מהם פאנלים סולאריים ואילו סוגי פנלים קיימים ?
פאנלים סולאריים, הנקראים גם מודולים סולאריים, הינם תאי סיליקון פוטו-וולטאים (PV) רגישים לאור ההופכים את אור השמש לחשמל.
כל תא הינו בעל מידת מתח קבועה של 0.5 וולט ולכן:
פנלים קטנים ובינוניים מיועדים לטעינה במערכות 12 וולט יהיו בעלי חיבור של 36 תאים.
פנלים גדולים יותר יהיו בעלי חיבור של 96,72,60 תאים ולכן מיועדים לטעינה במערכות 24, 36, 48 וולט ויותר.
קיימים שלושה סוגי תאים פוטו-וולטאים שכיחים:
א. תאים מסוג מונוקריסטליין - תאים מסיליקון (צורן) חד גבישי, תאים שלמים, הפרוסים לפרוסות דקיקות.
ב. תאים מסוג פוליקריסטליין (נקראים גם מולטיקריסטליין) - תאים מסיליקון רב גבישי, הפרוסים לפרוסות דקיקות.
ג. "תאים" אמורפים - ציפוי סינטטי של אמולסיית סיליקון רגישה לאור.
פאנלים סולאריים הם ידידותיים לסביבה, קלים להרכבה וחיבור, ופועלים ללא טיפול או תחזוקה (ניקיון בלבד).
לרובם צריך להוסיף בקר טעינה סולארי שנקרא גם ווסת טעינה בכדי שיווסת בין המתחים השונים במערכת: בין הפנל המצבר והצרכן.
כיצד נדע איזה פאנל סולארי לרכוש ? איזה בקר טעינה ואיזה מצבר ?
מערכת סולארית לטעינת מצבר זה בדיוק כמו חשבון בנק. אם הוצאת ולא הכנסת מספיק תהיה במינוס (המצבר יתרוקן והמערכת מושבתת).
בתכנון של מערכת טעינה סולארית למצבר, רוב האנשים מתחילים מבחירת הפנל הסולארי ושואלים מה הוא יכול להפעיל ? זאת טעות !
ראשית צריכים לרכוש או לפחות לבחור את הצרכנ/ים במערכת ולחשב על פי המפרט הטכני שלהם מה סך הצריכה ביממה של כל הצרכנים מהמצבר ? (בוואט או באמפר) רק לאחר מכן ניתן לבחור פנלים סולאריים מתאימים שיתנו כיסוי הספק טעינה לאותה צריכה יומית ויותר.
בחישוב כל מערכת חשמלית רצוי להכיר את הנתונים הבאים:
אמפר - מידת זרם החשמלי: Ah אמפר/שעה , mAh מיליאמפר/שעה. וולט - מידת מתח חשמלי: V וואט - מידת הספק חשמלי: W
כמו כן רצוי לדעת את שלוש הנוסחאות הבאות הקשורות לנתונים אלה:
אמפר= וואט חלקי וולט W : V = A
ולכן ....
וואט = אמפר כפול וולט A x V = W
ולכן ...
וולט = וואט חלקי אמפר W : A = V
יכולת הטעינה היומית של הפאנל/ים הסולאריים במערכת שלכם צריך להיות גדול מהצריכה היומית של המערכת מהמצבר.
אם נבחר פאנל/ים סולאריים שההספק שלהם קטן מהצריכה היומית מהמצבר, אזי לאחר זמן קצר המצבר יתרוקן.
אם נבחר פאנל/ים סולאריים שההספק שלהם גדול בהרבה מהצריכה היומית מהמצבר אזי "נזרוק" כסף לשווא כי מימלא בקר הטעינה יעצור את הטעינה במצבר מלא ויגן עליו מפני טעינת יתר.
בכדי לדעת איזה פאנל סולארי נדרש במערכת צריך לחבר את הצריכה היומית של כל צרכני המערכת.
על כל רכיב חשמלי רשם היצרן את הצריכה באמפר או מיליאמפר או בוואט. הנתון הוא כמה צורך המכשיר בשעה אחת של עבודה.
במידה וישנם מספר מכשירים, מחברים את סך כל הצריכה של כל המכשירים ומכפילים במספר השעות שכל מכשיר עובד.
שימו לב כי יש מכשירים שנמצאים רוב שעות היום בזמן המתנה בלבד ופעילותם היומית בעומס קצרה.
דוגמאות לחישוב צריכת המערכת ביממה:
1. מצלמת אבטחה 12V עובדת 24/7 בזרם 400 מיליאמפר - החישוב: 0.4 כפול 24 שעות שווה 9.6A צריכה ביממה.
2. משאבת מים 12V עובדת לפי 10W שעה 24/7 - החישוב: 10W כפול 24 שווה 240W צריכה ביממה.
3. תאורת לד 12V לגינה הכוללת 5 נורות של 10W כל אחת ופועלת 6 שעות מרדת החשיכה. החישוב: 5 כפול 10 שווה 50W כפול 6 שעות שווה 300W.
