנלי סולריים בהספקה של 440 ואט כל אחד מספקים ביחד 1,320 ואט של אנרגיה. בממוצע, ב-4 שעות של שמש בעוצמה מרבית (PSH – כמות השעות של שמש בעוצמה סטנדרטית שמספיקות לאספקת אנרגיה ליום), הספקה הכוללת היא: 1.32 קילוואט × 4 שעות ≈ 5.3 קילוגראמ-שעה של אנרגיה ליום .
המספר הזה מתייחס לכמות האנרגיה שזמינה לשימוש לפני כל ההפסדים שנגרמים על ידי המכשירים השונים (כמו התנגדות בכבלים, עלויות חשמל וכו’.). בדרך כלל, כ-10–20% מהאנרגיה הזו נאבדים במהלך השימוש, לכן כדאי להעריך שהכמות האמיתית של אנרגיה הזמינה לשימוש ביום היא בין 4.3 ל-4.8 קילוגולאות-שעה (kWh). באזורים בדרום, עם רמת שמש גבוהה יותר (4–5 פאונד-שעה – PSH), הכמות האנרגיה הזמינה לשימוש גדולה יותר; באזורים בצפון, בחורף, עם רמת שמש נמוכה יותר (3–4 פאונד-שעה), הכמות האנרגיה הזמינה לשימוש נמוכה יותר.
החלק של אחסון האנרגיה
בטריה ג’ל בסיליקה בעלת קיבולת של 200 אמפירים (Ah) ומתח של 12 וולט מאחסנת 2.4 קילוגולאות-שעה של אנרגיה. שישה כאלה יחד מאחסנות בסך 14.4 קילוגולאות-שעה.
העובדה הגלויה: בטריות ג’ל מסוג פלדה-חומצה מספקות את קיומן המתוכנן רק במקרים שרמת ההפרשת האנרגיה (Depth of Discharge – DoD) אינה גבוהה מ-50%. אם מנצלים את הבטריות עד סוף הקיבולת שלהן, קיומן המתוכנן יורד באופן דרמטי. לכן, הכמות האנרגיה הזמינה לשימוש בפועל היא קרובה יותר ל-7 קילוגולאות-שעה.
החלק של המטען
ארבעה גוף תאורה LED בעלי עוצמת פליטה של 50 וולט כל אחד, הפועלים 10 שעות בלילה, צריכים בסך 2 קילוגולאות-שעה של אנרגיה ללילה. בחורף, אם שעות הפעולה מתארכות ל-12 שעות, הצריכה האנרגיה עולה ל-2.4 קילוגולאות-שעה ללילה.
התשובה לשאלה לגבי עצמאות המערכת
בהיעדר אספקת אנרגיה מהשמש, הכמות האנרגיה הזמינה לשימוש מחולקת בין הצריכה הלילית, ומספקת את משך הזמן שהמערכת יכולה לעבוד באופן עצמאי (ללא אספקת אנרגיה חיצונית).
- 7 kWh ÷ 2 kWh = כ-3.5 לילות של פעולה במשך 10 שעות ללילה.
- 7 kWh ÷ 2.4 kWh = כ-3 לילות של פעולה במשך 12 שעות לילה בחורף.
הגרסה המקורית של הדף ציינה 7 ימים באזור הדרום ו-6 ימים באזור הצפון. אלו מספרים נקבעו על ידי חילוק 14.4 kWh (הקיבולת המצוינת על המכשיר) בחובת הצריכה הלילית; זה מניח שהבטריות מתרוקנות לחלוטין ולא מתטענות במהלך השימוש. על הנייר זה נראה פשוט, אך בפועל זה אומר שהבטריות נשארות ללא אנרגיה. שעות השמש המרבות באזורים משנות את מהירות ההתטענות של המכשיר בין תקופות גשומות. עם זאת, זה אינו משנה את הזמן המרבי שהמכשיר יכול לעבוד ללא אנרגיה, שמוגדר על ידי קיבולת הבטריות.
כאשר אנו משנים את המפרטים הטכניים:
- דרישה ל-5 לילות כהות מתמשכות לפחות → נדרשת בטריה גדולה יותר, או שימוש בטכנולוגיה של ליתיום; בטריות ליתיום מאפשרות שימוש ארוך יותר באותו נפח אנרגיה.
- פעולה של 24 שעות לילה → חובת הצריכה עולה לכ-4.8 kWh ללילה; אף מכשיר מסוג זה לא יכול לעבוד שתי לילות בלי חיסור אנרגיה, ועוד פחות חמיש לילות. יש לבחור מכשיר היברידי עם גנרטור גיבוי.
- אתרים קרים → קיבולת הבטריות פוחתת עם ירידת הטמפרטורה; במקרה זה עלינו להקטין את הציפיות לגבי זמן ההתטענות, ולא להשתמש בקיבולת המצוינת על המכשיר.
מה לא מכוסה בדף זה
דף זה מכסה טורי אור שמשי ניידים בהגדרות קבועות. הוא אינו מכסה טורי אור מותקים למכוניות, גרסאות המשתמשות בסוללות ליתיום, או יחידות ניידות המחוברות לרשת חשמלית, אשר כולן כפופות לחוקים שונים. כדי לחשב את האיזון הנדרש בהתאם לשעות השיא של פעולת האורות באתרכם ולדרישות האוטונומיה שלהן, שתשתמשו במחשבון אוטונומיה שמשית ובכלי איזון אנרגיה שלנו. עבור התקנות קבועות (ולא טורים ניידים), ראו את סדרת אורות רחוב שמשיות הכול-באחד שלנו.