מה הופך אורות שטח סולריים למתאימים לבנייה לילית?

המערכות המעורבות להפעלת תאורה סולרית

פנסי שטח סולריים משתמשים בארבעה חלקים עיקריים כדי להמיר אור שמש לחשמל שימושי שיאפשר להפעיל אותם. בשלב הראשון, הפאנל הסולרי אוסף את אור השמש ומפעיל את האפקט הפוטו-וולטאי לייצור חשמל זרם ישר (DC). על מנת לייצר פאנלים סולריים מסחריים, חברות משתמשות בחומרים מונוקריסטליים שיעילותם בייצור חשמל היא 15–22%. על מנת להמיר את אור השמש לחשמל שימושי, חייב הפאנל הסולרי להמיר את אנרגיית האור לאנרגיה חשמלית.

שלבי תהליך האור הסולרי

ברגע שהלוח הסולרי אוסף מספיק חשמל, הוא מתחיל לשלוח אותו לסוללה. כדי למנוע מהתעבורה להימלא יתר על המידה ולפרוק עצמה באופן מעמיק מדי, מוסיפים בקרת טעינה שמנהלת את זרימת החשמל. טכנולוגיית סוללות לי-יון וטכנולוגיית סוללות LiFePO4 ישנה תקופת חיים שימושית של יותר מעשר שנים עם יותר מ-2,000 מחזורי טעינה. הסוללה מאפשרת להבהבות לפעול במשך 12 שעות גם כאשר הן נמצאות מחוץ לרשת החשמל לטעינה, כלומר ניתן להשתמש בהבהבות גם מחוץ לרשתות חשמל.

אclairage

ברגע שהשמש שוקעת, חיישני אור יחד עם התקנים LED בעלי יעילות גבוהה מופעלים אוטומטית כדי להאיר את ההבהבות. בהתאם להתקנה וההגדרות, התקנים ה-LED יכולים לייצר 3,000–8,000 לומן. התהליך מההתחלה ועד הסוף מתבצע באופן דיגיטלי, מה שמוביל לביטול החיווט לחלוטין ולחיסכון ממוצע של 70% בג footprint הפחמן בהשוואה להבהבות מחוברות (כתב עת אנרגיה מתחדשת, 2023).

גורמים חשובים להערכת איכות אורות שטח סולריים

לומן, רוחב קרן והשפעת האור הכוללת

רמת ההארה ואזור התפוצה של האור נמדדים בלומן. לפיכך, ככל שמספר הלומן גדול יותר, כך גם שטח ההארה יהיה גדול יותר. אורות סולריים מסוג פלודไลיט המסוגלים להאיר נתיב כניסה או את היקף הנכס צריכים לייצר לפחות 1000 לומן, ויכולים להגיע עד 2000 לומן. יש לציין כי זווית הבלימה קובעת את שטח ההכסה: בלימה רחבה עם זווית של 120 מעלות יכולה להאיר שטח שבין 500 ל-1000 רגל רבועה, בעוד שבלימה צרה יותר עם זווית של 90 מעלות תמקד את האור באזור מסוים. נתיב כניסה טיפוסי המאפשר חנייה לשתי מכוניות יכול להשתמש במקסימום בערך ב-1500 לומן, עם בלימה של זווית 120 מעלות. בעזרת בחירת אורות סולריים מסוג פלודלייט מתאימה, ניתן להאיר מקומות חשוכים תוך שימור אנרגיה. אורות סולריים מסוג פלודלייט בעלי ערך לומן גבוה יכולים לפעול גם ביום, גם כאשר מזג האוויר מעונן. הסיבה לכך היא שהלוח הסולרי גדול יותר ויש לו סוללה חזקה יותר.

