מערכת סולארית 1.5 Kw

9 כבר עשו את זה

מערכות סולאריות הן בהחלט קוד קשה לפיצוח. מהניסיון שלי, באינטרנט כולם מנסים למכור מערכות סולאריות, כך שאף אחד לא מספר באמת איך מרכיבים מערכות שכאלה. למען תיקון המצב, לפניכם מדריך אשר יסקור שלב אחר שלב בהקמת מערכת סולארית מנותקת רשת בדירוג של 1.5 Kw.

רקע

בביתי החדש לא היה חשמל, וביישוב בו אני גר אין רשת חשמל. האפשרויות שהיו בפני היו – להפעיל גנרטור בכל רגע נתון (ממש לא!); למשוך כבל מהשכנים ולשלם להם על החשמל (עדיף שלא…); לקנות מערכת מוכנה (תלוי במחיר); או לבנות מערכת בעצמי (הממ… מעניין ומלחיץ בו זמנית).

החלטתי לבדוק כמה תעלה לי מערכת מוכנה שתספק את צריכת החשמל המשוערת שלי. התקשרתי לחברת solarpower, וביקשתי הצעת מחיר. חשכו עיני! 70,000 ש"ח! אבוי. מיד התקשרתי לאחד שמבין, וסיפרתי לו על הצעת המחיר. הוא הופתע בעצמו, אמר שכנראה זאת טעות, והציע לשלוח הצעת מחיר לאינטרדן ולדעת כמה יעלו לי רק הרכיבים ללא העבודה (אינטרדן הם כמו ACE לצורך העניין – הם לא קבלנים אלא חנות מכולת; אתה מרכיב לבד, ואין אחריות על שימוש לא יאה).

אחרי חודש של פקסים ושיחות טלפון תוך כדי ניסיון להבין אלו רכיבים אני צריך לקנות, קיבלתי את הצעת המחיר מאינטרדן (ראו הערה ראשונה ב"הערות") על סך של 16,000 ש"ח. בסופו של תהליך, ביחד עם מחיר המצבר ומחיר הברזל למתקן שמחזיק את הפנלים, עגלתי ל-20,000.

הממ… 20,000 (+/-) מול 70,000…חסכון לא קטן. חזרתי ל-solarpower וסיפרתי להם על המחיר, אמרתי שבהצעה הקודמת בוודאי נפלה טעות. בנחמדותם הם אמרו שאין כאן כל טעות, ועוד הוסיפו שהם מוכרים שירות עם התקנה ואחריות, ולא רכיבים.

חשבתי על העובדה שההפרש במחירים נובע מקושי אמתי בהקמת המערכת, וזה אכן קצת גרם לי לחשוש. גם הביקור באינטרדן כעבור שבועיים, כשבאתי לאסוף את המוצרים, בוודאי לא עזר לחששות שלי. לאחר ההעמסה, שאל אותי איש המשרד מי יתקין לי את המערכת. כשאמרתי שאני אתקין לבד, הוא חייך לעצמו, זרק איזו הערה לזה שעמד מאחוריו, והחזיר אלי "בהצלחה" כזה של גבר-גבר. מאותו הרגע, כבר לא הייתה דרך חזרה. זאת הייתה רק שאלה של כמה דם, יזע ודמעות ישפכו כאן.

הערות

בעצה של שניים שמבינים החלטתי לשלם מעט יותר כדי להקים מערכת שיש לה יכולת צמיחה. הגורמים המגבילים את צמיחת המערכת הם בקר סולארי, ממיר מתח ומצבר, לעומת זאת פנלים תמיד אפשר להוסיף למערכת (ראו הבהרות לכך בשלבים 1 ו-2).

על מנת לכתוב מדריך קריא ולעניין, השתדלתי לצמצם בכמות ההרחבות. אי לכך יש סיכוי שהמדריך הזה הוא בסינית בשבילכם. אם כך הדבר, אנא חפשו חבר או מכר שיש לו ידיים טובות וקצת ניסיון בחשמל. אם אתם לא מבינים הערה מסוימת, או מעוניינים לדון על שלב מסוים במדריך, אנא הגיבו למדריך באתר, וננסה לפתור את הבעיה On-line לרווחת כולנו.

מלבד העובדה שהכל כאן על אחריות המשתמש (קראו את התקנון אם זה לאה ברור), אני מזכיר: אני לא חשמלאי, וגם האנשים שהתייעצתי אתם הם לא חשמלאים במובן המלא של המילה. אמנם המערכת הזאת עובדת, ועובדת יפה, אבל אני לא בטוח שאני יכול לענות על כל השאלות שיתעוררו מסביב לה (אם כי אשמח לנסות).

התנצלות – המערכת הזאת נבנתה לפני שחשבתי לצלם תמונות לצורכי כתיבת מדריכי "עשה-זאת-בעצמך", על כן יש לי רק תמונות של המערכת בדיעבד, ובזה אשתמש.

