אנרגיה סולרית למערכות AI בערים: הצורה המתאימה ביותר לצרכים המגוונים

התמונה הכוללת של הביקוש לאנרגיה – עם מספרים מדויקים

דוח האיחוד הבינלאומי לאנרגיה (IEA) “Electricity 2024” מעריך כי ב-2022 מרכזי נתונים, מערכות AI ומערכות כריית קריפטוולטה צרכו כ-460 טריליון ואט-שעה (TWh) של אנרגיה, שאומת כ-2% מהצריכה העולמית הכוללת. הדוח מציע כי הצריכה המשולבת עשויה לעלות מעל 1,000 טריליון ואט-שעה עד שנת 2026 – רמה דומה לצריכת האנרגיה השנתית של יפן. אנו מציינים את הדוח זה ולא אחוזי גדילה לא מבוססים על מקורות מסוימים, מכיוון שהמקורות של הנתונים משנים באופן דרמטי את משמעותם.

קטגוריה 1: מרכזי נתונים – היכן שהשילוב של פאנלי סולריים ואחסון מסייע, והיכן שלא

במרכזי נתונים, השילוב של פאנלי סולריים ואחסון ממלא שלושה תפקידים חשובים:

1. הפחתת השיאים בצריכת חשמל : שחרור אנרגיה מהסוללות בשעות הצריכה הגבוהה כדי להקטין את החיובים הגבוהים.
2. מילוי השפלים באנרגיה : טעילת הסוללות בשעות הצהריים, כאשר ייצור האנרגיה מרבה וזול.
3. המשך הפעילות במהלך אירועים ברשת : הבטחת שהמערכות הקריטיות ימשיכו לעבוד גם במהלך אירועים ברשת.

עם זאת, השילוב זה אינו מחליף את היכולת הקבועה של מרכזי הנתונים לספק אנרגיה באופן תמידי. כדי לספק 1 מגהואט של אנרגיה באופן תמידי באמצעות פאנלי סולריים ואחסון של ארבע שעות, נדרשים מערכת סולרית בעלת קיבולת גבוהה ומערכת אחסון בעלת קיבולת די גדולה (בממדים של מגה-וואט). בפועל, הרשת או הסכם רכישת אנרגיה קבוע נשארים המקור העיקרי לאספקת אנרגיה. אם מוצגת תכנית שמדווחת כי “האנרגיה הסולרית מספקת את כל צרכי מרכז הנתונים”, בקשו לראות את החישובים המתאימים לפני חתימת ההסכם.

קטגוריה 2: הקצה העירוני – היכן שהשימוש באנרגיה סולרית נפוץ באופן טבעי

באזורים עירוניים, השימוש באנרגיה סולרית הוא פתרון טבעי ונפוץ.

ה“עומס הקצה” (edge load) הוא המקום שבו מתבצעת העבודה האמיתית של החומרה שלנו. מצלמת תנועה צריכה כמה וואטים של חשמל; עמוד תאורה חכם צריך בין 10 ל-60 וואטים במהלך הלילה; וצומת חישה צריכה פחות מוואט אחד. עומסים אלה קטנים, והם ממוקמים באזורים שחפירת תעלות בהם יקרה מאוד, וקבלת אישורים לחיבור לרשת דורשת חודשים של זמן. לכן, מספיק להם אספקת חשמל ישרה (DC) שמתבססת על בטריות. מערכות של פאנלי סולריים בשילוב אחסון אנרגיה אינן מהוות פתרון חלופי – הן הפתרון הנכון במקרה זה.

השיטה שאנו מיישמים לקביעת הגודל הנדרש של מערכות אלה היא כדלהלך:

