האם מערכת אנרגיה סולרית יכולה לעבוד במהלך הפסקות חשמל?

למה רוב מערכות האנרגיה הסולריות נוטלות להיסגר במהלך הפסקות חשמל

איך מערכות אנרגיה סולריות מחוברות לרשת תלויות ברשת החברתית

פאנלים סולריים המחוברים לרשת החשמל צריכים להתאים את תדר והמתח של הרשת כדי לעבוד נכון. מערכות אלו אינן כוללות סוללות מובנות כמו במערכות עצמאיות, ולכן הן תלויות לחלוטין ברשת שפועלת. אם יש חוסר בחשמל באיזור מסוים, התקנות סולריות מחוברות לרשת נכבו אוטומטית. זה לא בגלל בעיה טכנית, אלא למעשה מדובר באמצעי בטיחות חשוב מאוד. המערכת מפסיקה לשלוח חשמל חזרה לקווי החשמל שאינם פעילים יותר, ובכך מונעת סיכונים פוטנציאליים לעובדי חברת החשמל ולאנשים אחרים שעלולים לעבוד על הרשת במהלך הפסקת חשמל.

מנגנוני בטיחות: למה ממירים מכבים את עצמם באופן אוטומטי במהלך הפסקות חשמל

בזמן חוסר חשמל, ממירי שמש מופעלים אוטומטית כיבוי באמצעות מה שנקרא הגנה מפני עירוב. אמצעי הבטיחות החשוב הזה מונע זרימת חשמל לקווי חשמל שנמצאים תחת תיקון. NEC מחייב שהמערכת הזו תיכנס לפעולה כמעט מיידית ברגע שהיא מאתרת כל בעיה בהיציבות של הרשת. מחקר בתחומי אנרגיה שונים מצביע על כך ששיטות אלו עוצרות כ-90 אחוז מהמקרים המסוכנים שבהם חשמל עלול להזרים חזרה למערכת בזמן שעמלים עובדים על התיקונים. הממירים המודרניים ביותר למעשה תלויים בקבלת אותות מתח מהרשת הראשית כדי לפעול בכלל. כלומר, דגמים רגילים פשוט לא יעבדו כשנופלת החשמל, אלא אם מישהו מתקין ציוד מיוחד לאפשרות עירוב.

השפעה בעולם האמיתי: מבחן מקרה של סולארית ביתית במהלך חוסר חשמל אזורי

כאשר שריפות יערות פשטו ברחבי קליפורניה בשנת 2020 וגרמו להפסקות חשמל נרחבות, כמעט כל הבתים שמחוברים לרשת דרך פנלים סולריים נותרו ללא חשמל, גם כשהשמיים היו לגמרי בהירים. לפי דוחות של חברות החשמל, רוב מערכות הסולר לא הופעלו מחדש אלא רק לאחר שהמתח ברשת נשאר יציב במשך לפחות חמש דקות שלמות. זה אומר שאנשים נתקעו ללא מקררים פעילים לשמירת המזון מהתקלפות, ולמקרה הגרוע ביותר – אלה התורמים על מכשירי רפואה כמו מכונות חמצן לא היו להם מקורות חילוץ לכוח חשמלי. מה שזה מראה הוא די פשוט – התקנות סולריות רגילות בנויות קודם כל כדי להגן על הרשת החשמלית הכללית, ולא כדי להבטיח לאנשים כוח חשמלי אמין במהלך מצבים חירום.

אחסון סוללות: מאפשר הפעלה של מערכת אנרגיה סולרית במהלך הפסקות

הגבלות של מערכות סולריות בלבד ללא איחסון אנרגיה

רוב מערכות האנרגיה הסולאריות שמחוברות לרשת מכבות את עצמן אוטומטית במהלך הפסקות חשמל, בשל פרוטוקולי בטיחות המגינים על עובדים בשירותי החשמל. מחקר של NREL משנת 2023 גילה ש-94% מההתקנות הסולאריות ביתיים ללא סוללות נותקות תוך שנייה אחת מאי כשל ברשת. התכונה הזו, הידועה כ"מניעת איילנדינג", משאירה את בעלי הבתים ללא חשמל בצורה לא צפויה, למרות שהפאנלים הסולאריים פועלים כראוי.

