צרו קשר
ּ

איך לוחות פוטו וולטאים עובדים ?

לוחות פוטו-וולטאים – פאנלים סולאריים

מבנה ועקרון הפעולה של התאים הפוטו וולטאיים (PV)
תאי PV (פוטו וולטאים) עשויים מחומרים מוליכים למחצה, לרוב מסיליקון גבישי, תא סיליקון גבישי אופייני מסוגל לייצר כ-0.5 עד 0.6 וולט של מתח ישר, חיבור טורי של תאי PV (פוטו וולטאים) מגדיל את מתח המוצא של מערכת התאים, ואילו חיבור מקבילי של תאי PV (פוטו וולטאים)  מגדיל את המטען ואת זרם המוצא במערך התאים. פאנלים של מערכות PV (פוטו וולטאים)  בנויים במגוון גדלים וצורות, פאנל סולארי ממוצע בשטח של כשני מטר רבוע מכיל בין 60-72 תאי PV (פוטו וולטאים).

מבנה הפאנל הפוטו-וולטאי

איור 1 – מבנה הפאנל הפוטו-וולטאי

 

טכנולוגיית התאים הפוטו-וולטאיים (PV)

• (Mono Crystalline (M-Si

תאי מונו קריסטל עשויים מגושי סיליקון בעלי קצוות מעוגלים שבהם ארבעת הפינות נחתכות על מנת לייעל את תפוקת האנרגיה בעלויות נמוכות ונצילותם נעה בין 15%-20%.
יתרונות: בעלי הנצילות הגבוהה ביותר מכיוון שהם עשויי סיליקון הטהור ביותר, בעלי יחס שטח/הספק הגבוהה ביותר, מונו קריסטל מייצר עד פי 4 אנרגיה ביחס לשטח מאשר סרט דק.
חסרונות: מונו קריסטל הם מסוג הפאנלים היקר ביותר, בהשפעת תנאי הצללה המעגל החשמלי שלו יקרוס ומתח המוצא ירד באופן ניכר כך שעל מנת לפתור מצב זה יש לקחת בחשבון שימוש באופטימייזרים שימנעו מבעיות ההצללה החלקית להשפיע על כל המערך.

תאי מונו קריסטל, נצילותם לאורך הזמן ובתנאי קרינה נמוכה

איור 2 – תאי מונו קריסטל, נצילותם לאורך הזמן ובתנאי קרינה נמוכה

 

• (Poly crystalline (P-Si

תאי פולי קריסטל עשויים סיליקון שמומס אל תוך תבנית ריבועית, לאחר מכן הוא מתקרר, נחתך ומורכב אל תוך תבנית הפאנלים ונצילותם נעה בין 13%-16%.
יתרונות: תהליך הייצור הוא פשוט ובעל עלות נמוכה יותר מאשר (M-Si), פאנלים מסוג זה בעלי תפוקה גבוהה יותר תחת מצבי קרינה נמוכה כגון הצללות, אך תחת טמפרטורה גבוהה תפוקת האנרגיה תרד באופן ישיר ביחס לקרינה כך שניתן לראות שנצילותם תפגע באופן ישיר.
חסרונות: נצילות האנרגיה של פאנלים מסוג זה נמוכה יותר בגלל שימוש בסיליקון פחות טהור, תפוקת האנרגיה ביחס לשטח השימוש נמוכה יותר, כך שעל מנת לעמוד בהספק מובנים בתצורת 72 תאים.

תאי פולי קריסטל, נצילותם לאורך הזמן ובתנאי קרינה נמוכה

איור 3 – תאי פולי קריסטל, נצילותם לאורך הזמן ובתנאי קרינה נמוכה

 