ספרות רלוונטית

ספר אלקטרוני שעזר לי מעט (באנגלית) נמכר כאן במחיר של 20 דולר, ואולי יכול קצת לעזור (הכותב עזר לי קצת גם בהתכתבות בדואר האלקטרוני). לעומת זאת, כשתחפשו תוכן בעברית תגיעו אל ספר אלקטרוני בעברית לקנייה בשם "המדריך לבניית מערכת סולארית ביתית". אני מפציר בכם, המדריך כתוב ברמה נמוכה מאוד, ואני בספק אם מישהו שממש מעוניין להקים מערכת סולארית בעצמו יוכל להעזר בו. אני יודע זאת, כי רכשתי אותו בעצמי, והתאכזבתי. אותה ההערכה תופסת גם לגבי המדריך "בניית טורבינת רוח". על אחריותכם.

הכנות

צריך לדעת לכל הפחות תאורטית איך עובדים מעגלים חשמליים בכלל, ואיך באופן תאורטי עובד המעגל החשמלי הספציפי של מערכת סולארית מנותקת רשת. אם אין לכם מושג בזה, אז כנראה שהמדריך הזה לא בשבילכם.

כדאי להעריך את צריכת החשמל שלכם לפני התחלת העבודה על המערכת. ניתן כמובן לתכנן מערכת חשמל שתענה רק על חלק מהצריכה שלכם. למדריך כיצד להעריך את צריכת החשמל שלכם, לחצו כאן קישור.

צריכת החשמל שהמערכת המסוימת הזאת תתמודד אתה היא פשוטה מאוד לחישוב וכדלקמן: 6 שעות אור נורה אחת של 20Wh = צריכה של 200W~(עם עיגול כלפי מעלה) + עשר שעות מחשב נייד המדורג כ-80wh = צריכה של 800W. סה"כ = 1000W.

אם כן, 1500W (שזה 1.5KW) נותנים קצת אקסטרה לימי החורף. אחרי כמעט שנה שלמה של שימוש אפשר לומר שדי קלענו בהערכת הצריכה ובבחירת הרכיבים. רוב השנה אנחנו ממלאים במהלך היום בלי קושי את מה שחסר במצבר, ובחורף היו בערך 15-20 יום בהם היינו צריכים לצמצם בצריכה לכדי נורה אחת בלבד, כדי לא לפגוע בטעינה של המצבר.

תכנון המערכת – כללי

עכשיו, כשאנחנו יודעים את הצריכה שלנו, יש להבין עקרונית איך עובדת מערכת סולארית מנותקת רשת. מה שנקרא, crash course או בעברית "קורס בָזָק". כל מערכת מנותקת רשת צריכה להכיל את הרכיבים הבאים: פנל/ים, בקר סולארי, סוללה, ממיר מתח, ארון נתיכים והארקה. בשרטוט אנחנו יכולים לראות את כל הרכיבים והחיבורים החשמליים הסכמטיים ביניהם.

  • השרטוט מתייחס לכל הדרך שבה "נוסע" החשמל, מהפנלים ועד השקע בבית. חשוב להבדיל בין החלק במערכת שהינו בזרם ישיר (DC) ובמתח של 24V, הווה אומר – פנלים, בקר סולארי, מצבר ועד לממיר המתח, כולל כל המפסקים שביניהם, לבין החלק במערכת שהינו בזרם חילופין (AC) ובמתח של 220V, מהממיר ועד השקע הסופי, כולל כל המפסקים שביניהם.
  • סימונים – הארקה מסומנת בירוק. בזרם ישיר – שחור ואדום מסמנים מינוס ופלוס בהתאמה. בזרם החילופין – כחול וחום מסמנים "0” (אפס, גם N) ו-"~” (מופע, פאזה) בהתאמה.
  • המספרים מסמנים את המפסקים. בשרטוט הסכמטי המפסקים נראים רחוקים אחד מהשני, אך בפועל הם כולם נכנסים לתוך אותו ארון נתיכים (הכוונה לארון החשמל שגם אותו רואים בתמונות שבשרטוט).

שרטוט המערכת

חשוב לדעת – אנחנו בחרנו להקים מערכת במתח של 24V, למרות שרבים מקימים מערכות של 12V, וזאת מכמה סיבות:

  1. ככל שמתח המערכת גבוה יותר, הזרם יהיה קטן יותר, ועקב כך עובי הכבלים הנדרש הוא קטן יותר. עובי הכבלים של מערכת 12V יהיה כפול מעובי הכבלים של מערכת 24V אם כל שאר המשתנים נשארים אותו הדבר. ההבדל במחיר בין הכבלים הוא יותר מכפול.
  2. כפועל יוצא, ככל שזרם המערכת קטן יותר, כך אבדן האנרגיה על חום שמתבזבז על הכבלים קטן יותר.
  3. שתי הסיבות לעיל (ואפשר שעוד סיבות שנעלמו מעיני), גורמות לבוני טורבינות רוח להעדיף מערכות עם מתח גבוה. מכיוון שיש לי עדיין חלום לבנות יום אחד טורבינה, החלטתי שהמערכת לא תהיה הגורם שיגביל אותי, ומראש הכנתי אותה ל-24V.

