גופי תאורה סולאריים מתחת לעצים: הפתרון של מערכות מופרדות (Split-Array)

מדוע השפעת הצל גדולה יותר מכפי שנראה לעין?

מודול סולרי מורכב מסדרה של תאים סולריים, והזרם הזורם במודול זה תלוי בזרם של התא החלש ביותר בסדרה. אם חלק מהתאים נמצאים בצל, הם מפסידים אנרגיה בצורת חום, מה שעלול לגרום לפגיעה בתפקודו של המודול בטווח הארוך. דיודים מסוג “בייפאס” (bypass diodes) מגבילים את הנזק לחלק שהם מגנים, אך אינם מסוגלים להחזיר את האנרגיה שאבדה; צל על כמה תאים בלבד במודול שמכיל שלושה דיודים יכול לגרום לאובדן של כשליש מהפקת האנרגיה הכוללת של המודול.

שליט מסוג MPPT (Maximum Power Point Tracking) מסייע למערכת להפיק את מירב האנרגיה שמיוצרת על ידי המודולים הסולריים. למרות זאת, השליט אינו מסוגל להסיר את הצל מהתאים הנמצאים בצל. כמו כן, כיסויים עלים תמידיים נמצאים בצל כל השנה, בעוד כיסויים עלים נשיפחתיים משתנים בהתאם למחזור העלים; בחודשים שבהם הפקת האנרגיה כבר מוגבלת, ההבדל בפקת האנרגיה בין המודולים הסולריים יכול להיות משמעותי במיוחד.

מה בדיוק משמעות התקנת מודולים סולריים בנפרדים (split installation)?

התקנת מודולים סולריים בנפרדים פירושה להפריד בין המודולים לבין מתקני התקשרות האלקטריים שלהם – הפנלים מוצבים במקום עם חשיפה מלאה לשמש, וכבלים מחברים אותם למערכת הספקת האנרגיה. ההחלטות ההנדסיות שנלקחות במהלך התקנה משפיעות באופן חשוב על יעילות המערכת כולה.

1. ירידת מתח לאורך הכבל. זרם חשמלי ישר (DC) במתח הסוללה חווה אובדני אנרגיה עם הגדלת המרחק. דוגמה: מערכת של 300 ואט המטעינת סוללה במתח 24 וולט מזרימת זרם של כ-13 אמפרים. במרחק של 20 מטרים (כולל הכבל בשני הכיוונים), כדי שירידת המתח לא תעלה על 0.5 וולט (כ-2%), נדרש כבל פלדה בשטח של כ-16 ממ². באותו מרחק, אך עם מתח של 12 וולט, נדרש כבל פלדה בשטח גדול פי ארבעה כדי להשיג אותו אחוז ירידת מתח – מכיוון שהזרם גדל במידה דרמטית. המספרים, ולא הפרסומות, הם אלה שמקבעים את המרחק המרבי שבו יכולה להיות המערכת מהמקור המספק אנרגיה.

1. מפרטי הכבל. הכבל חייב להיות מבודד באופן יעיל מפני קרינת אולטראביולט (UV), להיות מוטמן באופן ישיר או בתעלות מתאימות, ובאזורים בהם עלולים להימצא יונקים או מכונות גזונים – להיות מבוצר באופן ייעודי. כבלים המוטמנים באדמה חייבים לקבל אותו טיפול כמו כל כבל מוטמן אחר: להיות בעומק מתאים, מכוסים בחומרים מתאימים, ולעבור מסלולים ברורים ונגישים לאיתור.

1. חיבורים בשני הקצוות. בדרך כלל, הבעיות מתרחשות בחיבורים בין חלקים שונים של המערכת – לא בכבל עצמו. חיבורים אלה חייבים לעמוד בדרישות סטנדרטים גבוהים (IP67 או יותר), לכלול מערכות להקלת מתחים (strain relief), ולהיות מבוצעים באופן אמין. אנו מגדירים את חיבורים אלה כאילו היו חיבורים של מערכות תאורה לחוץ, מכיוון שבפועל הם כאלה.

1. חיבור לאדמה והגנה מפני פליטות חשמליות (surge protection). גם המערכת עצמה וגם הגדול של המנורה חייבים להיות מחוברים לאדמה בהתאם לתקנים המקומיים.

