איך מחשבים תפוקת מערכת סולארית ביתית?
חישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית דרוש לקבלת החלטות לגבי ההתאמה של המערכת לגג, ע"פ שיקולים של כדאיות כלכלית, עצמאות אנרגטית, צפי ביצועים, החזר השקעה ועוד.ברמה הבסיסית ביותר, חישוב קילוואט שעה למערכת סולארית, שיכול לשקף את התפוקה, מורכב מהמכפלה של מספר הפאנלים על הגג בהספק השעתי שלהם. לדוגמה, אם יש על הגג 20 פאנלים בהספק של 500 וואט [W] כ"א, המערכת הסולארית יודעת לייצר 10,000 וואט שהם 10 קילוואט שעה [KWH]. כמובן שהתוצאה הזו היא בסיסית בלבד, שכן התפוקה בפועל תלויה באלמנטים רבים נוספים כמו גודל הממיר, כיווני הפאנלים אל מול אור השמש, איכות הפאנלים ועוד.
חשוב להבין גם שיש הבדל בין ההספק המוצהר של הפאנלים במפרט שמצורף להם, לבין התפוקה ב"עולם האמיתי". ממש כמו ההבדל בנתוני צריכת דלק ברכבים לעומת הביצועים על הכביש.אין נוסחה יחידה לחישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית והמשוואה חייבת לקחת בחשבון פרמטרים נוספים. חלקם רלוונטיים לכל צרכן (כמו סוג המערכת הסולארית או הספק הפאנלים) וחלקם קשורים ספציפית לגג (שטח הגג, כיווני האור, הצללות, אלמנטים הנדסיים וכו').
כך גם בנוסף לבדיקה הטכנית, כשמגיעים לחשב החזר השקעה של מערכת סולארית צריך להכניס פרמטרים נוספים כמו תקופת אחריות, איכות השירות, תחזוקה ועוד. חברות ההתקנה של מערכות סולאריות נבדלות זו מזו בפרמטרים האלה וכדאי לבחון גם אותם.
להלן כמה מהמשתנים המרכזיים בחישוב תפוקת מערכות סולארית ביתית:
שעות אור - ממוצע שעות אור שנתי באזור הספציפי בארץ.
מספר הפאנלים - מספר הפאנלים המותקנים על הגג.
סוג הגג - למשל, בטון שטוח או רעפים משופע.
כיווני אור - כיווני האור של הגג מול השמש - מפנה דרומי הוא כמובן האידיאלי ביותר ומפנה צפוני הוא "החלש" ביותר.
אובייקטים הנדסיים על הגג - אובייקטים על הגג כמו מנועי מזגנים, אנטנות, מבנים, דודי שמש וכדומה אשר יכולים לגרום להצללה.
סוג הפאנלים המותקנים על הגג – סוג הפאנלים הן מבחינת הספק והן מבחינת טכנולוגיה, כמו לדוגמה פאנלים דו-צדדיים המתאימים לגגות בטון ומאפשרים תוספת של כ-8%-5% בתפוקה אל מול פאנלים חד צדדיים.
יעילות הפאנלים – אחוז אור השמש הישיר שהפאנלים מקבלים והופך לחשמל.
סוג המערכת הסולארית – ממיר סטרינג מסורתי אל מול ממיר בטכנולוגיית MLPE הכולל גם אופטימייזרים.
שיעורי תפוקת מערכת סולארית משתנים מגג לגג ולפעמים נוכל לראות פערים אפילו בין גגות סמוכים או צמודים. בכדי להגיע לתוצאה קרובה ככל הניתן למציאות בשטח, צריך להצליב את הפרמטרים הטכניים מול הגג הספציפי. שלב חשוב נוסף הוא העמדה של הנתונים מול צריכת החשמל של הבית/המשפחה.