1. תקן ראשית את המערכת החשמלית. סהרת הוואט של כל המכשירים × שעות הפעולה הליליות, בתוספת הפחתה של 10–20% עבור הוצאות שליטה ותקשורת, מכיוון שהמספרים המוצגים על התוויות המכשירים לרוב נמוכים מהמציאות.
2. בחר את גודל המערכת הסולרית בהתבסס על החודש הקשה ביותר, ולא על הממוצע השנתי. בחר את החודש בו מספר שעות השמש המרביות באתר, והתחשב בהפחתה בכוח המערכת של 0.75–0.85 כתוצאה מפגיעות כמו לכת, טמפרטורה, חיבורי כבלים ובעיות במגבלות המפקח. מערכת שמותאמת לממוצע השנתי תפגר בביצועיה בדצמבר בכל שנה.
3. בחר את גודל הסוללה בהתאם למטרה שלך לזמן עבודה אוטונומי. זמן עבודה אוטונומי של 3 עד 5 ימים הוא המטרה המתאימה; באזורים בעלי קו רוחב גבוה או באקלים של מונסונים, הצורך בסוללה יהיה גדול יותר. קיבולת הסוללה = מספר הימים של זמן עבודה אוטונומי × כמות האנרגיה שהסוללה מספקת ללילה (ביחידות Wh) ÷ עומק השחרור הזמין של הסוללה; עבור סוללות מסוג LiFePO4 (ליתיום-חדקרבונט-פוספט), עומק השחרור הזמין הוא בין 0.8 ל-0.9.
4. התאים את המפקח (controller) למערכת הסולרית. לפנלים סולריים מודרניים במתח 12/24 וולט נדרש מפקח מסוג MPPT (ריכוז כוח מרבי – Maximum Power Point Tracking); חוקי התאמת המתח והפעולה מופרטים במדריכתנו MPPT vs PWM. מחשבון הגדלת המפקח שלנו (/app-a7-controller-sizing) מבצע את כל החישובים הנדרשים.

ייצור חשמל מפוזר על מבנים בערים

מערכות פוטווולטיות (PV) המורכבות על גגים וקירות של בנייני משרדים ומרכזי קניות מספקות חשמל ראשית למערכות המחשבים המבוססות על טכנולוגיה של תוכנות חכמות (AI) שנמצאות בבניין. הטענות בנוגע להכנסות הכלכליות שנוצרות מכך עומדות בפני בדיקה קפדנית לאחר התחשבות בכל ההנחות הרלוות. בניין מסחרי בגודל בינוני שמקדיש את כל גגו למערכות פוטווולטיות (נניח ששטח הגג הזמין לשימוש הוא 1,000 מטרים רבועים, עם כוח ספקתי של כ-150 וואט למטר רבוע) מפיק כ-150 קילוגולות-שעה של חשמל בשנה. בהתחשב בהפקה הממוצעת של 1,200–1,500 קילוגולות-שעה לקילוגולוט פוטווולטי בשנה (תלויה במקום), הכנסות הכוללות נעות בין 180,000 ל-225,000 קילוגולות-שעה בשנה. היתרונות האמיתיים של מערכות פוטווולטיות אינם רק כלכליים, אלא גם מבניים: הפקת החשמל מתבצעת ממש ליד המקומות שצריכים אותו, מה שמקטין את ההפסדים בהעברת החשמל, ובניין יכול לשנות את שעות השימוש בחשמל שלו בהתאם לפעילות המערכות הפוטווולטיות.

מתקני פקת חשמל מרכזיים ורשת החשמל

מתקנים בקנה מידה תעשייתיים, הממוקמים בפריפריה של העיר, מזינים ישירות את רשת החשמל העירונית. אמצעי אחסון המצויין ברשת מאפשרים העברת אנרגיה סולרית לשיא הביקוש הנוצר על ידי מערכות המחשבים המבוססות על טכנולוגיה של עתיקה (AI). נקודת התיאום בתהליך זה היא המפעיל של רשת החשמל, ולא בעל הבניין; השאלות ההנדסיות (כמו החיבורים בין המתקנים, קצבי הזרימה של אנרגיה, ואפשרויות הקיצוצים בספקת אנרגיה) נדונות במסגרת שיחות אלו. מציינים זאת כיוון שמסמכי הפרויקטים לעתים קרובות מבלבלים בין שני הרמי האחראים לפעולת המערכת (המתקנים הסולריים ומערכות ה-AI), ולמעשה מדובר בפרויקטים נפרדים.

מה לא מכוסה בדף זה

דף זה מספק מידע על הרעיונות והארכיטקטורות של מערכות הסולריות המשלבות אחסון אנרגיה עבור צריכות חשמליות בערים המקושרות למערכות AI. הוא אינו מכסה את תכנון מרכזי הנתונים (EPC), חקרי החיבורים בין מתקנים לרשת החשמל, או אופטימיזציה של תעריפי האנרגיה – נושאים המצריכים התמחות ספציפית לכל פרויקט. בנוגע להתקנות תאורה על כבישים, הסדרה שלנו All-in-One Solar Street Light מספקת את החומרה הנדרשת ליישום זה. כמו כן, ההיבטים הכלכליים של הפחתת הביקוש בשיאי הצריכה תלויים בתעריפי האנרגיה, ולא בטכנולוגיה עצמה; עליכם ליצור תוכנית תעריפים מתאימה לפני שתחלו לפתור את ההיבטים ההנדסיים הנוגעים לאחסון האנרגיה.