מעקבי שמש לאורות רחוב: מתי השימוש בהם משתלם

כיצד עובד מעקב שמש

מעקב שמש מבצע את התאמת זווית הפנל לשמש ככל שהיא נעה בשמיים. המערכת מורכבת מארבעה חלקים:

הסנסורים מודדים את עוצמת וכיוון האור. יחידות מתוחכמות כוללות סנסורי נטייה ואזימוט – האזימוט הוא הזוויה האופקית של המערכת – כדי לשפר את דיוק העקבות אחר תנועת השמש. השליט מקריא את 신호ים מהסנסורים, מחשב את מיקום השמש ומסוור את הזוויה שבה על הפאנל להימצא. מערכת ההנעה (מוטור ותיבורת) מביאה את הסיבוב הנדרש למוט התקנה. המבנה התומך , שמיוצר בדרך כלל מתכת אלומיניום או פלדה, מחזיק את כל המערכת וחייב להיות עמיד בתנאי מזג האוויר המקומיים.

בהשוואה להתקנה קבועה, השיטה הזו מגדילה את כמות האנרגיה המופקת ב-20% עד 30%, מכיוון שהפאנל נמצא כל היום בזוויה האופטימלית במקום בזוויה קבועה ומתאים אוטומטית לשינויים בתנועת השמש לאורך העונות.

היכן שהרווח מצדיק את ההשקעה במכשירים המתוחכמים

הרווח מצדיק את ההשקעה במכשירים המתוחכמים כאשר האדמה היא המגבלה העיקרית בבחירת מקום ההתקנה.

מתקנים בקנה מסחרי: מערכות של פסקי תנועה (trackers) המותקנים על שטחים פתוחים מפיקות יותר אנרגיה להקטאר, והשליטה בהן מרכזית. עלות המנועים מהווה מגבלה תקציבית עבור הפרויקט. מערכות על גגים בשטחים צרים: במקרים בהם כל מטר רבוע של גג הוא יקר, הגדלת הפקת האנרגיה ב-20–30% מאותו שטח יכולה להיות יעילה יותר מאשר התקנת פאנלים נוספים.

בשני המקרים הללו, המבנה כבר קיים, צוות התחזוקה מבקר בו באופן קבוע, והאנרגיה המופקת מועברת לרשת החשמל או לסוללות גדולות.

מדוע הגישה הזו לא עובדת במקרה של עמודי תאורה רחוב?

עמודי תאורה רחוב הם מקרה אחר לחלוטין; חסרונות מערכות פסקי התנועה מתגלים בדיוק במקום בו ממוקמים עמודי התאורה – באזורים צרים ומוגבלים.

חלקים מתנועים במערכת המזג האוויר: מנוע, מערכת העברת כוח ומפרקים צפים הם שלושה מקרים של תקלות שאין להם במערכת עם מוטיבים קבועים. אלה החלקים ממוקמים על עמוד, וכדי לתקן אותם נדרשת מכונה מיוחדת (כמו “צ’רי פיקר”), ולא ניתן פשוט להיכנס לחדר המכונות.

יש חלופה זולה יותר למערכת המעקב אחר השמש: הוספת 20–30% יותר של פנלי סולריים על מוטיבים קבועים יכולה להגדיל את העלות באופן משמעותי, בעוד שהעלות של מערכת המעקב אחר השמש כוללת רק את עלות החומרים והתחזוקה. מחיר הפנלים לוואט נמצא במגמה ירידה; לעומת זאת, עלותה של מערכת המעקב אחר השמש קבועה ולא משתנה.

צריכת חשמל ומצב של עומדה בכוננות: מערכת המעקב אחר השמש צורכת אנרגיה כדי לשנות את תנוחתה, ועליה לשמור על אותה גם בלילה. זה מהווה חיסרון גדול בתקציבים נמוכים שאינם מאפשרים שימוש במקורות חשמל חיצוניים.

משקל הרוח משתנה בהתאם לזוויה: פנלים סולריים מתנועים מציגים שטח שפועל על הרוח שמשתנה לאורך היום, והחישובים ההנדסיים חייבים להתחשב במקרה הגרוע ביותר בכל זוויה – ראו את מחשבון משקל הרוח שלנו. לעומת זאת, פנלים סולריים קבועים מתוכננים כך שיעמדו באותה זוויה תמיד.

המספרים מדברים בעדיפות של פנלים קבועים: פנלים סולריים קבועים, אפילו אם הם גדולים ב-25% מפנלים מתנועים, ניצחים בכל הנוגע לעלות, לאמינות ולצורך בשירותים תקניים, וזאת עבור אותה כמות אנרגיה יומית.

החריגות האמיתיות

יש שתי מקרים בהם נבחרת מערכת המעקב אחר השמש למוצרי תאורה:

1. תאורות גדולות שעובדות באופן עצמאי (off-grid) , שבהן המבנה כבר גבוה מספיק, קיימים שירותי תחזוקה, והעומס האלקטרי גדול מספיק כך ששטח הפאנלים הסולריים המותקנים הופך למוגבל מבחינת הפוטנציאל האנרגטי שלהם.
2. התקנות דגמיות או מובילות , שבהן המנגנון לניהול תנועת הפאנלים הסולריים (tracker) הוא חלק מהמאפיינים הבולטים של המערכת, וגם התקציב מאפשר כך.

במקרה של תאורות רחוב רגילות, תאורות כבישים ושבילים, הפתרון ההנדסי המומלץ הוא שימוש במסגרות קבועות שמותכננות בהתאם לקו רוחב המקום; המסגרות מתכופפות במידה רבה יותר במקרים בהם השימוש בתאורות נעשה באופן נרחב במהלך החורף. גודל הפאנלים הסולריים והסוללות מתוכנן בהתאם לדרישות המערכת. זו המוצעת שלנו – סדרת התאורות הסולריות המשלבות הכול באחד המשלבות הכול באחד. כדי לבחור את הגודל הנכון של המתגל השליט והסוללה, נצלו את מחשבון בחירת הגודל.

מה לא מכוסה במדריך זה

מדריך זה מתמקד בהערכת מנגנים לניהול תנועת הפאנלים הסולריים בתאורות רחוב. הוא אינו מכסה באופן מפורט את עיצוב מנגנים דומים למתקנים בקנה מסחרי גדול, את אופטימיזציה של זוויות הכיפוף של המסגרות הקבועות, ואת בחירת הסוללות והמתגלים השליט (ראו את המדריך שלנו MPPT לעומת PWM.

适用范围 ：以上讲解太阳能跟踪器的原理与实际取舍。跟踪器能提升发电，但风载、维护与成本同步上升。固定式在多数庭院场景已够用，本文结论适用。