כלים מתקדמים לחישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית
חברות שמשווקות מערכות סולאריות ביתיות משתמשות בטכנולוגיות ופתרונות מחשוב לאומדן תפוקה. הכלים המתקדמים בתחום מתבססים על צילומי רחפן שנשלח במיוחד ומספק תמונת מצב מדויקת, ולעתים ניתן להשתמש בצילומי לוויין. יתרה מזו, מחשבון לתפוקת מערכת סולארית ביתית שמבוסס תוכנה יכול להיעשות גם מול תוכניות בנייה, כאשר הגג טרם הוקם.
בחברת SolarEdge, לדוגמה, מחשבים תפוקות של מערכות סולאריות ביתיות על ידי כלי מתקדם, פרי פיתוח של החברה: SolarEdge Designer. כלי זה מסייע, בין היתר, למומחי ומתכנני הסולאר שלנו בהתבסס על הנתונים המוזנים, לשרטט ולקבל הערכה מפורטת עם מגוון רחב של נתונים חשובים, כגון:
הספק DC מותקן.
פירוט מקיף ומלא אודות הפאנלים הסולאריים המתאימים ביותר לגג.
גדול ממיר AC אידיאלי.
שיעורי הפקת אנרגיה ברמה שנתית.
שיעורי ייצור אנרגיה כתלות בחודשי השנה.
שיעורי הייצור במערכת הסולארית אל מול החיסכון בצריכת החשמל מחברת החשמל.
חיסכון בפליטת חומרים מזהמים.
שיעור החזר השקעה משוער וצפי להחזר השקעה לפי שנים.
ניתוחים פיננסיים שונים עד ל-25 שנים קדימה.
דוגמה לחישוב הספק מערכת סולארית ביתית: ניקח לצורך העניין גג בטון שטוח שמקבל בישראל כ-1,600 עד 1,700 שעות אור בממוצע בשנה. נניח שמדובר על גג שמתאים להתקנה של 39 פאנלים סולאריים בעלי הספק של 550 וואט כ"א. התפוקה השנתית הצפויה מהמערכת תעמוד על 21.45 קילוואט (39 פאנלים X 550 וואט = 21,450 וואט = 24.15 קילוואט) כפול 1650 שעות ממוצעות, ונקבל תפוקה השווה ל- 35.39 מגה וואט שעה.
יעילות הפאנלים
אחד הפרמטרים בחישוב תפוקת מערכת סולארית הוא יעילות הפאנלים (Efficiency). כלומר, מהי היעילות של הפאנלים מבחינת אחוז אור השמש הישיר שהם מקבלים למ"ר, והופך לחשמל. כמובן שגם כאן, כמו במקרה של ההספק המדורג במפרט, הנתונים מבוססים על יעילות בתנאים אופטימיליים. זאת למרות שהיעילות בפועל מושפעת מפרמטרים נוספים כמו גיל הפאנל, טמפרטורה, ניקיון ועוד.
כאשר הפאנלים הינם צעירים וחדשים, מדד היעילות הרשום תואם בדרך כלל את הביצועים בשטח. ככל שהיעילות של הפאנלים גבוהה יותר, כך הפקת החשמל תהיה גדולה לאורך זמן.
התאמה לצריכה הביתית
על מנת לקבל מידע על ההכנסה הצפויה, רצוי כאמור לבצע חישוב תפוקת של המערכת הסולארית אל מול צריכת החשמל של המשפחה. ניתן לעשות זאת על ידי ניתוח חשבונות החשמל בחודשים האחרונים. כעת, כאשר המשוואה כוללת גם את היכולות העתידיות של המערכת הסולארית וגם את הצריכה של הבית, הלקוח יכול לקבל החלטה מושכלת באשר למערכת בה יבחר.
שימו לב שכיוון שמערכת סולארית היא עסקה ארוכת טווח, יש לקחת בחשבון פרמטרים עתידיים כמו שינויים צפויים בהרגלי הצריכה. החל מירידה בצריכת האנרגיה בעקבות יציאת הילדים מהבית, ועד לעלייה אפשרית בגין רכישה צפויה של רכב חשמלי עם התקנת עמדת טעינה ביתית.
