הבנת מערכות סולאריות מחוץ לרשת: הדרך שלך לעצמאות אנרגטית

בעולם שמתמקד יותר ויותר בקיימות ובעצמאות אנרגטית, מערכות סולאריות מחוץ לרשת הפכו לפתרון פופולרי עבור אלו המעוניינים להתנתק ממקורות חשמל מסורתיים. אבל מהי בעצם מערכת סולארית מחוץ לרשת, ואיך היא פועלת? מאמר זה ידריך אותך דרך היסודות, מהמרכיבים החיוניים ועד אתגרי העיצוב והשלבים להשגת אורח חיים מחוץ לרשת.

מהי מערכת סולארית מחוץ לרשת?

מערכת סולארית מחוץ לרשת היא פתרון אנרגיה מתחדשת המאפשר לייצר חשמל באופן עצמאי, מבלי להסתמך על רשת החשמל. סוג זה של מערכת מועיל במיוחד באזורים מרוחקים שבהם חיבור לרשת אינו אפשרי או לאנשים המבקשים להסתפק בצריכת האנרגיה שלהם.

שלא כמו מערכות קשורות לרשת, שמזינות כוח עודף בחזרה לרשת, מערכת מחוץ לרשת אוגרת כל אנרגיה שאינה בשימוש בסוללות לשימוש מאוחר יותר. זה אומר שאתה יכול לקבל כוח גם כשהשמש לא זורחת, כמו במהלך הלילה או בימים מעוננים.

כיצד פועלות מערכות סולאריות מחוץ לרשת

מערכות סולאריות מחוץ לרשת פועלות על ידי המרת אור השמש לחשמל באמצעות פאנלים סולאריים. החשמל הנוצר מאוחסן לאחר מכן בסוללות ומנוהל על ידי מהפך, הממיר את הזרם הישר (DC) המיוצר על ידי הפאנלים לזרם חילופין (AC) המשמש את רוב מכשירי החשמל הביתיים.

מרכיבים מרכזיים של מערכת סולארית מחוץ לרשת

הבנת המרכיבים של מערכת סולארית מחוץ לרשת חיונית להקמת מערכת אמינה ויעילה. כל חלק ממלא תפקיד חיוני בהבטחת הבית שלך עם אספקה ​​קבועה של חשמל.

פאנלים סולאריים

פאנלים סולאריים הם החלק המוכר ביותר בכל מערכת סולארית. לוחות אלו לוכדים את אור השמש וממירים אותו לחשמל. המספר והיעילות של הפאנלים שלך קובעים כמה אנרגיה המערכת שלך יכולה להפיק.

סוללות

סוללות הן עמוד השדרה של מערכת סולארית מחוץ לרשת. הם מאחסנים את החשמל שנוצר על ידי הפאנלים הסולאריים כך שתוכל להשתמש בו כשהשמש לא זורחת. ישנם סוגים שונים של סוללות זמינות, כאשר סוללות ליתיום-יון הן היעילות והעמידות ביותר.

מהפך

המהפך אחראי להמרת חשמל DC המיוצר על ידי הפאנלים הסולאריים לחשמל AC, שניתן להשתמש בו כדי להפעיל את מכשירי החשמל הביתיים שלך. ללא מהפך, החשמל שנוצר על ידי הפאנלים הסולאריים שלך לא יהיה תואם למכשירים הביתיים שלך.

בקר טעינה

בקר הטעינה מווסת את המתח והזרם המגיעים מהפאנלים הסולאריים לסוללות. הוא מבטיח טעינת הסוללות בצורה יעילה ומונע טעינת יתר מה שעלול להזיק להן.

אתגרים בתכנון מערכת סולארית מחוץ לרשת

תכנון מערכת סולארית מחוץ לרשת מגיע עם סט אתגרים משלו. אלה כוללים בחירת הרכיבים הנכונים, הבטחת תאימות ביניהם ועמידה בצרכי האנרגיה שלך מבלי להסתמך על הרשת.

שילוב ממירים וסוללות

אחד ההיבטים המאתגרים ביותר בתכנון מערכת סולארית מחוץ לרשת הוא שילוב המהפך והסוללות בצורה יעילה. רכיבים אלה חייבים לעבוד יחד בצורה חלקה כדי לספק אספקת אנרגיה אמינה.

Powerwall של טסלה

Powerwall של טסלה הוא בחירה פופולרית עבור בעלי בתים המעוניינים לפשט את תהליך האינטגרציה. פתרון הכל-באחד זה משלב סוללה, מהפך ומערכת ניהול אנרגיה ליחידה אחת, מקל על ההתקנה ומפחית את הצורך במספר רכיבים.

ה-Powerwall תוכנן לעבוד בצורה חלקה עם פאנלים סולאריים, לאחסן עודפי אנרגיה שנוצרת במהלך היום ולהפוך אותה לזמינה בעת הצורך. זה מפחית את מורכבות ההתקנה וממזער את הסיכון לבעיות תאימות בין רכיבים שונים.

OKEPS מערכות משולבות

אפשרות מצוינת נוספת לפישוט התכנון וההתקנה של מערכת סולארית מחוץ לרשת היא המערכת המשולבת OKEPS. כמו Powerwall של טסלה, OKEPS מציעה פתרון הכל-באחד הכולל סוללה, מהפך ורכיבים נחוצים אחרים.

אחד היתרונות העיקריים של מערכות OKEPS הוא קלות ההתקנה שלהן. מכיוון שכל הרכיבים מתוכננים לעבוד יחד, תהליך ההתקנה הוא פשוט, ויש פחות צורך בפתרון בעיות תאימות. בנוסף, מערכות OKEPS ידועות באמינותן ובעמידותן, מה שהופך אותן לבחירה מוצקה עבור אלה המחפשים להשקיע בפתרון ארוך טווח מחוץ לרשת.

למידע נוסף על מערכות משולבות של OKEPS, עיין בדף המוצר המפורט שלהםכָּאן.

כיצד לבחור את מערכת השמש מחוץ לרשת המתאימה

בחירה נכונה של מערכת סולארית מחוץ לרשת כוללת הבנת צרכי האנרגיה שלך, קביעת הגודל הנכון של המערכת שלך ובחירת הרכיבים המתאימים. להלן, נדון במקרים נפוצים, נספק נוסחאות חישוב ונציע תוכניות מומלצות שיעזרו לך לקבל את ההחלטה הטובה ביותר.

הערכת צריכת האנרגיה של הבית שלך

הצעד הראשון בבחירת מערכת סולארית מחוץ לרשת הנכונה הוא לחשב את צריכת האנרגיה של הבית שלך. זה ייתן לך מושג כמה אנרגיה צריכה המערכת שלך לייצר ולאגור כדי לעמוד בדרישות היומיומיות שלך.

מקרה נפוץ: שימוש ממוצע באנרגיה ביתית

בואו ניקח בחשבון משק בית טיפוסי שצורך 30 קילוואט-שעה (קילווואט-שעה) ליום. במשק בית זה עשויים להיות מכשירים סטנדרטיים כגון מקרר, מכונת כביסה, אורות וטלוויזיה.

נוסחת חישוב: צריכת אנרגיה יומית

כדי לחשב את צריכת האנרגיה היומית שלך:

$\text{צריכת אנרגיה יומית כוללת (קוט"ש)}=\text{סכום צריכת האנרגיה של כל מכשיר (קוט"ש)}$

לְדוּגמָה:

• מְקָרֵר: 1.5 קילוואט ליום
• מְכוֹנַת כְּבִיסָה: 0.5 קוט"ש/שימוש, בשימוש 3 פעמים בשבוע =0.5×37=0.21\frac{0.5 \times 3}{7} = 0.2170.5×3‏=0.21קוט"ש ליום
• תְאוּרָה: 0.6 קוט"ש ליום
• טֵלֶוִיזִיָה: 0.3 קוט"ש ליום

סַך הַכֹּל:$1.5+0.21+0.6+0.3=2.61$קוט"ש ליום רק עבור מכשירים אלה.

עם זאת, אם תוסיף מכשירי חימום, קירור ומכשירים אחרים, אתה עשוי להגיע לממוצע של 30 קילוואט-שעה ליום.

בחירת אחסון הסוללה המתאים

לאחר שקבעתם את צריכת האנרגיה היומית שלכם, השלב הבא הוא בחירת אחסון הסוללה הנכון. קיבולת הסוללה צריכה להיות גדולה מספיק כדי לאגור אנרגיה לימים שבהם יש פחות אור שמש.

מקרה נפוץ: 2-3 ימים של אוטונומיה

כדי להבטיח אספקת חשמל אמינה, במיוחד בתקופות של אור שמש נמוך, המלצה נפוצה היא להתאים את אחסון הסוללה ל-2-3 ימים של אוטונומיה (מספר הימים שהסוללה יכולה לספק חשמל מבלי לקבל קלט מהפאנלים הסולאריים).

נוסחת חישוב: קיבולת סוללה (קוט"ש)

$\text{קיבולת סוללה (קוט"ש)}=\text{צריכת אנרגיה יומית (קוט"ש)}\times \text{ימים של אוטונומיה}$

למשק בית המשתמש ב-30 קילוואט-שעה ליום עם יומיים של אוטונומיה:

$\text{קיבולת סוללה}=30\text{קוט"ש ליום}\times 2\text{ימים}=60\text{קוט"ש}$

תוכנית סוללות מומלצת

עבור הדוגמה שלעיל, יומלץ על בנק סוללות ליתיום-יון בקיבולת כוללת של 60 קילוואט-שעה. אם תבחרו ב-Powerwall של טסלה, בעלת קיבולת של 13.5 קילוואט-שעה ליחידה, תזדקק ל-5 יחידות בערך:

מספר Powerwalls=60 kWh13.5 קוט"ש/יחידה≈4.4 יחידות\text{מספר חומות כוח} = \frac{60 \text{ kWh}}{13.5 \text{ kWh/יחידה}} \בערך 4.4 \text{ יחידות}מספר Powerwalls=13.5קוט"ש/יחידה60קוט"ש‏≈4.4יחידות

לפיכך, 5 Powerwalls יספקו את האחסון הנדרש.

