מהי מערכת סוללות PV? המדריך המלא שלך לאחסון אנרגיה סולארית

להעצים את עתידכם: למה אגירת אנרגיה סולארית חשובה

פאנלים סולאריים (מערכות פוטו-וולטאיות או PV) חוללו מהפכה באופן שבו אנו מייצרים חשמל, ומציעים מקור אנרגיה נקי ומתחדש היישר מגגות הבתים שלנו. עם זאת, לאנרגיה סולארית יש אתגר אינהרנטי: פאנלים מייצרים חשמל רק כשהשמש זורחת. מה קורה בלילה, או בימים מעוננים מאוד? ומה לגבי הפסקות חשמל ברשת? לסירוגין זה פירושו לעתים קרובות להסתמך על הרשת המסורתית, מה שמגביל את מלוא הפוטנציאל של ההשקעה הסולארית שלכם.

כאן נכנסת לתמונה מערכת סוללות פוטו-וולטאית. דמיינו לעצמכם ללכוד את אנרגיית השמש העודפת והבלתי מנוצלת שהפאנלים שלכם מייצרים בשעות השיא של אור היום ושומרים אותה למועד מאוחר יותר. זה בדיוק מה שמערכת אגירת אנרגיה סולארית מאפשרת לכם לעשות. זה משנה את כללי המשחק לעצמאות אנרגטית ויעילות. מדריך זה ידריך אתכם בכל מה שאתם צריכים לדעת על מערכות סוללות פוטו-וולטאיות: מהן, כיצד הן פועלות, רכיביהן, יתרונותיהן ושיקולים מרכזיים.

הגדרת מערכת סוללות PV: מעבר לפאנלים סולאריים בלבד

מה זה בדיוק?

במילים פשוטות, מערכת סוללות פוטו-וולטאית משלבת פאנלים סולאריים סטנדרטיים עם יחידת אחסון סוללות. בעוד שפאנלים סולאריים ממירים אור שמש לחשמל (כוח ישר), הסוללה אוגרת כל חשמל עודף שאינו בשימוש מיידי על ידי הבית. ניתן להשתמש באנרגיה המאוחסנת הזו מאוחר יותר, כמו בערב, בלילה או כגיבוי חשמל כאשר רשת החשמל נופלת.

זה שונה באופן מהותי ממערכת סולארית פוטו-וולטאית סטנדרטית המחוברת לרשת ללא אחסון. במערכות אלו, כל עודף אנרגיה סולארית שנוצר בדרך כלל נשלח בחזרה לרשת החשמל (לעתים קרובות לצורך אשראי, המכונה מדידה נטו). מערכת סוללות פוטו-וולטאית נותנת עדיפות לאגירת עודף האנרגיה לשימושכם האישי תחילה, ובכך ממקסמת את העצמאות שלכם.

הבנת המונחים המרכזיים

PV (פוטו-וולטאי):הטכנולוגיה המשמשת בפאנלים סולאריים להמרת אור שמש ישירות לחשמל.
אחסון סוללה:הרכיב שאוגר את חשמל הזרם הישיר (DC) שנוצר על ידי פאנלים סולאריים לשימוש מאוחר יותר.
סוגי מערכות וסוללות:

• קשור לרשת:מחובר לרשת החשמל. מערכת סוללות פוטו-וולטאית כאן אוגרת אנרגיה לשימוש מאוחר יותר, מפחיתה את התלות ברשת ומספקת גיבוי פוטנציאלי.
• מחוץ לרשת:עצמאי לחלוטין מרשת החשמל. סוללות חיוניות לאגירת חשמל לשימוש רציף.
• היברידי:מחובר לרשת החשמל אך עם יכולת גיבוי סוללה, המציעה את הטוב משני העולמות.

כיצד פועלת מערכת סוללות PV? (יום, לילה והפסקות חשמל)

עקרון הליבה: מחזורי טעינה ופריקה

המערכת מנהלת בצורה חכמה את זרימת האנרגיה בהתבסס על ייצור אנרגיה סולארית, צרכי האנרגיה הביתיים ומצב טעינת הסוללה. היא פועלת במחזורי טעינה ופריקה נפרדים.

תרחיש 1: יום שמשי - תפוקה גבוהה

פאנלים סולאריים מייצרים חשמל DC.
חשמל זה מפעיל תחילה את מכשירי החשמל הביתיים שלך וטוען ישירות (לאחר המרה ל-AC על ידי הממיר).
כל עודף חשמל סולארי משמש לאחר מכן לטעינת הסוללה.
אם הסוללה טעונה במלואה וצרכי ​​הבית שלך מסופקים, ייתכן שעודפי חשמל ייוצאו לרשת (בהתאם להגדרות המערכת ולהסכמי החשמל).

