פאנלים סולאריים | הכר את המערכת הסולארית - פרק 4

עודכן: 2 בספט׳

בעולם ובישראל בפרט אפשר לראות המון פאנלים סולאריים על גגות כשהמטרה העיקרית היא לייצר חשמל מאנרגיית השמש, אבל מה זה בכלל פאנלים סולאריים? כמה הם יעילים ואיך הם עובדים?


נענה על כל אלו ועוד במאמר הבא:


אז מה זה בכלל פאנל סולארי?


פאנל סולארי, או לוח סולארי, הוא חלק ממערכת "פוטו-וולטאית" שמנצלת את אנרגיית האור בשביל לייצר חשמל. ישנם מספר מודלים פוטו-וולטאים שכאשר הם מחוברים יחד הם יוצרים מערכת שלמה של פאנלים סולאריים.


רוב המודלים של הפאנלים הסולאריים עובדים מאחת משתי הטכנולוגיות: תאים שבנויים מכמה שכבות סילקון או תאים של מודל סרט דק.


התאים הפוטו-וולטאים מתחברים ובכך יוצרים את הפלט הרצוי שמייצר את זרם החשמל עבור המערכת הסולארית הפוטו-וולטאית.


איך הכל התחיל?

edmond becqurel

הכול התחיל אצל פיזיקאי צעיר בשם אדמונד בקראל, שהוא למעשה זה גילה את האפקט הפוטו-וולטאי - התהליך שזה עתה הזכרנו, בו מיוצר מתח חשמלי מחשיפה לאור.


לאחר כמה עשורים אוגסטין מושט, מתמטיקאי צרפתי, לקח השראה מהתגלית של אדמונד והוא החל לרשום פטנטים למנועים שמה שמניע אותם היא השמש.


מצרפת עד ארה"ב ממצאים רבים לקחו השראה מאוגסטין ומ-1888 היו פטנטים רבים המופעלים על ידי השמש. באותם שנים, הממציא האמריקאי צ'ארלס פריטס יצר את התא הסולארי הראשון וזו הייתה ההתחלה של חדשנות פאנלים סולאריים פוטו-וולטאים באמריקה.

על שם הפיזקאי הנודע אלכסנדרו וולטה, הפך "פוטו וולטא" למונח הטכני להפיכת אנרגיית השמש לחשמל.





בשנת 1954 בנתה חברת בל את הלוח הסולארי (הפוטו-וולטאי) הראשון העשוי סיליקון, הם הצליחו ליצור תא סולארי שהיה יעלי יותר בכ-6 אחוזים ממה שהיה בשוק עד אז. זה אמנם נחשב למכשיר המעשי הראשון להמרת אנרגיה סולארית לחשמל, אבל זה עדיין היה נחשב מאוד יקר לרוב האנשים. תאים סולאריים סיליקון יקרים מאוד לייצור וכשהם משולבים עם מספר תאים ליצירת פאנל סולארי זה אפילו יותר יקר לרכישה.


בשנות ה-70 ארה"ב הייתה שרויה במשבר אנרגיה והקונגרס בעקבות כך העביר את החוק לפיתוח האנרגיה הסולארית ולהפוך אותה לבת קיימא במחיר סביר ולשווק אותה לציבור. לסולאר היה קצב צמיחה שנתי ממוצע של 50 אחוזים בעשר השנים האחרונות.



איפה משתמשים במערכות סולאריות פוטו-וולטאים?


השימוש במערכות סולאריות פוטו-וולטאיות נמצא בשימוש ביתי וגם בשימוש במבנים מסחריים.

בשימוש ביתי אפשר למצוא את התא הפוטו-וולטאי בעיקר במכשירים חשמליים שכולנו מכירים כמו לפטופים, שעונים וסוללות.

לעומת זאת בשימוש מסחרי אפשר למצוא את התאים הפוטו-וולטאיים במקומות בהן לא ניתן להתחבר לרשת החשמל, וישנם חוות שלמות בארץ ובעולם של תאים פוטו-וולטאיים המשמשים כמקורות ייצור חשמל ירוקים.


הידעתם? בתעשיית החלל התאים הפוטו-וולטאיים משמשים לאספקת החשמל לתחנות חלל וללוויינים.


איך עובד הפאנל הסולארי?


הפאנל הסולארי בנוי מתאים פוטו-וולטאים (תא שמש). תאי סיליקון שבבי אשר מופרדים בסרט מוליך למחצה המחובר בין שתי אלקטרודות. ברגע שהפאנל נחשף לקרני שמש ישירות, האלקטרונים שבתא ניתקים ומתחילים לזוז, התוצר מהתהליך הוא חשמל בזרם ישיר (זרם ישיר - DC).