קיבולת הסוללה, יעילות הפאנל ואמינות בכל מזג אוויר

קיבולת האגירה של הסוללה קובעת כמה זמן תחזיק הסוללה עד שתידרש לטעינה מחדש, ומבוטאת בואט-שעות (Wh). לדוגמה, סוללה טיפוסית של 36 וואט-שעות תחזיק 8–10 שעות בעוצמת תאורה של 1,000 לומן. בנוגע ללוחות סולריים, סוללות מונוקריסטליניות נוטות לפעול טוב יותר מסוללות פוליקריסטליניות, במיוחד בשעות הבוקר המוקדמות ובערב המאוחר, כאשר יש מעט אור. מבחנים מראים שבתנאים אלו, סוללות מונוקריסטליניות טוענות את הסוללות בקצב מהיר ב־25% לעומת סוללות פוליקריסטליניות. עמידות במזג אוויר היא חשובה באותה מידה. לרוב הלוחות הסולריים יש דרגת IP, ולמשל לוחות שדורגים IP 65 או גבוה יותר מעוצבים כדי להתמודד עם אבק וגשם ללא כל בעיה. מרבית הלוחות מעוצבים לעבודה בטמפרטורות בין 20- מעלות צלזיוס ל־50 מעלות צלזיוס. על מנת שהלוחות יעבדו גם בחורף, יש לבחור לוחות סולריים שמעוצבים להסרת שלג, ולהרכיב אותם יחד עם סוללות שמכילות מנגנונים להגנה מפני טמפרטורות נמוכות.

הנחיות מומלצות להתקנה כדי להשיג ביצועים אופטימליים מאורות סולריים לזריקת אור

חשיפה לשמש/ גובה התקנת האורות הסולריים לזריקת אור/ התאמת חיישן התנועה

איננו יכולים להדגיש מספיק עד כמה חשוב לבצע את ההתקנה כראוי כבר בפעם הראשונה, על מנת להשיג ביצועים כלליים טובים. הפאנלים הסולריים חייבים לקבל שמש ישירה במשך 6–8 שעות מדי יום. באזורים צפוניים לקו המשווה, יש להתאים את הפאנלים כך שיפנו לכיוון דרום אמיתי. כדי למקסם את היעילות שלהם בחודשי החורף, ניתן להתאים את הפאנלים עונתיות, ובכך לחסוך כ־25% מהפליטה שאובדת – זאת בהתאם למחקר שנערך על ידי NREL בשנת 2022. לגובה ההתקנה האידיאלי לאורות אבטחה הוא 2.4–3 מטרים (8–10 רגל). אורות המותקנים בגובה נמוך מזה ימנעו מאנשים להפעיל את החיישנים. מצד שני, אורות המותקנים בגובה גבוה מ־3 מטרים (10 רגל) יאפשרו לאנשים לעבור מתחת לחיישנים ללא הפעלת האורות.

שקלו לבדוק את אזורים ההפעלה בשקיעה לפני ביצוע התקנה קבועה יותר. ייתכן שתרצו להתאים את שדה הראיה כדי לכסות זווית של 180 מעלות כדי ללכוד תנועות ולשנות את רמת הרגישות כדי להימנע מהפעלות מתמשכות על ידי יצורים קטנים כמו דובוני עץ. משך התנועות ניתן לקבוע בין 30 ל-90 שניות כדי לחסוך באורך חיי הסוללה בהתאם לצרכים הספציפיים של היישום. אל תשכחו לבדוק את היכולת להתגונן ממטאורולוגיה בחיבורים בעת התקנת הציוד. חיבור פגום עלול לאפשר חדירת מים ליחידת ההפעלה, ורכיבים פגומים עלולים לגרום לקשיים גדולים בעתיד.