כפי שציינתי לעיל, אנחנו רכשנו את כל הרכיבים מאינטרדן, לאחר בירור ארוך וליווי יד ביד מחבר. זאת כיוון שאצל אינטרדן אפשר לקנות רק רכיבים בעלות נמוכה, וללא תלות בספק. אם קנית פנלים לא מתאימים, או ששרפת את הבקר בהתקנה, זאת כבר הבעיה שלך.

בשלבים הבאים נפרט את סוגיות התכנון שכל רכיב דורש, ומה בסופו של דבר אנחנו רכשנו.

תכנון המערכת – פנלים

הפנלים הם מייצרי האנרגיה. לצורך הבנת המעגל החשמלי הם מתפקדים כמו מקור מתח בזרם ישר – סוללה פשוטה עם פלוס ומינוס (רק שכאן אחרי ממיר המתח אנחנו מתחילים לעבוד בזרם חילופין).

ניתן להסביר את מתח הייצור של הפנלים באנלוגיה הבאה. על מנת למלא בריכה בגובה 10 מטרים, ללא לחץ מלאכותי, נזדקק לבריכה בגובה של יותר מ – 10 מטרים. לעולם לא נוכל למלא את הבריכה הריקה באמצעות בריכה באותו הגובה (10 מטרים), או באמצעות בריכה נמוכה ממנה. באותו האופן, לעולם לא נוכל למלא מצבר בעל מתח של 24v עם מקור כוח בעל מתח של 24v או בעל מתח נמוך ממנו. על סמך העיקרון התאורטי הזה, הגדרות היצרן לפנלים ולבקר הסולארי הן כי מתח הייצור של הפנלים יהיה בסביבות 35-40V במערכת בעלת 24v.

הבקר הסולארי יודע להמיר את המתח הריאלי (35-40V) למתח המתאים לטעינת הסוללה. בנוסף, צריך לבחור כמות פנלים שתספק את הצריכה שלנו (1.5KW ביום), כשאנחנו מעריכים כ-6 שעות של שמש מלאה ביום (08:30-14:30).

אנחנו רכשנו שני פנלים של 180Wh ברגע שיא (SW 180 mono – מיוצרים על ידי חברת sunmodule). מה שאומר שבפוטנציאל, הפנלים יכולים לייצר 180x2x6 (שני פנלים כפול שש שעות שמש) = 2160W. בפועל, ההספק אינו מגיע לפוטנציאל, לפחות לא לאורך זמן (ובטח שלא במהלך שש שעות רצופות).

אנחנו תכננו מערכת שתנצל רק 70% מהפוטנציאל (מה שמביא אותנו ל-1512W – שזה בדיוק הייצור היומי המשוער).

שימו לב, הזרם שכל פנל מייצר הוא סביב ה-5A. בשרטוט של החיווט (שעוד נדבר עליו) תוכלו לראות שהפנלים מחוברים בחיבור מקביל, מה שאומר שהזרם שיגיע מהפנלים הוא סביב ה-10A. זכרו זאת בסוף כשנדבר על טעינת הסוללה.

קוריוז – פעמיים, בימים הכי קשים בחורף, המערכת שלנו הגיעה לשיאים של 430W (לרגעים קלים). זה הרבה יותר מהמקסימום! הסיבות לתופעה הן שתיים: האחת, העננים מחזירים קרינה שמגבירה את הקליטה של הפנלים, והשנייה היא העובדה שטמפרטורה מעל ערך מסוים מפריעה לקליטת הפנלים.

אם כן, נראה שיש עדיפות מסוימת דווקא לעונות המעבר בהן הטמפרטורה נוחה יותר ועדיין זווית השמש גבוהה.

הפאנלים מונחים בזווית, קולטים אור שמש

הפאנלים מונחים בזווית, קולטים אור שמש

תכנון המערכת – בקר סולארי

הבקר הסולארי מקבל זרם ממערך של פנלים, ויודע כיצד להזרים אותו לסוללה בצורה כזאת שישמר אורך חיי הסוללה לאורך זמן. בקר MPPT, כמו שאנחנו בחרנו, בתיאוריה יכול להוציא בין 20%-30% יותר אנרגיה מהפנלים. חשוב לציין כי כשקונים בקר סולארי, יש להתחשב במתח והזרם המקסימלי שהוא יכול לקבל מהפנלים ולהתאימו לתכנון.

