פאנלים סולאריים – כל מה שצריך לדעת על מערכות ופאנלים סולארים

מאז שנכנסו המערכות הסולאריות לשימוש ביתי ומסחרי הן הספיקו לשנות באופן די משמעותי את שוק האנרגיה כולו. משימוש כמעט בלעדי במקורות אנרגיה מתכלים לייצור חשמל, עובר העולם בהדרגה לניצול של אנרגיות ירוקות לצורך הפקת חשמל.

ההתפתחויות הטכנולוגיות המשמעותיות שהתרחשו בעשור האחרון בתחום האנרגיה הסולארית הן אלו שהכשירו את הקרקע בשנים האחרונות לקראת הקמתן של אלפי מערכות סולאריות לשימוש ביתי ומסחרי, והן גם אלו שיהיו אחראיות על עיצוב פניו של שוק האנרגיה בעתיד הנראה לעין.

מהי בעצם הבשורה שמביאים עמם הפאנלים הסולאריים? ומדוע גם לכם כדאי לשקול לעבור לייצור חשמל באמצעות מערכות סולאריות מתקדמות?

מהם פאנלים סולאריים?

מערכת סולארית, או מערכת של פאנלים סולאריים, משמשת בתור כלי טכנולוגי חכם ומתקדם אשר יודע לנצל את אנרגית השמש ולהמירה לאנרגיה חשמלית. כל פאנל סולארי מורכב מיחידות פונקציונאליות זעירות המכונות תאים פוטו-וולטאים. אותן יחידות הן אלו שאחריות על קליטת אנרגית השמש והמרתה לזרם חשמלי שעובר ישירות לתשתית החשמל הביתית.

הפאנלים הסולאריים עשויים חומרים מיוחדים שמייעלים את תהליך המרת האנרגיה ומאפשרים ניצול מקסימלי של קרני השמש. אלו מתממשקים למערכת סולארית אשר כוללת עוד מספר יחידות נוספות – כולן מתחברות בסופו של דבר לתשתית החשמל הביתית.

המערכת הסולארית ומרכיביה העיקריים

כאמור, המערכת הסולארית (נקראת לעיתים גם מערכת פוטו-וולטאית), מבוססת על טכנולוגיה חדשנית לניצול יעיל במיוחד של אנרגית השמש. במרכזה של הטכנולוגיה נמצאים התאים הפוטו-וולטאים אותם כבר הזכרנו. מלבדם, כוללת המערכת ממירים חשמליים (inverters) אשר אחראיים על המרת הזרם הישיר (DC) שמופק בפאנל לזרם חילופין (AC) אשר מותאם לרשת החשמל הביתית.

כיום קיימים בשוק ממירים חשמליים חכמים במיוחד שיכולים לעקוב ולנטר את הפעילות של המערכת כולה, למדוד את ההספק והנצילות של המערכת, ובתוך כך גם לאתר תקלות הנובעות מחוסר יעילות של המערכת.

מלבד הממיר והפאנלים הסולאריים, כל מערכת סולארית כוללת קונסטרוקציה ותמיכה מבנית שמעגנת את הפאנלים לקורות על הגג (גג סולארי) או על הקרקע. הקונסטרוקציה משתנה כמובן בהתאם לפרויקט ולאופי המבנה עליו מוקמים הפאנלים הסולאריים.

בכל מערכת סולארית קיים גם בקר טעינה שתפקידו להעביר את האנרגיה החשמלית המיוצרת למצברים. המצברים למעשה מאפשרים למערכת הסולארית לעבוד גם כאשר הפאנלים אינן חשופים לשמש ישירה (מזג אוויר מעונן למשל).

לסיום, חשוב לזכור שכל מערכת של פאנלים סולאריים כוללת אמצעי חיבור לרשת החשמל הביתית, כולל כבלי חשמל, מפסקים ועוד רכיבים חשמליים אחרים.

כיצד מייצרים פאנלים סולאריים? הכל על טכנולוגיית הייצור המתקדמת

כיום מייצרים את המערכות הסולאריות העצמאיות באמצעות טכנולוגיה ייחודית ומתקדמת. הליבה של המערכת – הפאנלים הסולאריים עצמם - עשויים ברוב המקרים מתאים פוטו-וולטאים קטנים מסיליקון. ההערכה היא כי 90% מהפאנלים הסולאריים שנעשה בהם שימוש היום בשוק עשויים סיליקון.

הסיליקון עצמו הוא מוליך למחצה וכך למעשה מאפשר מצד אחד קליטה יעילה של אנרגית השמש ומצד שני הולכה יעילה של הזרם החשמלי אל רשת החשמל הביתית.