• (Thin film (TF-Si

תאי סרט דק עשויים שכבות דקות של סיליקון בצורת סרט גמיש המונחות באופן ישיר אל תבנית הפאנלים ללא כל תהליך מורכב ונצילותם נעה בין 10%-16%.
יתרונות: תהליך ייצור פשוט ומהיר שהופך את עלות הייצור לזולה במיוחד, המבנה מאפשר התקנה גמישה שמאפשרת התקנה בהמון וריאציות שונות, עמידות לטמפרטורה גבוהה ולהצללות קיימת השפעה מינימלית על תפוקת האנרגיה.
חסרונות: תפוקת האנרגיה של (TF-Si) נמוכה מאוד ביחס לשטח השימוש ועומדת על יחס של רבע מאשר השימוש ב- (M-Si) ובנוסף מגדילה את עלות השימוש ברכיבים נוספים כגון קונסטרוקציה, כבלים, תעלות וקופסאות החיבורים, לאורך הזמן הפאנלים נוטים לאבד ערך רב מנצילותם המקורית הרבה יותר מ- (M-Si)ו-(P-Si) כך שנדרש להחליפם מספר רב יותר של פעמים לאורך השנים.

תאי סרט דק, נצילותם כתלות בקרינה נמוכה ובטמפרטורה

איור 4 – תאי סרט דק, נצילותם כתלות בקרינה נמוכה ובטמפרטורה.

 

עוקבים מנתרים- Dual-Axis trackers

שימוש בעוקבים ומנתרים מגביר את הספק המערכת הסולארית למשך שעות היום ע"י מעקב מתמיד אחר מיקום השמש ומיקום הפאנל הסולארי בצורה אנכית כלפי קרינת השמש על מנת לספק את מקסימום פיזור קרינת השמש על הפאנל הסולארי עצמו ובכך להגדיל עד כ-40% את תפוקת האנרגיה הסולארית למשך שעות היום.

השוואת נצילות בין שיטות למעקב אחר השמש

איור 5 – השוואת נצילות בין שיטות למעקב אחר השמש.

קונסטרוקציה של עוקבים מנתרים

הקונסטרוקציה משמשת כקיבוע אל פני הקרקע וקיבוע הפאנל הסולארי אל אותה הקונסטרוקציה, לקונסטרוקציה מצורפת מערכת העקיבה ומנועי ה-Dual Axis בשילוב עם חיישני קרינה ומיקום, בעלת שני צירים, אחד מצפון לדרום והשני ממזרח למערב, , מערכת זו מבצעת מעקב מתמיד אחר השמש וממקמת את הפאנלים הסולאריים במאונך לקרני השמש וכך להגביר את תפוקת האנרגיה הסולארית למשך כל שעות היממה.

מבנה מערכת ציר כפול

איור 6 – מבנה מערכת ציר כפול.

אופטימייזרים

האופטימייזרים הם ממירי DC/DC שמחוברים ישירות אל הפאנלים הסולאריים ולהם יש כמה תכונות:
1. הגברת תפוקת האנרגיה הסולארית בתנאי קרינה נומינליים על ידי מעקב מתמיד אחר נקודת ההספק המקסימלי המבוצעת ישירות אל הפאנלים הסולאריים והתאמת הזרם והמתח על מנת להגיע להספק זה.
2. לאופטימייזרים יש את היכולת להתגבר על ההצללות ובעיות PID הנובעות מעייפות החומר ולמנוע את נפילת המתח לאורך כל הסטרינג, כאשר נגיע למצב שבו נקבל הצללה חלקית מתח הפאנל הסולארי ירד באופן טבעי ובכך יוריד את המתח בשאר הסטרינגים המחוברים אליו במקביל, עבודת האופטימייזר היא העלאת המתח בחזרה אל המתח העבודה והורדת הזרם על מנת לשמור על יציבות המתח ובכך למנוע ירידה חדה בתפוקת האנרגיה הסולארית.
3. האופטימייזרים משמשים גם כאביזר בטיחותי בעל תכונת Safe-DC שנועדה להפחית את מתח
ה-DC של הסטרינגים למתח בטיחותי במקרה הפסקת הזרם כאשר הממיר נכבה או מתנתק מרשת החשמל על מנת למנוע מתח מגע גבוהה מצדי ה-DC.

השוואת נצילות הספק תחת הצללה

 

 

 

 

 

איור 7 – השוואת נצילות הספק תחת הצללה

למעלה

השאר פרטים ונחזור אליך בהקדם

ּ