האסדרה מול חברת החשמל
כדאיותה הכלכלית של המערכת הסולארית הביתית מושפעת מתעריפי האסדרה של הלקוח מול חברת החשמל. נכון להיום (2024), ככל שמדובר על חישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית עד 15 קילוואט שעה, האסדרה הנהוגה מול חברת החשמל היא לפי תעריף של 48 אג' לכל קילו-וואט שעה. יודגש שבשנים עברו התעריפים היו גבוהים יותר, ועל כן יש משקל למועד הכניסה לאסדרה. זאת משום שעל פי תנאי האסדרה, החתימה על המסמכים מול חברת החשמל תקפה ל-25 שנה קדימה.
טיב האחריות והשירות לאחר ההתקנה
חישוב תפוקת מערכת סולארית תלוי גם בפרמטרים נוספים שאינם "טכניים" גרידא כמו טיב השירות והאחריות לאחר ההתקנה. אלמנטים אלה כרוכים בזהות החברה שמספקת את המערכת מבחינת ידע, ניסיון, ותק, טכנולוגיה וכדומה. לעתים קרובות יהיה לפרמטרים אלה ביטוי באחריות ארוכת טווח ושירות במקרה של תקלות.
השפעת סוג הממיר על חישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית
חישוב תפוקה של מערכת סולארית ביתית קשור לסוג המערכת הסולארית, או יותר נכון בסוג הממיר שבמרכזה (קראו כאן על ההבדל בין ממיר מחרוזת/סטרינג לממיר היברידי חכם). מבלי להיכנס לעובי הקורה, נציין שקיימים כיום שני סוגי ממירים המותקנים במערכות סולאריות בישראל:
מערכות סולאריות עם ממירי מחרוזת מסורתיים.
מערכות סולאריות מתקדמות עם ממיר בשילוב אופטימיזציה בטכנולוגיית MLPE.
כאשר המערכת הינה מבוססת על ממיר מחרוזת מסורתי, הקרוי גם – String Inverter – כל הפאנלים מחוברים בשרשור יחיד לממיר בודד. במערכות מסוג זה התפוקה נקבעת לפי הפאנל בעל הביצועים הנמוכים ביותר. בין אם ביצועי הפאנל הזה נמוכים בשל תקלה, לכלוך, בלאי או הצללות קבועות/זמניות.
מערכות סולאריות אחרות מבוססות על טכנולוגיית MLPE - module-level power electronics. במערכות סולאריות ביתיות אלה, כל פאנל מחובר לאופטימייזר שמאפשר לכל פאנל לעבוד באופן עצמאי בהספק המקסימלי שלו. תפוקת המערכת לא מושפעת מביצועיו של פאנל ספציפי ונשארת מקסימלית. בחישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית צריך לקחת בחשבון גם את הסוגיות הטכנולוגיות המשמעותיות הללו שיכולות לבוא לידי ביטוי בפערים דרמטיים בין מערכות סולאריות בעלות גודל זהה ועל גגות זהים.
משרד האנרגיה האמריקאי בדק את הנושא באופן מעמיק ומצא שמערכות סולאריות שמבוססות על טכנולוגיית MLPE מפחיתות את הפסדי האנרגיה עקב הצללות חלקיות בשיעור של כ-35%-20% (ובנוסף מבטלות כמעט לחלוטין הפסדים שנובעים מזוויות הפאנלים השונות מול השמש).
לסיכום, חישוב תפוקת מערכת סולארית ביתית הוא שלב מקדים בבחירת המערכת הספציפית. אומדנים שלא מתייחסים לגג הספציפי אלא מבוססים על מכפלה של נתונים טכניים בלבד, לא יניבו את התוצאה הסופית המדויקת ביותר.
חברות סולאר איכותיות מספקות לעניין זה מענה בעזרת כלים טכנולוגיים ותוכנות מתקדמות. יישומים אלה מאפשרים הגעה לתוצאה מדויקת יותר, המהווה בסיס מצוין לקבלת החלטה מושכלת ע"י הלקוח.