בשנים האחרונות טכנולוגיות הייצור של הפאנלים הסולאריים השתכללו, ונעשה שימוש בחומרים ייחודיים שמשפרים באופן ניכר את הנצילות ואת ההספקים של התאים הפוטו-וולטאים.

בשוק קיימים שלושה סוגי תאים עיקריים: תאים דקים (Thin Film) – תפוקתם הנמוכה ביותר, אך הם הרגישים ביותר לטמפרטורה, תאי סיליקון חד גבישיים (Monocrystalline) – בעלי תפוקות גבוהות, ותאי סיליקון רב גבישיים (Polycrystalline) – בעלי תפוקות ביניים.

השימוש בכל אחד מהפאנלים נעשה בהתאם לצרכי השימוש הביתיים או המסחריים, מגבלות התקציב ואופי הפרויקט.

הפאנל עצמו עשוי מכסף, נחושת או מתכות אחרות, והוא משמש כמעין סוללה: לוח אחד מהווה את השכבה החיובית והלוח השני את השכבה השלילית. שני הלוחות יחד מחוברים בכבלים לתאים הסולאריים ויוצרים את האפקט החשמלי הרצוי.

איפה ניתן להתקין פאנלים סולאריים?

עצם ההתקנה והשימוש בפאנלים סולאריים לצרכים ביתיים או מסחריים טומנים בחובם לא מעט יתרונות. מלבד ההיבטים הכלכליים והסביבתיים, יתרון בולט נוסף קשור להתאמתה של המערכת הסולארית למגוון רחב מאוד של מבנים, תוואי שטח ומיקומים גיאוגרפיים. למעשה, מדובר ביתרון פונקציונאלי כל כך בולט שככל הנראה גם העניק רוח גבית נוספת לאותה מהפכה ירוקה עליה אנחנו מדברים.

באופן כללי, את הפאנלים הסולאריים ניתן להתקין על גבי מגוון סוגי גגות: גגות רעפים, גגות מתכת (גג אסכורית), גגות שטוחים, וכן הלאה. לחילופין, את הפאנלים הסולאריים ניתן להתקין גם על הקרקע, כחלק מפרויקטים של חוות סולאריות, ואף כחלק ממערכות סולאריות צפות על גבי מאגרים ובריכות דגים – פרויקטים שתופסים תאוצה רבה בשנים האחרונות.

במסגרת מהפכת הגגות הירוקים של חברת החשמל נקבעו מספר קריטריונים ותנאים להקמת מערכות מבוססות פאנלים סולאריים. לא משנה על גבי איזה גג או באיזה שטח בחרתם להקים את הפאנלים הסולאריים, כל פרויקט של מערכת סולארית חייב באישור טופס 4, פגישת ייעוץ עם המתקינים, רישום המערכת בחברת החשמל, הגשת תיק התוכניות לחברת החשמל, וכמובן החיבור הסופי של הפאנלים הסולאריים למונה של חברת החשמל.

לסיום, חשוב לזכור כי לא משנה היכן התקנתם את המערכת הסולארית – תידרשו לאישור של מהנדס קונסטרוקציות ומהנדס חשמל שיאשרו את הבטיחות של ההתקן כולו.

חישוב נצילות והספק – כמה אני עתיד להרוויח ולחסוך מהמערכת הסולארית?

מערכות הפאנלים הסולאריים אשר הופכות יותר ויותר פופולאריות בשנים האחרונות מסמלות בראש ובראשונה תפיסה של עצמאות אנרגטית. העצמאות האנרגטית הזו מושגת באמצעות הקמת תשתית נקיה וירוקה בסבסוד חברת החשמל, והיא גם מאפשרת לנו לחסוך לא מעט כסף בטווח הרחוק.

אך מלבד תעריפי החשמל המוזלים שמשלמים בעלי הפאנלים הסולאריים, לאלמנט החיסכון הכלכלי קיימים צדדים נוספים הקשורים בטכנולוגיה המתקדמת. חשבו לרגע על כמויות האנרגיה האדירות שמגיעות מהשמש ונקלטות על ידי כל תא פוטו-וולטאי בכל רגע נתון. אנרגיית השמש הופכת את הפאנלים הסולאריים לכלי עוצמתי במיוחד בעל הספקים גבוהים מאוד שאנו יכולים לרתום לצרכים האישיים שלנו.

ההספק מתאר למעשה את היכולת של המערכת הסולארית לייצר חשמל – ככל שההספק גבוה יותר כך תהנו מתפוקות חשמל גבוהות יותר. הנצילות היא מדד ליעילותם של הפאנלים הסולאריים – עד כמה יעילה המרת אנרגית השמש לאנרגיה החשמלית? ככל שנצילות המערכת גבוהה יותר כך בזבוזי האנרגיה יהיו קטנים יותר.

