שיקולים בתכנון מערכת סולארית
תפוקתה של מערכת סולארית משוייכת לרוב לגורמים כעוצמת קרינת השמש, לסוג הפאנל או לסוג הממיר. למעשה, קיים מרכיב חשוב שיש לו השפעה מכרעת לא פחות והוא התכנון ההנדסי של מערכת הסולארית. בגרינקו אנרג’י מושם דגש רב על התכנון ההנדסי של המערכת הסולארית עבור כל לקוח בהתאם לתנאים של האתר. בתכנון מערכת סולארית אנו מנתחים את התנאים הייחודיים לכל אתר ואתר ומציגים את הגורמים והשיקולים השונים.
במאמרים הבאים נביא סקירה של מספר גורמים בתכנון ההנדסי המשפיעים באופן ישיר על תפוקתה של מערכת סולארית.
רוצים לדעת עוד על תכנון מערכת סולארית? חייגו אלינו או השאירו פרטים דרך צור קשר
מרחק בין שורות פאנלים והצללות הדדיות
אופן פריסת הפאנלים על הגג דורש תכנון תוך התיחסות למספר שיקולים. זוית הטיית הפאנל צריכה להיות אופטימאלית למיקום האתר, כך שתאפשר ניצול אופטימאלי של קרינת השמש בו. זוית זו מחושבת על ידי אפיון זויות השמש והזמן שהשמש נמצאת בכל זוית.גורם זה הוא קריטי בקביעת אופן מיקומן של שורות הפאנלים והמרווחים בינהן וזהו שלב חשוב ביותר בתכנון המערכת.
במקרים רבים מתכנני מערכות פורסים יותר מידי פאנלים סולאריים בצפיפות גבוהה כדי להגדיל את הספק המערכת תוך שהם מקטינים את המרחק בין השורות, ולמעשה גורמים להצללות הדדיות ולהפסדים.
טעות נפוצה אחת, למשל היא חישוב המרחק הגאומטרי לפי גובה השמש הממוצע בחורף. כך, לדוגמא כאשר הפאנל נמצא בזוית הטייה של 25°, ובהנחה וגובה השמש הממוצע בחורף הוא 30°המרווח המחושב בין שורות הפאנלים יהיה 2.7 מטר.
בחישוב יסודי יותר נראה שמרחק זה הוא למעשה קטן מדי. חישוב נכון של מרווחי שורות הפאנלים במערכת סולארית צריך להתבצע על ידי כלי סימולציה המחשבים את ההצללות ההדדיות הנובעות מכלל פיזור קרני השמש ולא להתבסס על קרן אחת הפוגעת בזוית ספציפית. כך, למשל, נראה שבדצמבר יגרום החישוב השטחי להפסד של מעל 10% ובנובמבר ובינואר להפסד של מעל 6%.
על הפסד זה יש להוסיף עוד את ההפסד החשמלי, שכן הצללה של חלק מהפאנל יכולה להקטין את ההספק שלו בכ 6% ולהגיע עד לכ 50%, תלוי באופן בו הצל נופל על הפאנל.
דוגמא להצללה חלקית הגורמת להפסד זניח
דוגמא להצללה הגורמת להפסד גבוהה היכול להגיע למעל ל 50%
קיימים מקרים בהם המתכנן יכול לצמצם את המרחק בין שורות הפאנלים והגדלת ההפסד כל זמן שהוא יודע את אחוזי ההפסד ולוקח אותם בחשבון במודל התפוקה והשיקולים העיסקיים של המערכת.
אז איך משפיעה הצללה הדדית על תפוקת המערכת?
פאנלים סולארים מחוברים בטור,כאשר כל פאנל ממיר את קרני השמש לזרם חשמל. על פי חוקי החשמל הזרם שזורם בפאנלים המחוברים בטור שווה בכל הפאנלים, וגודלו יהיה כגודל הזרם המיוצר על ידי הפאנל “החלש” ביותר בטור הפאנלים, כלומר – חוזק השרשרת הוא כחוזק החולייה החלשה ביותר בה.פאנל “חלש” לא נובע מפאנל שאיכותו גרועה, אלא בעיקר מגורמי תכנון כמו הצללות על הפאנל, כאשר הפאנל מוצלל הזרם דרכו קטן והוא משפיע על כל טור הפאנלים. תכנון נכון לוקח בחשבון את ההצללות ההדדיות בשיקולי התכנון ושואף להקטינן למינימום.
סיבה נוספת למניעת הצללות הדדיות היא מניעת חימום יתר מקומי (Hot spot). כאשר פאנל מוצלל הוא מהווה מעין פקק של זרם, בנקודת החסימה מצטבר זרם גבוה היוצר חימום של המוליכים. כשחימום זה נמשך לאורך זמן (כמו במקרה של הצללה הנובעת מתכנון לקוי) יכול להגרם נזק תמידי לפאנל. קיים מנגנון מוגבל בכל פאנל למניעת חימום היתר על ידי דיודת מעקף, אך פעולתו מוגבלת לכ 3-6 מעקפים לכל פאנל ולכן הוא אינו יכול למנוע את כל מצבי חימום היתר הנובעים מהצללות הדדיות.
בשוק האנרגיה הסולארית קיימים כיום פתרונות שמטרתם להקטין את ההפסד הנובע מהצללות על ידי שימוש במסלולי מעקף, כגון TIGO, או בממירי מתח DC to DC על כל פאנל, כגון Solar Edge.
מאפייני שטח ייחודיים
לכל אתר מאפיינים יחודיים לו. במערכות סולאריות המותקנות על גגות יש לקחת בחשבון את ההצללות הנובעות מאלמנטים המצויים על הגג כגון גובה מעקה, חדרון או מבנה על הגג, עצים קרובים, ארובה, וכיוב’.
בתכנון המערכת יש למדל את ההפרעות הרלוונטיות, לתרגם אותם להפסד כספי ולתת פתרון מתאים.
דוגמא למידול צל החדרון על הגג ופריסת הפאנלים בהתאם:
