בשנים האחרונות מתחוללת מהפכה בתחום האנרגיה המתחדשת. יותר ויותר עוברים לייצור חשמל סולארי, על מנת לשמור על הסביבה ולחסוך בעלויות החשמל. מוזמנים לקרוא עוד על החשמל הסולארי במאמר הבא.
אנרגיה סולארית
אנרגיה סולארית נוצרת על ידי תהליך פיזיקלי המכונה היתוך גרעיני המתרחש בליבת השמש. תהליך ההיתוך,מתרחש כאשר פרוטונים של אטומי מימן מתנגשים ומתמזגים לכדי יצירת אטום הליום. אנרגיית השמש הכרחית לכל תהליכי החיים על פני כדור הארץ, מספקת חום ואור, מניעה תופעות אקלימיות ומשפיעה על שינויי מזג האויר. האנרגיה הסולארית צפויה להפוך למבוקשת יותר ויותר בשלהיותה מתחדשת והעובדה שתהליך הפקתה אינו מזהם את הסביבה, בניגוד לדלקים המאובנים – פחם, נפט וגז טבעי. האנרגיה הסולארית מקרינת השמש ניתנת לקצירה למגוון שימושים אנושיים, בין היתר לצורך חימום מים או ייצור חשמל.
מהו חשמל סולארי?
קרינת השמש מומרת לחשמל באמצעות טכנולוגיה סולארית פוטו-וולטאית (PV) אשר קיימת כבר משנות ה-50, אך נכנסה לשימוש נרחב יותר רק בראשית המילניום הודות לירידת מחירי הפאנלים הסולאריים.
תאים סולאריים (תאים פוטו-וולטאיים) בנויים מפרוסות דקות של חומר מוליך למחצה (לרוב סיליקון). שכבה אחת טעונה חיובית, והשנייה בעלת מטען שלילי, וביחד הן יוצרות שדה חשמלי. כאשר אנרגיית האור מהשמש פוגעת בתא סולארי פוטו-וולטאי, היא מפעילה את התא וגורמת לתנועת אלקטרונים באטומים בתוך פרוסת המוליך למחצה. האלקטרונים הרופפים מופעלים על ידי השדה החשמלי המקיף את הפרוסה והתנועה הזו מייצרת זרם חשמלי.
תאים פוטו-וולטאיים מייצרים חשמל בזרם ישיר (DC) ועל מנת שאותו זרם יהיה שמיש עבור רשת החשמל הארצית, יש להמירו לזרם חילופין (AC) באמצעות ממיר (אינוורטר).
ייצור חשמל סולארי בישראל
בשנים האחרונות מתחוללת מהפכה של ממש בתחום ייצור החשמל בישראל. במסגרת מדיניות ממשלתית המנסה לעודד מעבר לייצור חשמל באנרגיות נקיות יותר, צרכנים יכולים להתקין בשטחם מתקנים פוטו-וולטאיים לייצור עצמאי של חשמל.
מערכת פוטו-וולטאית ניתנת להתקנה במגוון תצורות, מיקומים וגדלים: על גגות של משרדים, מבנים חקלאיים כגון רפתות ולולים, בתים פרטיים ואפילו על גבי מאגרי מים.
רווח כלכלי
ייצור החשמל הסולארי נגזר מגודלה של המערכת, מיקומה, כיוון התקנת הפאנלים ומידת חשיפתם לשמש.
כשמחברים מספר רב של תאים פוטו וולטאיים, ניתן להפיק אלפי קילוואטים של חשמל סולארי, ליהנות מהוזלת צריכת החשמל וכשדרישת החשמל לשימוש עצמי נמוכה מהכמות המיוצרת, ניתן אף להרוויח ממכירת העודפים לחברת החשמל.
ההתקנה הראשונית של מערכת סולארית כרוכה אמנם בהשקעה לא קטנה, עם זאת מדובר בהשקעה שלרוב מחזירה את עצמה בתוך פרק זמן של כ2-5 שנים והתשואה השנתית הממוצעת עליה עומדת על כ-15% לאורך תקופה של כ- 20 שנה.
מעבר להשקעה הכלכלית הראשונית, כל הדרוש מבעל המערכת לצורך שמירה על כדאיות השקעתו והבטחת תפוקת חשמל מקסימלית ותשואה מיטבית לאורך זמן, היא תחזוקה של המערכת ושמירה על ניקיונם של הפאנלים הסולאריים והדרך היעילה ביותר לעשות זאת היא באמצעות מעבר לאוטומציה מלאה.
מערכת השטיפה NightWash של RST לניקוי מערכות סולאריות שומרת על תחזוקת הפאנלים והאחריות עליהם בהתאם להנחיות היצרנים ומציעה לבעלי מערכות סולאריות פתרון ניקוי חסכוני ואוטומטי לחלוטין, העושה שימוש במים מטופלים, ללא כל תוספת של חומרים כימיים.
מערכת RST לניקוי לוחות סולאריים מורידה את ההוצאות השנתיות ב 70% ומעלה את ההכנסות בעד 30% וכך למעשה ממקסמת את התשואה בענף הסולארי.
טבלת השוואה – תפוקה מוערכת לפי גודל מערכת
גודל המערכת (הספק נקוב) | תפוקה שנתית מוערכת | שטח גג מוערך | מתאים ל- |
5 kWp | כ-7,500–9,000 קוט”ש | כ-30–40 מ”ר | בית פרטי |
15 kWp | כ-22,000–28,000 קוט”ש | כ-60–80 מ”ר | בית גדול או עסק קטן |
50 kWp | כ-75,000–90,000 קוט”ש | כ-300–400 מ”ר | מבנה מסחרי או חקלאי |
100 kWp | כ-150,000–180,000 קוט”ש | כ-600–800 מ”ר | מערכת מסחרית גדולה |
הנתונים הם הערכה בלבד עבור תנאי ישראל (תפוקה ממוצעת של כ-1,500–1,800 קוט”ש לכל kWp בשנה) ותלויים במיקום, בכיוון ההתקנה, בהצללה וברמת התחזוקה והניקיון של המערכת.
שאלות נפוצות
בישראל, מערכת ביתית בגודל נפוץ של כ־15 קילו־וואט מייצרת בממוצע כ־22,500–28,000 קוט”ש בשנה, בהתאם לאזור, לכיוון ההתקנה ולרמת התחזוקה. מערכות גדולות יותר מייצרות, באופן יחסי, כמות גדולה יותר של חשמל. חשוב לזכור שמדובר בהערכה, והתפוקה בפועל משתנה ממערכת למערכת.
הדבר תלוי בצריכת החשמל השנתית שלכם ובהספק של כל פאנל. פאנל מודרני הוא לרוב בהספק של כ־600–550 וואט, וכדי לכסות צריכה ביתית ממוצעת נדרשים בדרך כלל כמה עשרות פאנלים. הדרך המדויקת היא לחשב את הצריכה השנתית בקוט”ש ובהתאם לה לתכנן את גודל המערכת יחד עם איש מקצוע.
בימים מעוננים הפאנלים ממשיכים לייצר חשמל מאור מפוזר, אך בכמות מופחתת. בחורף הישראלי התפוקה נמוכה מעט יותר בשל מספר שעות האור המצומצם יותר, אך היא עדיין משמעותית. בלילה, בהיעדר אור שמש, הפאנלים אינם מייצרים חשמל כלל.
כן. פאנלים סולאריים מאבדים מעט מתפוקתם מדי שנה, לרוב בשיעור של כ־0.5% בשנה, ורוב היצרנים מתחייבים לתפוקה של כ־80% ומעלה גם לאחר 25 שנה. מדובר בבלאי טבעי, הדרגתי ומתון, אך לכלוך, הצללה או תחזוקה לקויה עלולים להגדיל את אובדן התפוקה בפועל.
בניגוד לאינטואיציה, חום גבוה מפחית את יעילות הפאנלים. מה שמשפיע על ייצור החשמל הוא עוצמת קרינת השמש ולא הטמפרטורה, וכאשר הפאנל מתחמם מאוד, יעילותו יורדת. לכן, ימים בהירים שאינם חמים במיוחד עשויים להיות יעילים יותר מימים חמים מאוד.
באופן כללי, בישראל מומלצת התקנה בכיוון דרום ובזווית שיפוע של כ־20–28 מעלות, כדי לקבל חשיפה מרבית לקרינת השמש לאורך השנה. חשוב גם למקם את הפאנלים באזור ללא הצללה. הכיוון והזווית המדויקים נקבעים בהתאם למבנה הגג ולתנאי השטח.
הספק נקוב (kWp) הוא ההספק המרבי של המערכת בתנאי מעבדה סטנדרטיים, ואילו התפוקה בפועל (קוט”ש / kWh) היא כמות האנרגיה שהמערכת מייצרת לאורך זמן. התפוקה בפועל תלויה בתנאי אמת – ובהם שעות השמש, הטמפרטורה, ההצללה ורמת הניקיון – ולכן עשויה להשתנות בהתאם לתנאי הסביבה ולביצועי המערכת.
כלל אצבע נפוץ הוא כ־5–8 מ”ר לכל קילו־וואט מותקן, כך שמערכת ביתית של 5 קילו־וואט תדרוש בקירוב כ־30–40 מ”ר של גג פנוי. ככל שהפאנלים יעילים יותר, נדרש פחות שטח לאותו הספק מותקן. גם שטח הגג, צורתו ומידת ההצללה משפיעים על תכנון המערכת.
רוב המערכות כוללות ממיר (אינוורטר) עם אפליקציה או ממשק ניטור המציגים את נתוני הייצור השוטפים. השוואה בין הייצור הנוכחי לתקופות קודמות או לימים בעלי תנאים דומים יכולה לסייע בזיהוי ירידה בתפוקה. ירידה מתמשכת ולא מוסברת עשויה להצביע על לכלוך, הצללה או תקלה הדורשת בדיקה.
תכנון נכון של המערכת מלכתחילה, כיוון וזווית התקנה אופטימליים, הימנעות מהצללה, שימוש בממיר איכותי וניטור שוטף – כל אלה תורמים לתפוקה גבוהה. חשוב גם לטפל במהירות בכל תקלה שמתעוררת. לצד כל אלה, תחזוקה שוטפת ושמירה על פאנלים נקיים הן מהדרכים המשמעותיות ביותר לשמור על תפוקה גבוהה לאורך זמן.