איך סוללות סולאריות מספקות חשמל גיבוי במהלך תקלות ברשת

סוללות ליתיום יוניות פותרות את הבעיה הזאת די טוב מכיוון שהן מאחסנות כוח נוסף שנוצר במהלך היום כך שניתן להשתמש בו בלילה או כאשר יש הפסקת חשמל. אם אספקת החשמל הראשית יורד, מערכות הסוללות האלה לבעוט כדי לשמור דברים חשובים פועלים ראשון. תחשבו על דברים כמו יחידות מקרר שזקוקות לכ-1.5 קילוואט-שעה ביום, ציוד רפואי שזקוק לכ-0.3 קילוואט-שעה ביום, המערכת עוברת לכוח גיבוי כמעט מיידי, בדרך כלל בתוך חלקים של שניה. מחקר על עמידות אנרגיה מראה שכאשר סוללות בגודל נכון, רוב הבתים עם מערכות סולאריות סטנדרטיות של 5 ק"וו יכולים לשמור על פונקציות בסיסיות במשך שלושה ימים או יותר ללא חיבור לרשת.

פתרונות מובילים: טסלה פאוורוול ומערכות אחסון סולאריות נוספות

Powerwall של טסלה עדיין שולטת בשוק עם אחסון של 13.5 קוט"ש ופלט חשמלי מתמשך של 5 קילוואט, אם כי כיום זמינות אפשרויות חדשות יותר כמו ה-LG RESU Prime (המציעה 16 קוט"ש) לאחר שעברה את תקני האישור UL-9540. בהסתכלות על נתוני התעשייה, מערכות איחסון סולאריות מודרניות מנהלות מעבר אוטומטי כשבערך 98% מהזמן, הרבה יותר טוב מבatteries עופרת-חומצה הישנות שהגיעו רק לערך של כ-72%. מבחנים שנערכו לאחרונה מראים שרוב המערכות משחזרות בערך 90% מצרכי החשמל החיוניים תוך רק 15 שניות כאשר רשת החשמל המרכזית נופלת. אמינות מסוג זה יוצרת הבדל משמעותי למחלקות ביתיים שמודאגות מתקריות חשמל.

טכנולוגיית אינוורטר מתקדמת לביצועים מתמשכים במערכות אנרגיה סולארית

אינוורטר סטנדרטי לעומת אינוורטר יוצר רשת במערכות אנרגיה סולארית

משדרים רגילים המשמשים במערכות סולאריות מחוברות לרשת מסתמכים מאוד על הרשת החשמלית הראשית כדי לשמור על תפעול חלק עם רמות מתח ותדרים מתאימים. כאשר יש הפסקת חשמל באיזשהו מקום, יחידות סטנדרטיות אלו מכבות את עצמן אוטומטית כאמצעי בטיחות למניעת נזק לעובדי שורה שעלולים לעבוד על תשתיות פגומות. הן חייבות לעמוד בכללים מסוימים של בטיחות, כגון אלו המתוארים בתandles UL 1741, שמציינים בבירור כי יש לחתוך את כל החיבורים אם הרשת הראשית נכבה. מאידך, מה שנקרא משדרים יוצרי רשת פועלים בצורה שונה לגמרי. יצורים קטנים אלו הופכים למעשה למولد חשמל עצמאי, ויוצרים מה שידוע כ-"מיקרו-רשת", באמצעות טריקים תוכנתיים חכמים המאפשרים להם לשלוט באופן עצמאי במתח ובתדר, ללא צורך בסיגנלים חיצוניים. לפי מחקרים אחרונים שפורסמו בערכות טכנולוגיית סולארית שונות, גרסאות חדשות יותר של מערכות יוצרות רשת אלו מצליחות למעשה להתחיל מחדש מייד לאחר השבתה ולהתחבר בצורה חלקה לגיבויי סוללות קיימים. בעוד שזה בהחלט עוזר לבתים להיות עמידים יותר בפני הפסקות חשמל, זה מגיע במחיר, שכן רוב הפאנלים הסולריים הביתיים היום לא כוללים יכולת זו. סטטיסטיקות של משרד האנרגיה שפורסמו בשנה שעברה מצביעות על כך שבערך 85 אחוז מהבתים עם אנרגיה סולרית עדיין חסרים על התכונה החשובה הזו לצורך עצמאות אנרגטית אמיתית.