תרחיש 2: לילה או אור שמש נמוך

פאנלים סולאריים מייצרים מעט מאוד חשמל, אם בכלל.
האנרגיה המאוחסנת בסוללה נפרקת (מומרת ל-AC) כדי להפעיל את עומסי הבית שלך.
אם הסוללה מתרוקנת או שצריכת האנרגיה שלך עולה על קיבולת הפלט של הסוללה, המערכת שואבת אוטומטית את החשמל הדרוש מרשת החשמל.

תרחיש 3: הפסקת חשמל ברשת החשמל

המערכת מזהה את כשל הרשת.
אם הוא מתוכנן כגיבוי חשמל, הוא מתנתק אוטומטית מהרשת (אי-בינוי) לבטיחות.
לאחר מכן, הוא משתמש באנרגיית הסוללה המאוחסנת כדי להפעיל מעגלים/עומסים חיוניים שנבחרו מראש בביתך (כגון תאורה, מקרר, Wi-Fi). משך הזמן תלוי בקיבולת הסוללה ובגודל העומס.

האנטומיה של מערכת סוללות PV: הסבר על רכיבים מרכזיים

מערכת סוללות פוטו-וולטאית מורכבת ממספר רכיבים מרכזיים הפועלים יחד:

פאנלים סולאריים (מודולי PV):ללכוד את אור השמש ולהמיר אותו לחשמל ישר (DC).
סוללה סולארית:אוגר את אנרגיית הישר. זהו לב ליבה של מערכת האחסון. קיימות מגוון כימיות וקיבולות.
ממיר/ים:ממיר חשמל DC (מפאנלים/סוללה) לחשמל AC (המשמש מכשירי חשמל ביתיים). ממירים היברידיים נפוצים במערכות סוללות מכיוון שהם יכולים לנהל את זרימת החשמל מפאנלים, סוללה ורשת בו זמנית. מערכות מסוימות עשויות להשתמש בממירים נפרדים עבור פאנלים וסוללה (צימוד AC). (הצעת קישור פנימי: קישור לדף המסביר ממירים סולאריים)
מערכת ניהול סוללות (BMS):מערכת אלקטרונית המשולבת בתוך חבילת הסוללה אשר מנטרת את מצבה (טמפרטורה, מתח, טעינה), מגנה עליה מפני טעינה/פריקה יתר, וממטבת את הביצועים ואת תוחלת החיים.
בקר טעינה (לעתים קרובות משולב, חיוני עבור מערכות מסוימות):מווסת את זרם הישר מהפאנלים לטעינה בטוחה של הסוללה, ומונע טעינת יתר, חשוב במיוחד במערכות מצומדות ל-DC או מחוץ לרשת החשמל. משולב לעתים קרובות בממירים היברידיים.
מערכת ניטור:תוכנה (בדרך כלל אפליקציה או פורטל אינטרנט) המאפשרת לבעלי בתים לעקוב אחר ייצור אנרגיה, צריכה, מצב סוללה וביצועי מערכת בזמן אמת.

איזה סוג של סוללות נפוצות ביותר במערכות פוטו-וולטאיות?

הסוללה היא בחירה קריטית. שני הסוגים העיקריים המשמשים כיום הם:

ליתיום-יון (Li-ion): הבחירה הפופולרית

תת-סוגים:בדרך כלל ליתיום ברזל פוספט (LFP או LiFePO4) הידוע בבטיחותו ובאורך החיים שלו, וניקל מנגן קובלט (NMC) הידוע בצפיפות האנרגיה שלו.
יתרונות:צפיפות אנרגיה גבוהה (אחסון רב יותר בפחות מקום), אורך חיים ארוך יותר (מחזורי טעינה רבים יותר), עומק פריקה גבוה יותר (DoD - שימוש באנרגיה מאוחסנת יותר), יעילות גבוהה, בדרך כלל ללא צורך בתחזוקה.
חסרונות:עלות ראשונית גבוהה יותר בהשוואה לעופרת-חומצה.

עופרת-חומצה: האפשרות המסורתית

סוגים:מוצף (דורש תחזוקה - הוספת מים מזוקקים) ואטום (AGM/Gel - ללא תחזוקה).
יתרונות:עלות ראשונית נמוכה יותר, טכנולוגיה מוכחת.
חסרונות:אורך חיים קצר יותר, הגנה מפני נזק (לא ניתן להשתמש בקיבולת אחסון גדולה מדי ללא נזק), כבד/מגושם יותר, יעילות נמוכה יותר, עשוי לדרוש אוורור (הצפה).