קביעת דרישת החשמל המקסימלית של הבית שלך

זה גם חיוני לשקול את שיא ההספק שבני הבית שלך עשויים לשאוב בכל רגע, במיוחד כאשר מספר מכשירים בעלי הספק גבוה נמצאים בשימוש בו זמנית.

מקרה נפוץ: שימוש בו-זמני במכשירי חשמל

לדוגמה, אם אתה מפעיל בו זמנית מזגן (3,500 וואט), מקרר (800 וואט) ומיקרוגל (1,200 וואט), שיא ההספק שלך יהיה:

$\text{שיא הספק (W)}=3500\text{IN}+800\text{IN}+1200\text{IN}=5,500\text{IN}$

גודל מהפך מומלץ

המהפך שלך אמור להיות מסוגל להתמודד עם עומס השיא הזה. מהפך 6 קילוואט יהיה בחירה מתאימה במקרה זה כדי להתאים לביקוש שיא.

הערכת מקום פנוי לפאנלים סולאריים

השלב הבא הוא להעריך את המקום הפנוי להתקנת פאנלים סולאריים ולקבוע כמה פאנלים אתה צריך כדי לייצר מספיק אנרגיה.

מקרה נפוץ: הגבלת שטח גג

בוא נניח לגג שלך יש 300 רגל מרובע של שטח שמיש, ואתה מתכוון להשתמש בפאנלים סולאריים סטנדרטיים שמייצרים כ-350 וואט כל אחד ומודדים בסביבות 17.5 רגל מרובע.

נוסחת חישוב: מספר לוחות

מספר לוחות=צריכת אנרגיה יומית (קוט"ש) אנרגיה המופקת לפאנל ליום (קוט"ש)\text{מספר לוחות} = \frac{\text{צריכת אנרגיה יומית (קוט"ש)}}{\text{אנרגיה המופקת לפאנל ליום (קוט"ש)}}מספר לוחות=אנרגיה המופקת לפאנל ליום (קוט"ש)צריכת אנרגיה יומית (קוט"ש)‏

כדי לחשב את האנרגיה המופקת לכל פאנל:

1. נניח 5 שעות של אור שמש שיא ביום.
2. כל פאנל של 350W מייצר$350\text{IN}\times 5\text{שעות}=1.75\text{קוט"ש ליום}$.

אם אתה צריך 30 קילוואט ליום:

מספר לוחות=30 קילוואט-שעה 1.75 קילוואט-שעה/פאנל≈17.1 פאנלים\text{מספר לוחות} = \frac{30 \text{ קילוואט-שעה}}{1.75 \text{ קילוואט-שעה/פאנל}} \approx 17.1 \text{ לוחות}מספר לוחות=1.75קוט"ש/פאנל30קוט"ש‏≈17.1לוחות

עם 17 לוחות, תכסה את צרכי האנרגיה שלך, וזה ידרוש בערך$17\times 17.5\text{רגל מרובע}=297.5\text{רגל מרובע}$, רק בתוך שטח הגג הפנוי שלך.

שיקולי עלות והמלצה סופית

מקרה נפוץ: תקציב מול יעילות

איזון בין עלות ויעילות הוא המפתח. לדוגמה, לוחות יעילים יותר (כמו אלה של SunPower) עשויים לעלות יותר אך דורשים פחות מקום. לעומת זאת, בחירה בפאנלים זולים יותר עשויה לדרוש יותר מקום או יותר לוחות כדי לענות על צורכי האנרגיה שלך.

תוכנית מומלצת

למשק בית המשתמש ב-30 קוט"ש ליום:

• אחסון סוללה: 60 קילוואט אחסון, למשל, 5 Tesla Powerwalls.
• פאנלים סולאריים: 17 פאנלים של 350W כל אחד, הדורשים כ-300 רגל מרובע של שטח.
• מהפך: מהפך 6 קילוואט לטיפול בדרישות שיא הספק.
• עֲלוּת: מוערך בסביבות $40,000 עד $50,000 עבור מערכת שלמה, תלוי באיכות הרכיבים ועלויות ההתקנה.

מערכת זו תספק מספיק כוח לרוב משקי הבית האופייניים, ותבטיח שגם בתקופות של אור שמש נמוך, יש לך מספיק אנרגיה מאוחסנת.