הבקר שרכשנו הוא XANTREX XW-MPPT 60-150 . הmppt פירושו: Maximum Power Point Tracking – כלומר מכשיר המספק את האנרגיה המקסימלית האפשרית בכל רגע נתון מהפנלים לסוללה. הבקר יכול לקבל עד 60A זרם כניסה מקסימלי מהפנלים, ועד 60V מתח מערכת מקסימלי.

אם כך, מבחינת המתח המערכת היא באזור הבטוח. מבחינת הזרם, אנחנו מנצלים במצב הנוכחי (10A זרם הכניסה לבקר) רק שישית(!) מהמקסימום של הבקר. זאת כיוון שהבקר הזה יכול להחזיק גם מערכת של 9KWh, או במילים אחרות מערכת של 12 פנלים כמו אלו שחיברנו כאן.

האקסטרה המשמעותי הלז ביכולתו של הבקר הוא בכוונה, ומתוך הסתכלות קדימה על ימים בהם נרצה להגדיל את המערכת.

כשנדבר על חיווט ארון החשמל זכרו שעלינו להגן על הבקר עם מאמ"תים של 60A.

הבקר הסולארי - XANTREX XW-MPPT 60-150

הבקר הסולארי – XANTREX XW-MPPT 60-150

תכנון המערכת – מצבר

ישנם שני סוגי מצברים רלוונטיים למערכות סולאריות מנותקות רשת. אטומים (sealed), או בשם השני שלהם "ללא תחזוקה" (maintenance free), ו"רטובים" או "מוצפים" (wet, flooded). האטומים (מכל הסוגים – ג'ל, AGM וכו') קלים יותר לתפעול, אך בעלי רק כרבע ממספר מחזורי טעינה של מצבר "רטוב" אמתי, כזה שמוגדר כמצבר "פריקה עמוקה" (deep cycle). משמעות הפריקה העמוקה היא שלמצבר יש יכולת להתפרק עד ל50% אחוז מהקיבולת שלו, ולהיטען מחדש ללא נזק לאורך חייו. תכונה זו מאוד חשובה במערכות סולאריות מנותקות רשת, שכן יהיו ימים שללא מקור כוח נוסף (נניח גנרטור) לא יוזן כמעט זרם למערכת בשל עננות כבדה. עוד קצת מידע על מצברי פריקה עמוקה, כאן.

אם כן, אנו כבר יודעים שיקול אחד בבחירת קיבולת המצבר (האמפר/שעה) שהוא מכיל. לצורך העניין, מצבר בעל קיבולת של 240Ah במתח של 24v (כמו זה שאנחנו רכשנו), מכיל 24*240 = 5760W. במבט ראשון זה נראה הרבה מעל צרכי המערכת, אך בחישוב של צריכת 1.5Kw ליום, המערכת יכולה להתמודד עם צריכה של יותר מיום וחצי לפחות ללא שמש, לפני שנגיע ל-50% פריקה של הסוללה. וכמובן, שאפשר פשוט להקטין צריכה בימים אלו, ובכך להקל על המצבר.

יחד עם יתרונותיו חשוב לדעת שמצבר פריקה עמוקה לא מחזיק טוב טעינה לאורך זמן (זאת אומרת שהוא מתרוקן לאט לאט לאורך ימים ושבועות). אולם, זאת אינה בעיה גדולה כאשר גרים בישראל שטופת השמש. למשל, בשנה שעברה, כאן בישראל, לא היו יותר מיומיים וחצי רצופים ללא שמש. בנוסף, מצבר פריקה עמוקה דורש הוספת מים כשהם הולכים ואוזלים.

המצבר היה הרכיב היחידי שלא קנינו מאינטרדן, אלא ישירות מהיצרן (מצברי תעשייה לישראל), בעלות של 30% פחות מהמחיר של אינטרדן למצבר באותו סדר גודל.

מצבר רטוב עפרת-חומצה, 240AH-24V

מצבר רטוב עפרת-חומצה, 240AH-24V

תכנון המערכת – ממיר מתח

בעקרון, ממיר מתח הוא שנאי משוכלל (הוא לא באמת שנאי במובן הטכני). הממיר לוקח את המתח הישר מהסוללה (24v במקרה שלנו) וממיר אותו למתח 220v בזרם חילופין, כזה שמתאים למכשירי חשמל ביתיים.

הממיר שבחרנו הנו ממיר יחסית חלש אך איכותי, של חברת studer (הדגם AJ1300-24). הממיר מתאים למערכת 24v ומספק 1000w באופן עקבי, ועד 2800w לשניות ספורות (נדרש להפעלת מכשירים בעלי מנועים, למשל כאשר ההספק של המנוע בשתי השניות הראשונות גבוה ב 300% מההספק הממוצע). יש לדאוג שהממיר מייצר מתח סינוסוידאלי טהור (חובה בהפעלת מכשירים אלקטרוניים עדינים).

