התקווה לקבל עצמאות אנרגטית: היכולת להפעיל את הבית שלך ללא תשלום חודשי ולא להיות מושפע מהפסקות חשמל או שיבושים בשירות, הופכת מקום נפוץ יותר. הכוח המניע מאחורי המאמץ הזה הוא מערכת האנרגיה הסולארית "לא-לרשת". מערכות מחוץ לרשת- אינן תלויות פיזית או אחרת בחברת החשמל לצורך פעילותה, כמו גם מערכות קשורות- לרשת, אלא הן מערכת- עצמאית לחלוטין לייצור, אחסון והפצה של חשמל. מערכת אנרגיה סולארית מחוץ לרשת היא דוגמה למערכת 'לולאה סגורה', ותספק חשמל לבקתה ביער, לחניון או לקרוואנים, או למיקומים מרוחקים אחרים שאין להם גישה לרשת חשמל.
הדרך היחידה להגיע לניתוק מוחלט מספק האנרגיה היא להחזיק מערכת אנרגיה סולארית עצמאית בנכס שלכם. התקנת רק כמה תאים סולאריים על הגג שלך אינה מספיקה לשם כך; תחילה עליך להחליט בכמה חשמל אתה משתמש ולאחר מכן לתכנן מערכת חשמל סולארית עצמאית שתוכל לספק לך כמות כזו של חשמל. מערכת האנרגיה הסולארית חייבת להיות גם בגודל מתאים לצרכי צריכת האנרגיה הספציפיים שלך, שכן רכישת יותר מדי או מעט מדי פאנלים חשמליים סולאריים תגרום לבזבוז אנרגיה, כמו גם התרוקנות תכופה של הסוללה וכמעט ללא הכנסה מההתקנה שלך. מאמר זה מספק השוואה של כמה מהגורמים החשובים ביותר שיש לקחת בחשבון בעת יצירת מערכת אנרגיה סולארית עם עלויות תפעול נמוכות וביצועים אמינים לטווח ארוך-.
1. רכיבי ליבה: האנטומיה של המערכת
על מנת לבצע חישובים בצורה מדויקת, חשוב להבין, ראשית, את הפונקציה של כל אחד מארבעת הרכיבים המרכיבים מערכת-מחוץ לרשת (עומדת- בפני עצמה).
פאנלים סולאריים (פוטו-וולטאיים): כמעט כל המערכות הפוטו-וולטאיות מורכבות מפאנלים סולאריים והטכנולוגיות השונות שלהם. התאים בלוח הסולארי הממירים אור (קרינת שמש) לחשמל (DC - זרם ישר) נקראים תאים פוטו-וולטאיים והתהליך בו הם ממירים אור לחשמל נקרא אפקט פוטו-וולטאי.
DC Charge Controller (תקנה):חשמל DC זורם מהפאנלים הסולאריים לתוך המכשיר הזה המשמש כשער. האחריות העיקרית של בקר הטעינה היא לווסת את המתח וכמות הזרם המגיע מהפאנלים הסולאריים שלך, כך שלא תטעין יתר על המידה את הסוללות שלך, ובכך להבטיח שהסוללות שלך לא ייפגעו.
עבור מערכות מחוץ לרשת, הבחירה המועדפת של הבקר תהיה בקר מעקב נקודות כוח מקסימלי (MPPT) על פני דגם ישן יותר של Pulse Width Modulated (PWM), שכן בקרי MPPT עוקבים אחר נקודת הכוח המקסימלית עבור לוחות פוטו-וולטאיים, ומספקים יעילות הרבה יותר מבקרי PWM, ובמיוחד כך בתנאי מזג אוויר קר או מעונן.
בנק סוללות (אחסון):בנק הסוללות נחשב ללב של מערכת סולארית מנותקת-. מכיוון ש-100% מייצור האנרגיה הפוטו-וולטאית הסולארית אינו מתרחש בלילה, לכן יש צורך במשהו שבו ניתן לאחסן את כל האנרגיה החשמלית העודפת המופקת בשעות שיא ייצור החשמל לשימוש בלילה כמו גם בימים מעוננים/גשומים.
למרות שסוללות עופרת-מוצפות זולות יותר בעלות-מקדימה; סוללות ליתיום ברזל פוספט (LiFePO₄) הופכות לסוג סוללה חדש בסטנדרט התעשייה עבור התקנות חדשות, בשל תוחלת החיים הארוכה בהרבה, עומקי הפריקה הגדולים יותר ופעולתן ללא-תחזוקה.
מהפך:כמות האנרגיה האצורה בסוללות שלך היא מתח DC נמוך. רוב המכשירים הביתיים, לעומת זאת, משתמשים במתח זרם חילופין (AC) כדי לפעול. על מנת להמיר את מתח DC הנמוך מהסוללות שלך למתח AC שמיש (בדרך כלל 120 וולט או 240 וולט) עבור המכשירים האחרים שלך (אורות, מקררים וכו'), תצטרך לרכוש מהפך.
על מנת להפעיל ציוד רגיש, תזדקק למהפך גלי סינוס טהור מכיוון שהוא מספק פלט גלי סינוס חלק (אידיאלי לציוד אלקטרוני רגיש לפעול כהלכה).
2. השלב הראשון הקריטי: ניתוח העומס
אתה לא יכול לבחור שום רכיב עד שאתה יודע כמה כוח אתה באמת משתמש. תהליך זה נקרא ניתוח עומס או ביקורת אנרגיה.