כמות האנרגיה המגיעה מהשמש היא גדולה מאוד והפאנל אינו יכול לתרגם את כל האנרגיה וכאן נכנס המושג ניצולת. ניצולת היא אחוז האנרגיה המופק לחשמל מסך האנרגיה המגיעה מהשמש. הניצולת של לוחות סולאריים המשווקים כיום היא באזור ה-20%.

(גם בתחום הזה היה שיפור, בתחילת עידן הסולארי הניצולת הייתה קרובה ל-10%)


ברגע שבתוכנית המערכת קיימים יותר מ-23 פאנלים, נפצל את סך הפאנלים לשני מעגלים שווים.

(הבדל של אחד הוא זניח, לדוגמה: במערכת של 29 פאנלים החלוקה תהיה: 15 במעגל אחד ו- 14 בשני).





עד כמה פאנלים סולאריים מסוג פוטו-וולטאים יעילים?


מידת היעילות של פאנל סולארי מסוג פוטו וולטאים קובעת את השטח של פאנל עם פלט זהה.

הפאנלים היום נעים בין 20-21.5 אחוז יעילות, ישנם גם מודלים של פאנלים סולאריים שמסוגלים להגיע ליעילות כ-24 אחוז יעילות. כדאי לדעת שפאנל סולארי בודד יכול לייצר כוח מוגבל יחסית ובגלל זה משתמשים בכמה פאנלים סולאריים יחד בכדי לייצר כמות גדולה של אנרגיה סולארית.


על מנת שהפאנלים שלכם יהיו יעילים ביותר וייצרו את מקסימום החשמל שהם יכולים לייצר חשוב מאוד לשמור על תחזוקת המערכת, הפאנלים עמידים וחזקים מאוד אך חשוב לשמור על ניקיון, לכן אנחנו ממליצים לנקות את המערכת פעמיים בשנה בצורה נכונה עם מים מזוקקים וכמו כן לבדוק את חוזק הקונסטרוקציה שמחזיקה את המערכת.

נקודות חשובות על פאנלים סולאריים מסוג פוטו - וולטאים:

  • הממירים הופכים את כיוונו של הזרם החשמלי וממירים אותו לזרם שבו אנחנו משתמשים בבתים.

  • לוחות סולאריים שיש להם חיווט מקביל מסוגלים לייצר אנרגיה חשמלית רבה גדולה ורבה יותר מאשר פאנלים בעלי חיווט רגיל.

  • היעילות של הפאנלים הסולאריים מחושבים לפי נקודת הכוח המקסימלית שלהם.

ישנם טכנולוגיות שממירות זרם חשמלי ישיר וככה בעצם ממקסמים את כמות הזרם המרבי שאפשר להפיק מהמערכת הסולארית


ירידת מחירי הפאנלים הסולאריים

אמנם מדובר בייצור אנרגיה שהמקור שלה הוא מאור השמש, אך שימוש בטכנולוגיה של פאנלים פוטו-וולטאים היה במשך שנים עניין לא זול. בשנים האחרונות ישנה ירידה משמעותית מאוד במחיר של התקנת מערכות סולאריות ופאנלים סולאריים בפרט.


הלקוח למעשה צריך לשלם פר ואט של אנרגיה חשמלית. יצרני הפאנלים בעולם כולו מנסים למצוא תחליפים על מנת להוזיל את העלויות היקרות של החומרים. חשוב לזכור כי התקנת מערכת סולארית היא למעשה השקעה מניבה שמכניסה לכל בית תשואה פסיבית במהלך 25 שנה.


עם זאת, מחיר הפאנלים הסולאריים יורד במדינות רבות סביב העולם, והמחיר יורד ככל שמדובר ברכישה גדולה יותר של פאנלים.


מחירו של פאנל בודד נקבע לפי יחידות של סנט לקילו וואט - כמה עולה בסנטים כל קילו וואט.

אם רוצים לדעת כמה פאנלים צריך כדי לספק את הכמות הדרושה נבין מה הוא ההספק של כל פאנל ונחלק בכמות הוואטים הדרושים לנו.


האם הפאנלים הסולאריים ידידותיים לסביבה?


אכן כן! שמחים לבשר לכם כי ניתן למחזר כ-95% מהחומרים הנמצאים בתוך הפאנלים, עניין חשוב מאוד כי מדובר במבנה מורכב שיכול בהחלט לפגוע באיכות הסביבה. כמובן שתלוי בחומר ממנו עשוי הפאנל.

במידה ומדובר בפאנל סולארי שעשוי מסיליקון יש למחזר את המסגרות העשויים אלומיניום ורק לאחר מכן להפריד את שאר החומרים שמורכבים בפנים על מנת למחזר אותם.