ממיר מתח סינוס טהור, 1000W, studer, AJ1300-24

ממיר מתח סינוס טהור, 1000W, studer, AJ1300-24

תכנון המערכת – ארון נתיכים והארקה

לכל רכיב אלקטרוני במערכת שלנו יש יכולת להיפגע מזרם גבוה פתאומי, אם כתקלה במערכת, חיבור לקוי, או מכת ברק. אי לכך, ארון נתיכים ובו מאמ"תים (מפסק אוטומטי מגנטי תרמי) ומפסק פחת, הוא חשוב ביותר. לכל רכיב יש את הזרם המקסימלי שבאפשרותו להתמודד עמו (למשל במקרה שלנו הבקר מתמודד עם 60A). על מנת לדעת באילו זרמים יש להגן על רכיבי המערכת יש לעיין בחוברות ההדרכה של כל רכיב ורכיב. המאמ"תים הם מפסקים ש"קופצים" ומנתקים את המעגל כשהזרם שעובר דרכם גבוה מהמותר. חשוב לציין כי את המאמ"תים נהוג לחבר על ההדק החיובי. לא יודע למה, ככה קראתי.

בתמונה תוכלו לראות בצד שמאל (מתח ישר) את מאמ"תים 1+2 בזרם מותר של 63A מגנים שניהם על הבקר, בפעם הראשונה מפני הפנלים, ובפעם השנייה מפני המצבר. המאמ"ת בין הבקר למצבר קיים ליתר ביטחון, על אף שלא אמור לחזור זרם מהמצבר לבקר. מאמ"ת 3 בזרם מותר של 40A מגן על ממיר המתח מהמצבר (40*24=960w). בעיקרון לפי היכולת של הממיר, צריך לשים כאן מאמ"ת של 116A~, אבל מכיוון שבשימוש הנוכחי אין דרישה להספקים גבוהים, אין טעם למאמ"ת גבוה מזה.

בצד ימין (מתח חילופין), תוכלו לראות מפסק פחת (4) שתפקידו למנוע זליגה של זרם מהמערכת, דבר שבדרך כלל מעיד על כך שמישהו או משהו "מתחשמל". מפסק הפחת קופץ ברגע שהוא "מבחין" שהזרם שחוזר אליו על ה"0” קטן מהזרם שיוצא ממנו על ה"~” . ואחרון חביב, מאמ"ת 5 בזרם מותר של 16A המגן על הכבלים שמובילים לתוך הבית.

במקרה שלנו, מאמ"תים של זרם חילופין משמשים ככאלו של זרם ישר, כיוון שקשה למצוא מאמ"תים של זרם ישר (ואם תמצאו הם בטח לא יהיו זולים). לפי ספר שקראתי על התקנות פנלים סולאריים בזרמים נמוכים, אפשר להסתפק במאמ"תים של זרם חילופין עבור זרם ישר, ולהתחשב בכך שהם יקפצו בזרם שהוא מעט נמוך מהדירוג שלהם, כיוון שזרם ישר מחמם יותר מזרם חילופין.

הארקה – לא אוכל לפרוס כאן את התאוריה המורכבת הנמצאת מאחורי מושג ההארקה. אוכל רק לציין כי תפקידה של ההארקה הוא לפרוק זרם חזק עודף המגיע ממקור חיצוני (לדוגמה ברק) במסלול החשמלי הקצר ביותר אל האדמה. אם זרם זה לא יוארק כראוי, הוא עשוי לגרום נזק לאדם או למכשיר אלקטרוני.

אנחנו הארקנו בעזרת צינור ברזל שתקוע 50 ס"מ באדמה, אליו מחוברות כל ההארקות. זאת אינה הארקה תקנית (הארקה תקנית עושים עם מוט הארקה מנחושת), אך מקורות מוסמכים שכנעו אותי לחשוב שהיא מספיקה במקרה זה.

פנים לוח החשמל, מאמ"תים ומספק פחת

פנים לוח החשמל, מאמ"תים ומספק פחת

הארקה מצינור ברזל מגולוון, תקוע באדמה

הארקה מצינור ברזל מגולוון, תקוע באדמה

תכנון המערכת – בחירת הכבלים

חשוב להבין כיצד נבחר את עובי הכבלים (או בעגה המקצועית – שטח החתך) שיחברו בין כל שני אלמנטים במערכת.

כלל אצבע חשוב – ככל שהמתח גבוה יותר, כך ניתן להשתמש בכבל בעל שטח חתך קטן יותר לאותה פעולה. זאת אומרת, שבמערכת בעלת מתח 12v נצטרך כבלים בעובי x, ואילו במערכת בעלת מתח 24v נצטרך כבלים בעובי 1/2x. במערכות קטנות יהיו יחסית מעט כבלים, כך שזה לא יורגש כמעט במחיר, אבל כשמחווטים מערכות של 10Kw ומעלה, העניין כבר משמעותי.