מערכות ניתנות להפעלה עצמאית: איך סולרי יכול לפעול באופן עצמאי במהלך הפסקות

מערכות סולאריות שיכolas לפעול באופן עצמאי מהרשת החשמלית המרכזית משלבות ממירים מיוחדים ואחסון סוללות, כך שהן יכולות להתנתק כאשר יש חוסר בחשמל אך עדיין לשמור על תאורה וציוד חיוני פעיל. כשמערכות אלו מגלות בעיה בחיבור לרשת, מתגים נדלקים כמעט מיד כדי להפריד את הבית מקווי חברת החשמל. לאחר מכן, המערכת שולחת חשמל שנוצר על ידי הפאנלים הסולריים דרך הממירים ההיברידיים המתקדמים האלה כדי לטעון את הסוללות ולספק חשמל למתקנים חיוניים. כדי להשיג תוצאות טובות, יש להתאים את כמות החשמל שמפיק השמש לכמות שנאגרת. רוב האנשים מוצאים שסוללה של 10 קוט"ש מתאימה היטב לכ-5 קילוואט של פאנלים סולריים, מה שמספיק בדרך כלל לצורך הבסיסי בין 12 ל-24 שעות גם ביום מעונן. עם הגדלת מספר שריפות היערות והסערות כבעיה שכיחה, אנו רואים קפיצה גדולה באימוץ הטכנולוגיה. כ-42% מכלל מערכות הסולר החדשות המותקנות באזורים הנמצאים בסיכון לקיצורי חשמל מצויות כעת עם תכונת ה'אי' הזו, בהשוואה רק ל-18% בשנת 2020, לפי נתוני 'מאבחן אנרגיה מתחדשת' משנת 2023.

מערכות סולאריות היברידיות: עיצוב לאמינות ולעצמאות מהרשת

שילוב של חיבור לרשת עם ארכיטקטורת מערכת אנרגיה סולרית מוכנה להפסקות

מערכות סולאריות היברידיות משלבות חיבור רשת רגיל, איחסון סוללות ובקרות חכמות, כך שהן ממשיכות לפעול גם כאשר יש הפסקת חשמל. אלו אינן כמו מערכות הרשת הקושרות הסטנדרטיות שאנו רואים בכל מקום אחר. יש להן למעשה משהו שנקרא מערכת ניהול אנרגיה (EMS) שממירה בין חשמל רגיל, כמות האנרגיה הסולרית שנוצרת ברגע נתון, לבין מה שנשמר בתוך הסוללות. לדוגמה, התקנה בה מתקינים פאנלים סולריים יחד עם סוללות ליתיום יוני ומקבלים אחד מהממירים המיוחדים המאושרים לפי תקני UL 1741. מערכת שכזו יכולה למעשה להתנתק מהרשת הראשית במהלך השבתות חשמל, אך עדיין להפעיל מכשירי חשמל חיוניים. דוח עדכני על מגמות אנרגיה מתחדשת משנת שעברה הראה שאם כל המערכת מותקנת נכון, מערכות היברידיות אלה מקטינות את הסבירות שאחלה תאבד לגמרי את החשמל בכ-92 אחוז, בהשוואה רק לפאנלים סולריים ללא גיבוי. החלקים העיקריים הנדרשים להתקנה מסוג זה הם:

• ממירים דו-כיווניים מאפשרים מעבר חלק בין מקורות אנרגיה
• ניהול חכם של אטומות מעניקים עדיפות למעגלים חיוניים במהלך הפסקות ארוכות
• יכולות יצירה של רשת שמיציבות מתח ללא תמיכה של חברת החשמל

מקרה לדוגמה: התקנות סולריות היברידיות באזורים בסביבת קליפורניה שפגועים מדליקות

מחוז סונומה הפך למשהו כמו מקרה מבחן לאיתנות אנרגטית לאחר שרפות יער קטלו את החשמל במשך יותר מ-14,000 שעות ברחבי המחוז בשנה שעברה בלבד. לפי נתונים של ועדת האנרגיה של קליפורניה שפורסמו מוקדם יותר השנה, בתים שציידו מערכות שמש היברידיות חוו ירידה של כ-83% בזמן השבתות בהשוואה לאלה שעדיין תלויים אך ורק ברשת. קחו דוגמה אחת של בית מסוים שחקרו שם – היה לו סוללה של 15 קילוואטשעה צמודה ל-10 קילוואט של פאנלים סולריים. כשחלה השבתת חשמל בשל הסיכון לציבור, ההתקנה הזו שמרה על פעולת המקרר, סיפקה חשמל לציוד רפואי חיוני, ואפילו שמרה על יכולות תקשורת בסיסיות למשך שלושה ימים מלאים רצופים. גם המספרים מספרים סיפור מעניין: סוג זה של מערכות היברידיות מהוות כיום כמעט מחצית (כ-41%) מכלל ההתקנות הסולריות החדשות באזורים בעלי סיכון גבוה לשרפות. ממשלות מקומיות לקחו על עצמן עדכון תקני בנייה, בעוד שחברות ביטוח מציעות דירוגים טובים יותר לנכסים עם אפשרויות חשמל גיבוי, ומייצרות מה שרואים רבים כמצב של ניצחון-ניצחון הן לבטיחות והן לחסכונות ארוכי טווח.

שאלות נפוצות

למה מערכות אנרגיה סולאריות נכבות במהלך הפסקות חשמל?

מערכות אנרגיה סולאריות המחוברות לרשת נכבות במהלך הפסקות חשמל כדי למנוע זרימת חשמל חזרה לקווים לא פעילים, ובכך מבטיחות את בטיחותם של עובדים בשירותי החשמל. פעולה זו מתאפשרת באמצעות מנגנון ביטחון הידוע בשם הגנה נגד איילנדינג (anti-islanding protection).

האם מערכות סולאריות יכולות לפעול באופן עצמאי במהלך הפסקות?

כן, מערכות סולאריות עם ממירים יוצרים-רשת ואחסון סוללות יכולות לפעול באופן עצמאי במהלך הפסקות. מערכות אלו יכולות ליצור רשת מיקרו, המאפשרת להן לספק חשמל למתקנים חיוניים גם כאשר הרשת הראשית אינה פועלת.

מה היתרונות של מערכות סולאריות היברידיות?

מערכות סולאריות היברידיות משלבות חיבור לרשת, איחסון סוללות ובקרת חכמה, מה שמאפשר להן לשמור על אספקת חשמל במהלך הפסקות. מערכות אלו מציעות אמינות ועצמאות גדולות בהשוואה למערכות סולאריות סטנדרטיות המחוברות לרשת.

איך סוללות סולאריות מספקות חשמל גיבוי?

סוללות סולאריות מאחסנות את עוצמת העיבarin שנוצרת במהלך היום לשימוש בלילה או במהלך הפסקות. הן נדלקות אוטומטית כאשר אספקת החשמל הראשית נכבה, ומספקות חשמל לפריטים חיוניים כמו מקררים וציוד רפואי.