סוללות סולאריות של BSLBATT מבוססות בעיקר על פתרונות ליבת אחסון LiFePO4 מחמשת יצרני ה-LiFePO4 המובילים בעולם כגון EVE, REPT.

גורמים מרכזיים להשוואה:

קיבולת (קוט"ש):כמה אנרגיה הסוללה יכולה לאגור.
דירוג הספק (קילוואט):כמה חשמל הסוללה יכולה לספק בבת אחת (קובע כמה/אילו מכשירים היא יכולה להפעיל בו זמנית).
עומק פריקה (DoD):אחוז מהקיבולת הכוללת שניתן להשתמש בה בבטחה (למשל, 90% מ-DoD פירושו שניתן להשתמש ב-9 קילוואט-שעה מסוללה של 10 קילוואט-שעה). גבוה יותר, טוב יותר.
יעילות הלוך ושוב (%):אנרגיה יוצאת לעומת אנרגיה נכנסת. גבוה יותר פירושו פחות אובדן אנרגיה במהלך טעינה/פריקה.
תוחלת חיים (מחזורים / שנים):כמה פעמים הסוללה יכולה להיטען/לפרוק לפני שהקיבולת תפחת באופן משמעותי. לעתים קרובות אחריות למספר שנים או מחזורים מוגדרים.
אַחֲרָיוּת:חיוני להגנה על ההשקעה שלך. בדוק את שנות הכיסוי, מחזורי האחריות וקיבולת בסוף האחריות.
בְּטִיחוּת:חפשו אישורים (כגוןUL / חברת החשמלLFP נחשב בדרך כלל בטוח מאוד.
עֲלוּת:יש לקחת בחשבון את העלות הראשונית לעומת הערך לכל החיים ($/קילוואט-שעה שאוחסן לאורך חייו).

מהו המתח של סוללת PV?

כשמדברים על סוללות PV, "מתח" אינו מספר קבוע אחד.זה תלוי בכימיה של הסוללה, באופן שבו תאי סוללה בודדים מוגדרים בתוך חבילה, ובמטרות התכנון הכוללות של מערכת אחסון אנרגיה סולארית. הנה מה שאתם צריכים לדעת:

מתח נומינלי: זהו מתח הייחוס המשמש לעתים קרובות לסיווג סוללות או מערכות.

מערכות מתח נמוך (נפוצות מבחינה היסטורית):מערכות מסורתיות שאינן מחוברות לרשת החשמל או מערכות קטנות יותר השתמשו לעתים קרובות במתחים נומינליים כמו 12V, 24V או 48V DC. סוללות עופרת-חומצה זמינות בדרך כלל בתצורות מתח אלו. חלק ממערכות הליתיום-יון המודולריות פועלות גם ב...51.2 וולטטווח, הידוע בבטיחותו היחסית ובתאימותו עם ממירים רבים שאינם מחוברים לרשת החשמל.

מערכות מתח גבוה יותר (מגמה מודרנית):רוב מערכות סוללות ליתיום-יון המודרניות המחוברות לרשת החשמל הביתית פועלות במתחי DC גבוהים משמעותית, לרוב בטווח שבין 200 וולט ל-800 וולט DC, כאשר כ-400 וולט DC הם די נפוצים.

מתח תא לעומת מתח מערכת:

לתאי סוללה בודדים יש מתח נמוך בהרבה (למשל, תא LiFePO4 הוא נומינלי 3.2V).
כדי להשיג את מתח המערכת הרצוי (כגון 48 וולט או 400 וולט), תאים רבים מחוברים בטור (המתחים מצטברים) בתוך מודול או חבילת סוללה. חיבור מודולים במקביל מגדיל את הקיבולת הכוללת (Ah/kWh) תוך שמירה על מתח זהה.

למה מתח משנה?

יְעִילוּת:מערכות בעלות מתח גבוה יותר חוות בדרך כלל הפסדי אנרגיה התנגדותיים נמוכים יותר בחיווט עבור אותה כמות של העברת הספק (הספק = מתח x זרם). משמעות הדבר היא יעילות מערכת טובה מעט יותר.
עלויות חיווט:מתח גבוה יותר מאפשר זרם נמוך יותר, מה שאומר שניתן להשתמש בחיווט נחושת דק יותר (ולעתים קרובות פחות יקר) בין הסוללה לממיר ההיברידי.
תאימות ממיר:מתח הסוללה חייב להיות תואם לטווח מתח הכניסה DC של הממיר ההיברידי המחובר. סוללות מתח גבוה מתחברות לממירי מתח גבוה, וסוללות 51.2Vלשילוב עם ממירים של 51.2 וולט.
בטיחות והתקנה:מערכות מתח גבוה יותר (בדרך כלל מעל 60 וולט DC) דורשות פרוטוקולי בטיחות ונהלי טיפול מחמירים יותר במהלך ההתקנה והתחזוקה, שלעתים קרובות נדרשים על פי תקנות חשמל. יש לטפל בהן רק על ידי אנשי מקצוע מוסמכים.