בנוסף, חשוב לדעת שככל ששטח החתך קטן יותר כך ההתנגדות שלו עולה, מה שמשפיע על הטמפרטורה, ובעומס יתר יכול להוביל לכבל שרוף. לכן כדי למנוע מצבי סיכון, כדאי תמיד להשתמש בכבל שגדול "במידה אחת" מהנדרש.

אם כך, איך בוחרים כבל חשמל מתאים לכל חלק מהדרך? כדי לחסוך חישובים יחסית מורכבים (במיוחד אם אין לכם רקע) אפשר להשתמש בטבלה הבאה אשר נותנת מידע בעבור שטחי חתך סטנדרטיים. בכל מקרה אלה הם גם עוביי הכבלים הקיימים בחנויות.

לפי הטבלה, בין הבקר הסולארי לבין הפנלים, וכמו כן בין הבקר לבין המצבר, הכבל המתאים יהיה 16 ממ"ר (שטח חתך). בין הממיר לסוללה, בהנחה שאין כוונה להעביר יותר מ-40A (המאמ"ת יקפוץ אם הזרם יהיה גבוה מזה), מספיק כבל בשטח חתך של 10 ממ"ר (בריבוע, שוב שטח חתך).

חשוב: קראו את ההוראות שימוש בטבלה עד הסוף כדי שלא תקנו בסוף כבל ממש לא מתאים. כבלים יכול להיות נושא יקר כשמדובר בכבלים למתחים נמוכים (הרבה נחושת).

התקנת הפנלים

קיים וויכוח אודות השפעת זווית השמש על יכולת קליטת הפנלים. מהנדסים שהתעסקו בתחום טענו כי הזווית האופטימלית של פנלים סולאריים בישראל הנה 15 מעלות מהרצפה. אדם אחר שמבין אמר לי שיעילות מערכת עקיבה (מערכת שעוקבת אחר אור השמש לאורך היום, ומזיזה את הפנלים בהתאמה) היא נמוכה, כיוון שכשהשמש חותכת זווית גדולה יותר באטמוספירה (לפני שמונה בבוקר ואחרי חמש בערב בקיץ) הרבה פחות אנרגיה עוברת את האטמוספירה (זאת גם הסיבה לצבעים היפים בשקיעה ובזריחה). אנחנו הכנו את הפנלים להזזה אחת בשנה, מ-15 מעלות בקיץ ל40 מעלות בחורף. אולם, בהמשך הבנו שזה לא חשוב, לכן הפנלים נשארים בזווית של 15~ מעלות. לגבי המיקום בשטח, חשוב שהפנלים יהיו ממוקמים כך שלא ייווצר עליהם צל במהלך השעות החשובות (8:30-14:30).

אנחנו הרכבנו את הפנלים על מסגרת ברזל בנויה מברזל זווית. השתמשנו בברזל בעובי 5 מ"מ וברוחב 5 ס"מ, וזה בהחלט הרבה מעל ההכרחי. אפשר להסתפק ב4 מ"מ, ואולי אף בפחות.

חשוב להבין את מערך החיווט של הפנלים. במקרה שלנו, הפנלים צריכים להיות מחוברים במקביל אחד לשני, וכך הם יתנו בכל רגע (פחות או יותר) את אותו מתח המתאים לדרישות המערכת. מכיוון שהם מחוברים במקביל, ועל פי חוק קירכהוף לזרמים, הזרם יהיה כסכום הזרמים (10A).

את מסגרת הפנלים יש להאריק לאדמה לצורך מניעת נזק במקרה של מכת ברק (ראו שלב 6).

החיבור המקביל של שני הפאנלים בתוך קופסת חשמל קטנה

החיבור המקביל של שני הפאנלים בתוך קופסת חשמל קטנה

בניית ארון החיפוי

ארון החיפוי שבנינו הוא מקרה ספציפי, ועל כן לא נרחיב אודותיו הרבה. הארון מכיל בקר, ממיר, ארון נתיכים ומצבר. בדרך כלל אנשים נוטים להתקין את הפנלים על הגג, ואת כל שאר המערכת ממקמים במרפסת מוגנת מגשם ומשמש ישירה. בכל מקרה, חשוב לשים לב לכמה פרטים כשבוחרים היכן להניח את כל הבלגן:

1. פילוס המשטח – חשוב מאוד שהמשטח עליו מונח המצבר יהיה מפולס, שכן המצבר נפגע אם הוא עומד בשיפוע. חשוב גם לקרוא בספרי ההדרכה של הממיר והבקר את ההערות לגבי הדרך למקם ולקבע את המכשירים. ייתכן ואחדים מהם לא אוהבים להיות ממוקמים הפוך, למשל.