אפשרות נוספת (אם המערכת כבר קיימת) היא לתת למערכת לעבוד על המצבר. צריך למדוד עם מכשיר למדידת אמפר את המצבר לפני ההפעלה וכעבור 24 שעות. כך נדע מהי צריכת המערכת באמפר לאורך 24 שעות.
צריכת המערכת באמפר כפול מספר שעות עבודה = צריכה יומית של המערכת באמפר.
צריכה יומית באמפר כפול מתח האספקה (וולט) = צריכה יומית של המערכת בוואט.
צריכה יומית בוואט חלקי מתח האספקה (וולט) = צריכה יומית של המערכת באמפר.
הנתון אליו צריך להגיע הינו - כמה אמפר או כמה וואט המערכת צורכת ביממה אחת ?
הפנל הסולארי:
לאחר שחישבנו את הצריכה היומית של המערכת, נצטרך לבחור פנל סולארי בהספק מתאים וקצת יותר. קיימות שתי אפשרויות חישוב:
א. דרך חישוב ראשונה בוואט: פאנל יכול לטעון בממוצע ביום שמש מזריחה עד שקיעה 5 פעמים וואט/שעה ממה שרשום עליו.
לדוגמא: פאנל 100W יטען ביום שמש כ 500W (במתח של כ 17.5 וולט) שזה 500W חלקי 17.5V שווה כ 29A.
לכן אם נחלק את הצריכה היומית במערכת בוואט/שעה ל 5 נקבל את סוג הפאנל הסולארי הנדרש בוואט.
כמובן החישוב הוא ביום שמש. עבור כיסוי כל השנה ניקח פנל מעט גדול יותר.
ב. דרך חישוב שניה באמפר: בנתונים הטכניים של פאנל סולארי רשום כמה אמפר פיק הטעינה בשעת שמש ישירה אחת. אם נכפיל נתון זה כפול 5 שעות (הממוצע היומי מזריחה לשקיעה) נדע כמה אמפר בממוצע הפנל יטען.
לדוגמא: פנל 100W עובד בפיק של 5.7A ... נכפיל ב 5 ונקבל 29A ביום שמש. צריכת המערכת שלנו במקרה זה צריכה להיות נמוכה מ 29A יומי וצריך לקחת בחשבון כיוי טעינה גם בימי חורף ועננות.
משתנים נוספים שיש לקחת בחשבון:
- האם הפאנל הסולארי חשוף למכסימום שמש כל שעות היום או רק בחלק משעות היום? האם באמת הוא יקבל שמש ישירה?
במידה ופחות אזי צריך לרכוש פאנל גדול יותר או להוסיף פאנל.
- חשוב גם מהי המערכת ? לדוגמא במערכת אבטחה ומצלמות חשוב לקחת מרווחי בטחון גדולים יותר בכדי למנוע כשל.
- רצוי שתמיד תהיה רזרבה עבור רצף של ימי חורף או ימים מעוננים?
חלק מהרזרבה ניתן להשלים ע"י בחירת מצבר גדול פי 2-3 מהצריכה היומית ולעיתים אף גדול יותר תלוי בשימוש ובנחיצות המערכת.
בקר הטעינה:
בקר הטעינה משפר את ביצועי הפנל והמצבר ושומר על המצבר מפני טעינת יתר, טעינת חסר, פריקה בלילה או חוסר טעינה ועוד...
לכל בקר טעינה יש את מכסימום אמפר/שעה אותו הוא יכול להכיל במערכת. בדרך כלל 30A, 20A, 10A והלאה...
מה שמציין על הבקר הוא סך האמפר/שעה של כל הפאנלים הסולארים במערכת (לא של המצבר).
לדוגמא: עבור פנל 100W בעל זרם של 5.7A מספיק בקר טעינה של 10A. עבור 2 פאנלים סולאריים של 100W וכ 12A, מספיק בקר טעינה עד 20A.
גם 3 פנלים 100W עדין נכנסים בשימוש באותו בקר. אם יש תכנון להוסיף עוד פאנל או פאנלים נוספים למערכת בעתיד ניתן מראש לרכוש בקר טעינה שיתאים לכך. פרטים נוספים בפרק בקרי טעינה סולאריים באתר.
המצבר:
כפי שנאמר, רצוי לרכוש מצבר מסוג "פריקה עמוקה" ג'ל או חומצה לדעתי רצוי שיהיה בעל זרם אמפר/שעה פי 2 מהצריכה היומית של המערכת ואף יותר !
המצבר הוא "בנק האנרגיה" של תפקוד המערכת ובמיוחד כאשר הטעינה הסולארית מתקשה לטעון ברצף ימי חורף או עננות קשים חשוב שיהיה "בנק אנרגיה" שיתמוך במערכת ברצף ימים קשים. ה"חסכון" בקניית מצבר קטן מידי משמעותו שהמערכת עלולה להיות מושבתת בימים בעייתיים.
"בנק אנרגיה" גדול יתן מערכת יציבה לאורך כל השנה ואריכות חיים למצבר/ים.
הערה: לאחרונה נוספו גם מצברי ליתיום-יון וליתיום ברזל פוספט כאמצעי אגירת אנרגיה. שימו לב כי נדרש למצברים אלה בקר טעינה שתומך במצברי ליתיום.