ריצה ארוכה בחוץ משמשת כ“אנטנה” לתופעות חשמליות זמניות הנגרמות על ידי ברקים; לכן, במכשירים שלנו מותק כלים להגנה מפני גלי חשמליים חזקים בקצה השליטה – וזו חלק מהמפרטים הבסיסיים של המוצר, ולא מוצעת כאפשרות נוספת לרכישה.

1. המערך הרחוק (הממוקם במרחק מהמכשיר הראשי) הוא ישות נפרדת בפני עצמו. הוא מותק על מתקן מיוחד, וגודלו מחושב בהתאם לדרישות הרוח המקומית. מחשב הנטלי רוח שלנו הנטלי רוח שלנו לוקח בחשבון את שטח המערך, גובה התקנתו ומהירות הרוח המקומית, ומספק את הנתונים הנדרשים ליצרן המכשיר.

כלל ההחלטה שאנו מיישמים

כאשר מתגלה אזור מוצל, אנו מבצעים את הבדיקות בהתאם לסדר הבא:

1. ראשית, לקצר או לנסות להסדיר את הצמחייה. זו הדרך הזולה ביותר לפתור את הבעיה. חובה לקבל התחייבות בכתב, מכיוון שהבטחה לקיצור לא מתקיימת במקרה שמתבצע שינוי בחוזה התחזוקה.
2. אם הצל הוא קבוע, להעריך את העלויות של שתי אפשרויות: העברת המתקן למקום עם שמש, או חלוקת המערכת האורות. האפשרות של חלוקת המערכת נחשבת טובה יותר כשהגאומטריה של הכביש מסדירת את מיקום התאורה והמרחק לא גדול. העברת המתקן למקום עם שמש נחשבת טובה יותר כשיש שמש פתוחה בקרבת אותו מקום וחפירת תעלות היא יקרה.
3. לשקול התקנת עמוד גבוה יותר למערכת האורות לפני ביצוע חפירות. לעתים קרובות, עמוד בגובה 4–5 מטרים מסוגל להרים את הפנלים מעל קו הצל לחלוטין, מה שבדרך כלל זול יותר מאשר התקנת כבלים והעבודות הנלוות.

מה חוסך הפתרון של חלוקת המערכת האורות… באמת?

העלות הראשוניות כוללות את ביצוע המדידות, החפירה של התעלות או הצינורות, הכבלים, ועבודות החיבור בשני הקצוות. התועלת מתגלמת לא בגידול במספר המבקרים או בתדמית העיר, אלא באורך חיי הבטריה ובמניעת הצורך בשירותים תקניים. בטריה מסוג LiFePO4 (ליתיום-חדקרבונט-פוספט) שמתפרקת במהירות מאבדת את קיבולתה הניתנת לשימוש כבר לאחר מספר שנים, ועלות החלפתה גבוהות יותר מאשר עלות הכבלים עצמם. ההפרדה בין החלקים השונים של המערכת מכסה את עצמה כשהיא מאריכה את קצב החלפת הבטריות מכל שניים-שלוש שנים ליותר מחמיש שנים – וזה בדי בכדי להוכיח את הכדאות הכלכלית של המהלך.

מה לא מכוסה בדף זה:

הדף עוסק בעיצובי גוף תאורה חוץ שמופעלים באמצעות סולרים, בהם המצבר של הגוף התאורה מתפצח לשתי חלקים ומטען באמצעות חשמל ישר (DC). המידע המצוין אינו חל על מעגלי תאורה המסופקים באמצעות חשמל חילופי (AC), על גופי תאורה היברידיים המשתמשים בגם באנרגיה מהרשת וגם מהשמש, או על פרויקטים בהם גוף התאורה עצמו מתנוע – במקרים כאלה, המעבר ממקום אחד לאחר מקום מחייב תכנון מחדש של המערכת האורות, ולא רק עבודות חיבור חשמליות. בנוגע למפקח (controller) ולמכל המכיל את הבטריה בעיצובים המפוצחים, כלי החישוב שלנו לקביעת גודל המפקח לקביעת גודל המפקח משתמש במידע על המצבר, באורך הכבלים ובמטרות העצמאות של הגוף התאורה; סדרת הגופי תאורה החוץ הסולריים השלמים שלנו הסולריים השלמים שלנו מציגה את האפשרויות המתוכננות באופן אינטגרלי, בהשוואה לעיצובים המפוצחים.