2. אוורור – מצברי פריקה עמוקה פולטים מימן שיוצר סביבה דליקה ואף פציצה סביב המצבר. יש לדאוג לאוורור מספק למצבר כדי למנוע בעיות.

3. הגנה מגשם – כידוע גשם לא הולך טוב עם חשמל ואלקטרוניקה.

4. קרבה לפנלים וריחוק מהבית – ארון חיפוי העומד קרוב לפנלים ורחוק מהבית הוא יתרון כיוון שככל שהמרחק בין הפנלים לממיר קצר יותר, אבדן ההספק על התנגדות הכבלים קטן יותר (האבדן משמעותי יותר ככל שהמתח נמוך יותר ו/או ככל שהכבל דק יותר). הפנלים עומדים רחוק מהבית מאילוצי שמש וקונסטרוקציה.

5.נעילה במנעול – אני בחרתי לנעול את דלתות ארון החיפוי עם מנעולים, בעיקר כדי למנוע התחשמלות או פגיעה של אדם סקרן ולא מיומן.

ארון החיפוי, מבט כללי, דלת לוח בקרה

ארון החיפוי, מבט כללי, דלת לוח בקרה

ארון החיפוי, מבט מרחוק, דלת מצברים פתוחה

ארון החיפוי, מבט מרחוק, דלת מצברים פתוחה

חיבור הפנלים לבקר הסולארי

חיבור הפנלים לבקר הסולארי נעשה דרך מאמ"ת של 60A. אמנם הזרם המקסימלי של שני הפנלים הוא 10A ובפועל הוא עוד יותר נמוך (8-9A בשיא), אולם המאמ"ת ששמנו חשוב כדי להגן על הבקר מזרמים לא צפויים כגון מכות ברקים. הצלחתו של המאמ"ת להגן על הבקר עדיין לא נבדקה, כיוון שהמאמ”ת לא קפץ עד כה, גם לא בסופות הברקים שהיו.

כפי שציינו בשלב 2 הפנלים מחוברים במקביל.

חיבור הבקר, הסוללה וממיר המתח

על מנת להקל בכמות החיבורים ישירות לסוללה, חיברתי בצומת את הבקר, ממיר המתח והסוללה (כמובן שדרך המאמ"תים הרלוונטיים). בתמונה לא רואים את החיבור עצמו, אבל אפשר להבין למה הכוונה לפי הסכימה שמצוירת על הקופסה.

הצומת בין הבקר, המצבר והממיר

הצומת בין הבקר, המצבר והממיר

חיבור הממיר למפסק פחת

מהיציאה של הממיר אנחנו כבר מקבלים 230V במתח חילופין כמו בשקע בבית. גם כאן, כמו בארון חשמל ביתי, חשוב למקם מפסק פחת. כאמור, תפקיד מפסק הפחת הוא לקפוץ ברגע שכמות הזרם שיוצאת ממנו גדולה מכמות הזרם שחוזרת אליו.

מפסק פחת

מפסק פחת

חיווט סופי

אחרי הרכבת מפסק הפחת, העברנו דרך מאמ"ת 16A את מתח ההזנה לבית. מאמ"ת זה מחובר רק לשם הגנה נוספת, שכן ממיר המתח עצמו לא יעביר יותר מ 4.5A לאורך זמן (1000w/220v=4.5A).

מאמ"ת 16 אמפר

מאמ"ת 16 אמפר

הארקה

הארקה מצינור ברזל מגולוון, תקוע באדמה

הארקה מצינור ברזל מגולוון, תקוע באדמה

ההארקה היא בעצם מוט מחומר בעל מוליכות גבוהה אשר תקוע עמוק באדמה. הארקות מקצועיות עושים עם מוט הארקה מנחושת. אחרי התייעצות החלטתי להאריק באופן הבא – לקחתי צינור ברזל, קדחתי בו חור, אליו קיבעתי את נעלי הכבל בעזרת בורג, ותקעתי את הצינור 50 ס"מ באדמה.

הפעלה

זהו, הגיע הזמן להפעיל. סדר ההפעלה הוא כדלקמן: מאמ"ת בין הפנלים לבקר, מאמ"ת בין הבקר לסוללה, מאמ"ת בין הסוללה לממיר, מפסק פחת, מאמ"ת 16A, ולבדוק אם יש חשמל בקיר. אם יש, הצלחנו.

ארון החיפוי, מבט כללי, דלת לוח בקרה

ארון החיפוי, מבט כללי, דלת לוח בקרה

תחזוקה

מה, חשבתם שזהו? שאפשר לנוח? ובכן, בגדול כן, אבל יש גם תחזוקה.