כדי לקבוע כמה וואט צורכים את המשרד או הבית שלך על בסיס יומי (כדי לבצע את החישוב הזה), אתה צריך לדעת כמה פיסות מידע על כל מכשיר שאתה משתמש בו. באופן ספציפי, אתה צריך לדעת כמה חשמל משתמש בכל אחד מהמכשירים שלך על בסיס-וואט, כמה זמן המכשירים פועלים בכל יום וכמה וואט צורכים בשעה המכשירים שלך. סיבה נוספת לכך שמערכות מחוץ לרשת- אינן עומדות בציפיות המשתמשים היא שמעט מערכות הותאמו כראוי בהתבסס על שימוש שיא.
3. גודל בנק הסוללות: גורם האוטונומיה
עם הצריכה היומית שלך ידועה, אתה יכול להתאים את בנק הסוללות. שאלת המפתח כאן היא "ימי אוטונומיה". זה מתייחס למספר הימים שאתה רוצה שהמערכת שלך תפעל ללא כל קלט מהשמש (כלומר, במהלך סופת שלג או תקופה מעוננת ממושכת).
רוב מעצבי המערכות מחוץ לרשת ממליצים על אוטונומיה של לפחות 2-3 ימים למערכות מחוץ לרשת שלהם. בנוסף, חשוב להימנע מפריקה מוגזמת של הסוללות כדי להאריך את תוחלת החיים שלהן. עם סוללות ליתיום, ייתכן שיהיה מקובל להשתמש ב-80-90%, אך יש לקחת בחשבון את זה בחישוב הקיבולת שלך.
4. גודל מערך השמש: טעינת הבנק
המערך הסולארי חייב להיות חזק מספיק כדי להטעין את בנק הסוללות ובו זמנית להפעיל את העומסים היומיומיים שלך. המשתנה העיקרי כאן הוא שעות שמש שיא. זה לא אותו דבר כמו סך שעות האור; זהו מספר השעות ביום כאשר עוצמת אור השמש עומדת על 1,000 וואט בממוצע למ"ר.
מיקום באריזונה עשוי לקבל 6 שעות שמש שיא, בעוד שמיקום בסיאטל עשוי לקבל רק 3. כדי לקבוע את גודל מערך השמש שלך, חלק את הצריכה היומית שלך בשעות השיא של המיקום שלך.
5. המהפך ומתח המערכת
תצטרך גם לבחור מהפך שיוכל להתמודד עם "נחשול" הכוח או העומס המרבי. למרות שהשימוש הרגיל שלך עשוי להיות נמוך, משאבת מים או מנוע מקרר יכולים להשתמש פי 3 עד 5 במשיכה הרגילה שלהם כשהם מופעלים לראשונה. מהפך שלא יכול לתמוך בנחשול הזה יתקלקל.
יש לקבוע את מתח המערכת 12V, 24V או 48V. מערכות קטנות יותר (כלומר טנדרים או תאים קטנים) נוטות להשתמש ב-12V ולכן מערכות 24V או 48V נדרשות בדרך כלל בבתים בגלל המרחק המוגדל בין הסוללות למכשירי החשמל. מערכות מתח גבוה יותר הן יתרון מכיוון שנדרש חיווט נחושת פחות יקר ודליל יותר, ואובדן הספק קטן יותר על פני מרחק.
6. מיקום, יעילות ויכולת הסתגלות
לבסוף, מפרט טכני אינו הגורמים היחידים. המיקום הפיזי של הפאנלים שלך הוא קריטי. בחצי הכדור הצפוני, לוחות צריכים לפנות באופן אידיאלי דרומה בזווית הטיה שווה לקו הרוחב שלך כדי למקסם את החשיפה.
יתר על כן, מחקרים אקדמיים עדכניים מדגישים את הצורך ב"גורמי הסתגלות" בעיצוב מחוץ לרשת-, במיוחד באזורי פיתוח. גורמים כמו יכולתו של המשתמש לשלם עבור תחזוקה, תקינות המבנית של הגג ואפילו יכולת העברת המערכת הם שיקולים חיוניים שלעיתים מתעלמים מהם במסגרות מידות סטנדרטיות.
מַסְקָנָה
שקול את דרישות האנרגיה הכוללות ואת מספר הפאנלים הסולאריים שאתה יכול להכיל על הגג או שטח הקרקע הזמין. השיקול הנוסף היחיד הוא הבחירה בין לוחות מונו ופולי. זוהי דרך ארוכה ומפותלת זרועה במדע ומתמטיקה. עם זאת, ההרפתקה הסולארית הבלתי-ת מגיעה לשיאה בהסתפקות עצמית - פרס עמוק. מלבד הסף המשמעותי של ידע לחזות במדויק עומסי מערכת ולמזער הפסדי חשמל, היכולת לשנות גודל של סוללות אחסון כדי להשיג מצב אוטונומי היא הכרחית. גם היכולת להתאים מערכי שמש לשעות השמש המקומיות ולבחור ממירים מתאימים היא תנאי הכרחי לבניית מערכות המפיקות חשמל נקי ופועלות בבדידות שקטה לאורך שנים. בין אם זו מערכת עשה זאת בעצמך או מערכת מקצועית, ידע בעקרונות אלו יגרום לשמש לעבוד עבורך.