איזה מתח מתאים?

עבור בתים מודרניים המחוברים לרשת החשמל המחפשים אחסון וגיבוי אנרגיה יעילים,מערכות ליתיום-יון במתח גבוה (למשל, ~400V)הופכים יותר ויותר לסטנדרט, ומשתלבים היטב עם ממירים היברידיים יעילים.
עבור יישומים קטנים יותר מחוץ לרשת החשמל, רכבי פנאי, או שדרוגים ספציפיים של מערכות מדור קודם, מערכות 48V (ליתיום ועופרת-חומצה כאחד) נותרות רלוונטיות ונתמכות באופן נרחב.
בסופו של דבר, המתח הספציפי של מערכת הסוללות הפוטו-וולטאיות שלכם ייקבע על ידי תכנון היצרן ותאימותו לממיר הנבחר ולארכיטקטורת המערכת הכוללת. בעת השוואת מערכות, הבנת האם מדובר במערכת "מתח נמוך" (בדרך כלל 48 וולט) או "מתח גבוה" מסייעת בהערכת המאפיינים והתאימות שלה.

עיינו במאמר על סוללות מתח גבוה לעומת סוללות מתח נמוך.

תכנון ההשקעה שלך: שיקולים מרכזיים לפני הרכישה

השקעה במערכת סוללות פוטו-וולטאית דורשת תכנון קפדני:

גודל המערכת שלך:אל תצטרכו להגזים או להקטין. גודל הסוללה (קילוואט-שעה) תלוי בצריכת האנרגיה היומית הממוצעת שלכם, בגודל מערכת השמש (קילוואט), במה שתרצו לגבות במהלך הפסקות חשמל ובמטרות שלכם (חיסכון מקסימלי לעומת גיבוי בסיסי). מתקין מקצועי יכול לעזור לכם לחשב זאת.
הבנת העלויות:קחו בחשבון את עלות הסוללה עצמה, את הממיר (אם מדובר בשדרוג/היברידי), את עלות עבודת ההתקנה, את שדרוגי לוחות החשמל האפשריים ואת היתרי ההתקנה. שאלו לגבי עלות ההתקנה הכוללת והחיסכון הפוטנציאלי לטווח ארוך (החזר ההשקעה).
מציאת מתקינים מוסמכים:זה קריטי לבטיחות ולביצועים. חפשו מתקינים מנוסים ומוסמכים (למשל, הסמכת NABCEP בארה"ב) עם ביקורות טובות וניסיון ספציפי במערכות אחסון סוללות.
אחריות חשובה:קראו את האותיות הקטנות. הבינו את משך האחריות (בשנים), את אחריות מחזור החיים ואת אחוז הקיבולת המובטח בסוף האחריות. לעתים קרובות קיימות אחריות נפרדת עבור הסוללה, הממיר וביצוע ההתקנה.
מיקום התקנה ותחזוקה:סוללות דורשות טמפרטורות פעולה ומרחב ספציפיים. יש לקחת בחשבון את המיקום (מוסך, חדר שירות, בחוץ). רוב סוללות הליתיום-יון המודרניות דורשות תחזוקה מועטה או ללא תחזוקה כלל, בניגוד לסוללות עופרת-חומצה מוצפות.
ניווט בתקנות ותמריצים:בדקו את חוקי הבנייה המקומיים, דרישות חיבור בין תשתיות (אישור חיבור) ותמריצים כספיים זמינים. אלה יכולים להשפיע באופן משמעותי על העלות (למשל,זיכוי מס פדרלי להשקעה באנרגיה סולארית (ITC) בארה"בחל לעתים קרובות על סוללות שנטענות על ידי אנרגיה סולארית, בתוספת הנחות מדינה/מקומיות).

מערכת סוללות פוטו-וולטאית לעומת אנרגיה סולארית סטנדרטית המחוברת לרשת: מה ההבדל?

שאלות נפוצות (FAQ) לגבי מערכות סוללות PV

שאלה 1: האם ניתן להוסיף סוללה למערכת הסולארית הקיימת שלי?