  • פנלים – יש לנקות את הפנלים בערך פעם בחודש, מספיק עם מטלית רכה ומים. למה רכה? כל שריטה קטנה בזכוכית מורידה את קליטת האור על ידי התאים הפוטו-וולטאים. יש לשמור על הזכוכית החיצונית ללא שריטות ככל האפשר.
  • סוללה – כדאי ורצוי לבצע טעינת השוואה שבועית לפחות, השומרת על אורך חייה של הסוללה. טעינת השוואה היא תכנית טעינה אותה הבקר מבצע ומיועדת לרענן את הסוללה. אנחנו גילינו שכדאי לנו לעשות שתי טעינות השוואה עוקבות, וזאת משום שטעינות השוואה בדרך כלל צריכות להתבצע בזרם גבוה מהזרם שהפנלים מספקים במערכת שלנו – 10A. אחרי שתי טעינות השוואה עוקבות, רמת האלקטרוליטים בסוללה קרובה יותר לערכים המומלצים על ידי היצרן.
  • לא ברור לי אם כל בקר סולארי יודע לעשות טעינות השוואה (כיוון שאני רכשתי רק אחד כזה בחיי), אז מומלץ לבדוק זאת לפני שרוכשים.
  • בעת רכישת הסוללה הכרחי לבקש מד אלקטרוליטים יחד עם הנחיות לשימוש. השימוש במד זה איננו אינטואיטיבי.
  • לאחר טעינות ההשוואה, כדאי לוודא שהמים המזוקקים בסוללה נמצאים ברמה המקסימלית. ברכישת הסוללה, מומלץ לשאול גם על המים שצריך למלא.
  • הסיבה שרכשנו סוללה בעלת נפח גדול כל-כך היא המלצה של אדם שצבר ניסיון של סוללות ש"נסתמו" עקב ריקונים תכופים, וטעינות לא מספקות בתדירות גבוהה מדי (פריקות מוגזמת של המצבר גורמות לסולפציה, תהליך של הצטברות עופרת גופרתית (PbSO4) על לוח המצבר). הוא מצא לנכון לדאוג לכך שהשימוש בסוללה "ישחק" רק על 30%-40% מהקיבולת של הסוללה, בהנחה שברוב המוחלט של ימות השנה בישראל 30 האחוזים הללו יתמלאו ביום שאחרי ללא כל חשש. בצורה כזאת, הסוללה לא תגיע למצבי סיכון. כדאי לחשוב על כך ביום רכישת הסוללה.

סיכום

ובכן, שנה ו-350KW אחרי, אפשר לומר שהמערכת עובדת, ודי כמו שציפינו. אבל עכשיו, מסיבות שונות, עלתה צריכת החשמל שלנו. מה עושים? על זה כבר נדבר במדריך אחר.

לתוכן זה נכתבו 167 תגובות

  • סחטיין עליך איש, כל הכבוד על הסובלנות והפרטנות שהשתדלת להעניק לנו. אני לפני בניית מערכת כזו אם כי קצת יותר קטנה, מע' סולרית לקראוון. ברשותך כמה שאלות.
    1. לא הבנתי את הצורך שבהתקנת מאמטים בערכים של 40A ו-60A לדעתי ממש מיותר, אני הייתי שם מאמטים רק אחרי הממיר.
    2. גם בעוביי הכבלים קצת הגזמת, חוטים 6 קוודרט (6 מ"מר) יעשו את העבודה יופי ואפילו מצוין.
    3. בעניין אלקטרודת הארקה שתקעת כיביכול באדמה, אחי כמוה כלא כלום. אם כבר שמת צינור חצי צול מגולוון אז היית תוקע אותו לפחות מטר וחצי (גם זה לא ממש מספיק), ובמקום לקדוח בו חור היית מרתך בורג (גושון) ועליו היית מחבר את הנעל קוטב, א.ג.ב. אם האדמה מסביב לצינור תיהיה לחה ההתנגדות תיהיה טובה יותר.
    4. וזו סתם עקיצה ידידותית….. אתה מראה תמונה של כבל הארקה שמחובר לפאזה במאמט. נכון שסימנת בלופ קטנטן ואדום (או חום, לא זוכר), אחי מה אתה גנוב….. אם כבר השקעת בתמונה לפחות היית משקיע קצת יותר באיזולירבד ונותן סימון משמעותי יותר.

    אבל בסה"כ באמת כל הכבוד לך על הכתיבה, התמונות ובעיקר על השיתוף.

    גילוי נאות, הכותב הינו חשמלאי ראשי עם כ 40 שנות ניסיון בענף החשמל על מערכותיו.

  • ראשית כל הכבוד על המאמץ וההשקעה. עשית עבודה אדירה ותודה.
    שנית – עוד לא קראתי עד הסוף אז אולי יש תשובה בהמשך אבל אני תוהה
    התמונה ששמת של הפאנלים מראה רק שני פאנלים – כמה חשמל הם מספקים ומה מהמכשירים בבית יושב עליהם (תאורה? מקרר?)

עליך להתחבר כדי לבצע פעולה זו...

הצטרפות