מערכת סולארית שעובדת בהספקים גבוהים תשרת אתכם נאמנה ותעזור לכם לחסוך כסף רב. ההספק תלוי במגוון פרמטרים, בהם עוצמת האור הנקלט לאורך שעות היום, טמפרטורה, איכות וגודל הפאנלים, המיקום של המערכת וכן הלאה.

אם מדובר בפאנלים סולאריים איכותיים, ובהתחשב בתנאי השמש השוררים במדינת ישראל, בכל שנה יכול לייצר פאנל בגודל סטנדרטי כ-1650 קוט"ש (קילו-וואט לשעה).

על סמך תעריפי החשמל של חברת החשמל, מדובר בחיסכון של כ-1,000 שקלים מדי שנה עבור מערכת בגודל של 10 מ"ר. אם נעשה את החשבון הפשוט – עבור מערכות גדולות יותר החיסכון הכלכלי צפוי להיות משמעותי הרבה יותר.

אם מדובר במערכות המותקנות על גגות מסחריים ההכנסות השנתיות צפויות לגדול עוד יותר. לדוגמא, הקמת מערכת סולארית על גג בשטח של 85 מ"ר בהספק של 11 קילו-וואט תניב הכנסה שנתית של כ-85,000 ₪ עם החזר השקעה של 8 שנים!

לסיום, זכרו כי לפני כל הקמה של רשת פאנלים סולאריים מומלץ להתייעץ עם מומחים בתחום ולהיעזר גם במחשבונים סולאריים שיעזרו לכם לחזות עד כמה יעילה ומשתלמת כלכלית תהיה המערכת שאתם מעוניינים להקים.

כמו כן, חשוב להבין שההספק והנצילות בפועל תמיד יהיו נמוכים מיכולת הייצור המקסימאלית של הפאנל הסולארי. זאת מאחר ותנאי הסביבה משתנים באופן תדיר ואינם אידיאליים.

עד כה, הצליחו לייצר פאנלים סולאריים עם יעילות מרשימה למדי של קרוב ל-20%.

מקדם הטמפרטורה – מהו וכיצד הוא משפיע על הספק הפאנל?

זה הזמן להכניס למשחק פרמטר נוסף. מקדם הטמפרטורה הוא אלמנט חשוב מאוד שמשפיע באופן ישיר על ההספק ועל היעילות של הפאנלים הסולאריים.

מדובר בערך קבוע אשר מסופק על ידי היצרן של הפאנל הסולארי, וקובע בעצם את ההספק של הפאנלים הסולאריים כתלות בשינויי הטמפרטורה. זוהי בעצם מידת הרגישות של הפאנל הסולארי לטמפרטורה – ככל שהרגישות גבוהה יותר כך הפאנל איכותי יותר.

מקדם הטמפרטורה תלוי בחומרים מהם עשוי הפאנל עצמו ובטכנולוגיה בה נעשה שימוש בעת ייצור התאים הפוטו-וולטאים. כך למשל, אם מדובר בפאנל עשוי תאי סיליקון רב גבישיים עם מקדם טמפרטורה של 0.5% למעלת צלזיוס, משמעות הדבר היא שבטמפרטורה של 35 מעלות הספק הפאנל יקטן ב-5% ביחס לתנאי המבחן

הסטנדרטיים.

מדוע חשוב כל כך לבדוק מהו מקדם הטמפרטורה לפני רכישת הפאנלים הסולאריים?

כאמור, פרויקטים סולאריים מוקמים בכל חלקי הארץ, ובכל איזור שוררים גם תנאים אחרים וטמפרטורות שונות. לכן, לכל איזור גיאוגרפי יתאים פאנל סולארי בעל מקדם טמפרטורה ספציפי. על מנת להתאים את הפאנל האידיאלי עבורכם חשוב מאוד להתייעץ עם המתקין של המערכת לפני הרכישה הסופית של הדגם בו אתם מעוניינים.

האם לעונות השנה יש השפעה על ייצור החשמל?

עונות השנה בהחלט משפיעות על ייצור החשמל. כאמור, ההספק של הפאנלים הסולאריים עשוי להשתנות כתלות בטמפרטורה וגורמים נוספים אחרים שגם הם קשורים לעונות השנה ולמזג האוויר.

תנאים של עננות כבדה, גשם, וגם שמש קופחת וחזקה במיוחד יכולים לפגוע בהספק ובנצילות של הפאנלים הסולאריים ולהפחית את ייצור החשמל.

מאחר ומזג האוויר ועונות השנה משפיעים על מידת האפקטיביות של ייצור החשמל, בכל פרויקט של הקמת פאנלים סולאריים יש לתכנן מראש את הזוית בה יותקנו הפאנלים. זאת בהתאם למיקום השמש המשתנה בין עונות השנה.