פאנלים סולאריים שלא מורכבים מסיליקון עוברים תהליך מורכב ושונה יותר של פירוק ומחזור המרכיבים בו. מאוד חשוב למחזר את הפאנלים הסולאריים שלא בשימוש ורבים האנשים העוסקים בדבר על מנת שבעתיד זה יהיה בנורמה ובכדי למנוע מפאנלים סולאריים לזהם את הסביבה.


דבר נוסף שחשוב לדעת הוא שלוחות סולאריים בטוחים לשימוש, הם מייצרים זרם חשמל ישיר ואינם פולטים קרינה. המערכת הסולארית אינה פולטת קרינה מייננת - כלומר היא אינה פולטת קרינה שפוגעת בגוף האדם.


במידה ואתם מתקינים את המערכת בצורה תקינה לפי הדרישות הרגולטיביות, עם הרכיבים והמכשור הנכון והטוב ביותר בשוק כמו זה שמשתמשים אצלינו בקדמה סולארי, אין שום סיבה שתהיה סכנה לבית, בני הבית והסביבה של הבית.


האם המיקום של הפאנל חשוב?


למעשה אפשר להתקין פאנלים סולאריים בכל שטח פתוח שמגיעה אליו חשיפה רבה של שמש במידה וניתן כמובן לחבר את המערכת לרשת חשמל מקומית קרובה. בגלל שבגג יש חשיפה גדולה וטובה לאור השמש המקום הטבעי יהיה להציב את את הפאנלים הסולאריים על גג הבית הפרטי.


גג של בית פרטי יכול לספק שטח טוב למערכת טובה וככל שהשטח גדול יותר וחשוף לשמש יותר היא תספק לבית חשמל בהתאם. מבנים מסחריים כיום גם מתאימים להתקנת מערכות גדולות שתביא להם יתרון אקולוגי וכלכלי גדול.


מיקום הפאנל על הקונסטרוקציה הוא חלק מאוד חשוב, שכן הוא נותן את הפנים למערכת. בגג רעפים הפאנלים יקבילו לקווי המתאר של הגג, ואילו בגגות בטון ואסכורית הפאנלים יחוברו בזווית בין 5 ל-10 מעלות על מנת ליצור זווית אידיאלית למסלול השמש. את הפאנל נחבר אל הקושרות בשני סוגי מחברים.


מידע נוסף (למיטיבי לכת): איך מחברים פאנלים סולאריים לגג?


את הפאנל נחבר אל הקושרות (עיין בפרק 2 של הבלוג) בשני סוגי מחברים:


מהדק פאנל כפול ("אומגה"):


מהדק זה מתחלק לשתי גרסאות:

  • הראשונה תפקידה הידוק שני פאנלים צמודים באותה שורה.

מחבר לפאנלים סולאריים

  • השנייה, בנוסף להידוק הפאנלים הצמודים, גם מאריקה את שני הפאנלים אותם היא מהדקת. (כמו שהוסבר בפרק 3 בבלוג, בנושא ההארקה)

מחבר הארקה לפאנלים סולאריים

מהדק קצה ("זד"):


מהדק זה בנוי על מנת לתפוס פאנל בודד, כלומר הוא ימוקם בשני קצוות השורה או על פאנל בודד משני צדדיו.

מחבר קצה לפאנלים סולאריים

במקרה של פאנל בודד עם מהדקי קצה בשני צדדיו, נעביר כבל הארקה ממסגרת הפאנל אל קו ההארקה העובר על הגג.


פאנל סולארי


כבר בשלב התוכנית יחושב המרווח בין השורות, על מנת למנוע הצללה ולאפשר מעבר לתחזוקה וניקיון.

יש להוסיף כי המעברים הם חלק מהתקינה בארץ ובעולם. מעבר לתקנים, הצללה על הפאנל תפגע בתפוקת המערכת.


יישור השורות של הפאנלים הוא אמנם נושא של אסתטיקה טהורה, שורה אשר יושבת "עקום" תספק את אותה התפוקה של שורה ישרה, אך כולם יודעים שסימטריה עושה את ההבדל.


לאחר שמיקמנו את הפאנלים על פי התוכנית, נחבר אותם אל האופטימייזרים אשר יוליכו את החשמל בשני מעגלים נפרדים אל קופסאת ה-DC.


מערכת סולארית - אופטימייזר

ברגע שמיקמנו, חיברנו, בדקנו מתח בשני המעגלים, וסגרנו את כל התעלות במכסים ושילוטים, סיימנו את העבודה על הגג. כל שנשאר להשלים זה את עמדת הממיר, עליה נדבר בקטע הבא..


תודה על הקריאה, מקווים שתרמנו לכם =)

kedma_white_logo.png