בעת הערכת אפשרויות תאורה חיצונית, פנסי שטח סולריים ומערכות קабליות בסיסיות פועלים בתחומים יסודיים שונים בשל הבדלים במחיר, באימונים ובידידות לסביבה. במבט ראשון, דגמים סולריים עולים 20–50 אחוז יותר מאשר הדגמים הקבליים המתחרים. עם זאת, עלות התפעול של הפנסים, הכוללת את עלות החשמל, חייבת להילקח בחשבון לאורך זמן, מה שנותן ערך רב יותר באזורים שבהם חיבור לרשת החשמל הוא יקר מדי. תהליך ההתקנה שונה אף הוא במידה כזו שההבדל בעלויות ההתקנה הוא משמעותי. מאחר שמערכות סולריות אינן דורשות חרישת תעלות לצורך התקנתן, נוצרת חיסכון משמעותי בעלויות חרישת תעלות מסחריות, אשר עומדות בממוצע ב-740,000 דולר לפי דו"ח המכון פונמון לשנת 2023. לפיכך, בעוד שמערכות סולריות מותקנות ונעשות פעילות תוך שעות בודדות, עם מעט עבודה נוספת, מערכות קבליות דורשות עבודה ממושכת והוצאות נוספות בשל הצורך באיש מקצוע מורשה בתחום החשמל, בנוסף לכל הדרישות הנוספות הקשורות למתן הרשאות ולתהליך התקנת החיווט החשמלי.

האמינות של מערכת תאורה יכולה להיות תלויה בגורמים רבים. אפשרויות קабוליות מסורתיות יכולות להיות אמינות כאשר מדובר בגשם או שלג, מה שהופך אותן למתאימות לאזורים שדורשים אבטחה, שם כשלים עלולים ליצור בעיה. אפשרויות תאורה סולאריות דורשות אור שמש כדי להטעין. בהתאם לכמות האור השמשי במהלך היום, מערכת סולארית באיכות טובה יכולה לפעול 8–12 שעות לאחר טעינה מלאה. מכיוון שהן משתמשות במصدر אנרגיה ניתן לשימוש חוזר, אפשרויות סולאריות אינן מייצרות פליטת פחמן, ולכן הן מתאימות במיוחד לבניינים ירוקים.

בעת בחינת אפשרויות שונות, הבחירה באחת מהן תלויה במיקום שלה.

מסחרי: אפשרויות תאורה סולאריות מתאימות לגדרות, חניות וبوابة. אפשרויות קאבוליות עדיפות למחסנים גדולים ולמבנים מסחריים חשובים.

מגורים: אפשרויות קאבוליות עדיפות לכניסות הראשיות שדורשות תאורה טובה יותר. אפשרויות סולאריות מתאימות לתאורת גנים ושבילים.

כאשר מדובר באפשרויות תאורה, ההבדל העיקרי הוא היכולת לשלוט בתאורה והיכולת להחזיק מקור אור עקבי.

שאלות נפוצות

האם פנסי שטח סולריים עובדים בימים מעוננים?

כן, פנסי שטח סולריים עובדים בימים מעוננים מכיוון שיש להם סוללות שבהן הם מאחסנים את האנרגיה שנצברה מהשמש. עם זאת, היעילות שלהם תקטן באופן משמעותי בימים מעוננים.

כמה זמן יחזיקו הסוללות בפנסי שטח סולריים?

הסוללות מסוג זה הן סוללות ליתיום-יון מודרניות או סוללות LiFePO4, ויכלו לשרוד יותר מ-10 שנים ומעל ל-2,000 מחזורי טעינה.

מהו הגובה המתאים להתקנת פנסי שטח סולריים?

גובה מתאים להתקנת פנסי שטח סולריים הוא 2.4–3 מטרים (8–10 רגל), מכיוון שגובה זה יספק כיסוי מאוזן היטב ותפקוד אופטימלי של זיהוי תנועה.

האם פנסי שטח מחוברים טובים יותר מאשר פנסי שטח סולריים?

זה תלוי ביישום. בדרך כלל, מערכות תאורת רחבה מחוברות לזרם הן אמינות יותר במקרי שימוש שדורשים כמות גדולה של אור. מקומות כגון מחסנים הם דוגמאות טובות ליישומים שבהם תאורת רחבה מחוברת לזרם עדיפה על תאורת רחבה סולארית. לעומת זאת, תאורת רחבה סולארית עדיפה בשימוש במיקומים שאין בהם גישה לחשמל ולכן אין הוצאות לאנרגיה.