טרקרים סולאריים – ניצול מקסימאלי של הפאנלים הסולאריים

מבין הטכנולוגיות המתקדמות שמשרתות את תעשיית הפאנלים הסולאריים, הטרקרים הסולאריים נחשבים אולי לפיתוח החדשני והחכם ביותר. מדובר בהתקן חכם אשר מותקן על גבי הפאנלים עצמם ו"מרגיש" את עוצמת השמש ואת כיוונה בכל רגע נתון. בהתאם לאוריינטציה של השמש מסובבים הטרקרים הסולאריים את הפאנלים על מנת שיפגשו את קרני השמש בזוית האופטימלית ויגבירו את תפוקת הייצור.

בדומה לטרקרים, קיימים התקנים חכמים אחרים שמשנים את זוית השיפוע של הפאנלים הסולאריים או מסובבים אותם בהתאם למיקום הגג ביחס לכיווני השמיים – כל זאת במטרה לנצל כמה שיותר מאנרגית השמש ולהגדיל את ההספק החשמלי בכל רגע נתון.

איך מתבצעת ההתקנה של פנאלים סולארים?

תהליך התקנת הפאנלים הסולארים כולו אורך לרוב מספר ימים והוא תלוי כמובן בתוואי השטח ובגודל של המערכת הסולארית. לאורך התהליך תזדקקו לאישורים של מהנדסי חשמל, מהנדסי קונסטרוקציה ויועצים נוספים מתחום הפאנלים הסולאריים. כמו כן, לפני ההתקנה יש לפנות בבקשת אישור הקמה לחברת החשמל, ובסיום ההתקנה יש לחבר את המערכת למונה של חברת החשמל.

לאחר בחינת היתכנות הפרויקטים, תוך התחשבות בכל הגורמים הרלוונטיים (מיקום גיאוגרפי, סוג המבנה או הגג, כיווני השמש וכן הלאה..) ניתן לגשת לביצוע הקונסטרוקציה עצמה – עיגון הפאנלים הסולריים אל הגג (או לקרקע במידה ומדובר בחוות סולאריות צמודות קרקע). במקביל, מתבצע החיווט החשמלי של המערכת כולה והתקנה של הממיר שאחראי על העברת זרם החילופין אל רשת החשמל הביתית.

חשוב לציין כי מדי תקופה יש לבצע בדיקות תקינות של הקונסטרוקציה ושל החיבורים החשמליים, זאת על מנת להימנע ממפגעים בטיחותיים שונים.

פאנלים סולאריים – כמה זה יעלה לי?

עלות הפאנל הסולארי משתנה בהתאם לאיכות החומרים מהם הוא עשוי, ההספק שלו, גודל הלוחות, תקופת האחריות הניתנת וכן פרמטרים נוספים אחרים.

באופן כללי, אם מדובר בגודל הסטנדרטי של הפאנלים, טווח המחירים הוא די רחב. ניתן למצוא פאנלים פשוטים בעלי הספק נמוך במחיר של כ-300 שקלים, וגם פאנלים איכותיים עם ביצועים מרשימים במיוחד בעלות של כמה אלפי שקלים.

כיום, קיימת מגמה כללית של הוזלה בשוק הסולארי, בעיקר אם מדובר בהקמה של פרויקט גדול ורכישה של הרבה פאנלים סולאריים.

בנוסף, סוג ההתקנה ומקום ההתקנה ישפיעו ישירות על העלות - מערכת סולארית מסחרית תעלה משמעותית יותר מהתקנת פנלים סולארים לבית.

תחזוקה שוטפת – מה היא כוללת וכיצד לבצע אותה בקלות?

כדי לשמור על הפאנל הסולארי לאורך זמן חשוב להקפיד על תחזוקה שוטפת. מדובר בכמה פעולות בסיסיות ופשוטות שיאריכו את חיי המוצר, ימנעו תקלות מיותרות וגם בלאי מואץ והשבתה של המערכת הסולארית.

כדי לשמור על ביצועי הפאנלים יש להקפיד על ניקיון קבוע שלהם, הסרת אבק ולכלוך גס אחר שעלולים להשפיע לרעה על הנצילות ועל הספקי המערכת הסולארית. כיום, קיימות בשוק מגוון חברות שמציעות שירותי ניקיון ותחזוקה של הפאנלים הסולאריים.

בנוסף, מדי תקופה חשוב לבדוק את תקינות העיגונים וחיבורי הקונסטרוקציה על מנת לוודא שהפאנלים לא רופפים או נמצאים בסכנת התנתקות. לצד זאת, מומלץ לוודא את תקינות הממיר וכבלי החשמל – במידה ונצפתה תקלה חשמלית במערכת יש להתייעץ עם המתקין ולא לנסות לפתור את הבעיה באופן עצמאי.