א: כן, לעתים קרובות ניתן לעשות זאת באמצעות "צימוד AC" שבו סוללה וממיר משלה מתווספים לצד המערכת הסולארית הקיימת שלך. יש לבדוק תאימות על ידי איש מקצוע. צימוד DC (שיתוף ממיר) עשוי לדרוש החלפת הממיר הקיים בדגם היברידי.

שאלה 2: כמה זמן מחזיקות בדרך כלל סוללות סולאריות מעמד?

א: תוחלת החיים תלויה בסוג, בשימוש ובתנאים. סוללות ליתיום-יון מודרניות (במיוחד LFP) מגיעות לרוב עם אחריות של 10-15 שנים או מספר מסוים של מחזורים (למשל, 6,000-10,000 מחזורים), ויכולות להחזיק מעמד זמן רב יותר. סוללות עופרת-חומצה מחזיקות בדרך כלל מעמד 3-7 שנים.

שאלה 3: מהי העלות הממוצעת של מערכת סוללות סולארית ביתית?

א: העלויות משתנות במידה רבה בהתאם לגודל (קוט"ש), למותג, לסוג ולמורכבות ההתקנה. כולל התקנה, צפו לעלויות הנעות בין 800$ ל-1,500$ ומעלה לכל קוט"ש של קיבולת אחסון (נכון לתחילת 2024, יש לבדוק את התמחור הנוכחי). תמריצים יכולים להפחית זאת משמעותית.

שאלה 4: האם סוללה סולארית משתלמת אם יש לי מדידה נטו?

ת: זה תלוי. אם זיכויי המדידה נטו נדיבים (שווי 1:1), ייתכן שתועלת החיסכון הטהורה בחשבון תצטמצם. עם זאת, סוללות עדיין מספקות גיבוי חשמל, מסייעות במניעת חיובים גבוהים בזמן השימוש ומגדילות את הצריכה העצמית, שיש להן ערך מעבר לזיכויי המדידה נטו. הצעת הערך עולה אם מדיניות המדידה נטו הופכת פחות נוחה.

שאלה 5: כמה תחזוקה דורשות סוללות סולאריות?

א: סוללות ליתיום-יון מודרניות כמעט ואינן דורשות תחזוקה. סוללות עופרת-חומצה (במיוחד סוללות מוצפות) דורשות בדיקות תקופתיות, ניקוי ומילוי מים מזוקקים. מתקינים יכולים לייעץ לגבי המלצות ספציפיות של היצרן.

שאלה 6: האם מערכות סוללות פוטו-וולטאיות בטוחות?

א: כאשר מערכות סוללות פוטו-וולטאיות מותקנות כהלכה על ידי אנשי מקצוע מוסמכים המשתמשים בציוד מוסמך (כגון סוללות וממירים רשומים בתקן UL), הן בטוחות מאוד. ליתיום ברזל פוספט (LFP) ידוע במיוחד ביציבותו התרמית ובפרופיל הבטיחות שלו. התקנה נכונה ועמידה בתקנים הם קריטיים.

סיכום: האם מערכת סוללות PV היא הבחירה הנכונה עבורך?

מערכת סוללות פוטו-וולטאית מייצגת צעד משמעותי לקראת בקרת אנרגיה, חיסכון בעלויות וחוסן. על ידי אגירת האנרגיה החינמית הנוצרת על ידי פאנלים סולאריים, תוכלו להפעיל את הבית שלכם זמן רב לאחר שקיעת החמה, להפחית באופן דרסטי את התלות שלכם ברשת החשמל ולהשאיר את האורות דולקים במהלך הפסקות חשמל.

בעוד שההשקעה הראשונית גבוהה יותר ממערכת סולארית סטנדרטית, היתרונות - במיוחד עצמאות אנרגטית, חיסכון משמעותי לטווח ארוך (במיוחד עם עליית עלויות השירות או תעריפי ה-TOU), וחשמל גיבוי שלא יסולא בפז - הופכים אותה לבחירה משכנעת עבור בעלי בתים רבים.

הערך את דפוסי צריכת האנרגיה שלך (צפה במחשבון סוללות הסולאר שלנו), הרצון שלך בחשמל גיבוי, תעריפי ומדיניות החשמל המקומיים שלך, ותמריצים זמינים. אם מקסום ההשקעה הסולארית שלך ואבטחת אספקת החשמל של הבית שלך הם בראש סדר העדיפויות, מערכת סוללות פוטו-וולטאית היא ככל הנראה בחירה מצוינת לעתיד האנרגיה שלך.