מערכת תשתיותכדי להתמודד עם ירידת התעריף ועדיין לשמור על כדאיות כלכלית, היזמים חייבים להעלות את נצילות המערכת עד כמה שאפשר. הפתרון הטבעי להגדלת הנצילות הוא השימוש במערכות עקיבה.
בעקבות האור: טכנולוגיות עקיבה סולאריות בדרך לגריד פאריטי
מערכת עקיבה סולארית של חברת אורמש – צילום: משה גורפינקל
מאת: ד"ר משה גורפינקל
השוק הפוטוולטאי מחובר הרשת בישראל נמצא כעת בעיצומו של מהפך. מאז החלה ההסדרה הראשונה בשנת 2008 , הרוב המוחלט של ההספק המותקן היה בעיקר על מערכות קטנות המוצבות על גגות בתים פרטיים ומבנים מסחריים. התהליך שהחל בשנה שעברה עם חיבורה לרשת המערכת הקרקעית הבינונית הראשונה בקטורה צפוי להמשיך ולגדול והשנה נתחיל לראות עוד ועוד מערכות קרקעיות קטנות, בינוניות ואולי אף גדולות מותקנות ומחוברות לרשת. במקביל לעלייה בגודל המערכות המותקנות, אנחנו חווים ירידה עקבית בתעריף המכירה של החשמל. המגמה הזו צפויה להימשך ולהגיע למצב של Grid Parity (ייצור חשמל נקי במחיר תחרותי) בשנתיים הקרובות.
כדי להתמודד עם ירידת התעריף ועדיין לשמור על כדאיות כלכלית, היזמים חייבים להעלות את נצילות המערכת עד כמה שאפשר. הפתרון הטבעי להגדלת הנצילות הוא השימוש במערכות עקיבה. מערכות אלו אמנם מייקרות את עלות הקנייה של המערכת, אבל תורמות לשיפור ניכר בתפוקת המערכת של עד 45% והן מחזירות את ההשקעה בזמן יחסית קצר. בעידן ה- Grid Parity, בו מחיר החשמל אינו תלוי מכסות ומוגבל ל- 20 שנה, זמן פעולת המערכת מוגדר כ- 30 ואפילו 50 שנים. במודל כזה, ברור לחלוטין שההשקעה הראשונית במערכת העקיבה היא זניחה לעומת התוספת בהכנסות המערכת במשך עשרות שנים. יתרון גדול נוסף של מערכות העקיבה הוא שיפור גדול באמינות ההספקה של מערכות פוטוולטאיות. אחד הטענות נגד שילוב של מערכות פוטוולטאיות הוא שהתפוקה מהם לא קבועה ולאו דוקא מתאימה לצריכה. השימוש במערכת עקיבה גורם לתפוקה קבועה במשך כמעט כל שעות האור.
תנועת השמש בשמיים
האנרגיה האצורה בקרינת השמש המגיעה אל הקרקע, משתנה במשך היום ובמשך השנה. הסיבה לשינוי היא השפעת האטמוספירה שמסביב לכדור הארץ על קרינת השמש. מולקולות הגזים הנמצאים באטמוספירה (אוזון, חנקן, חמצן, פחמן דו-חמצני וכו') משמשים כמסננת עבור אורכי גל מסוימים. ככל שהדרך של קרני האור באטמוספירה ארוכה יותר עד לקרקע, כך יותר אנרגיה אובדת כתוצאה מסינון זה. זו הסיבה לכך שהשמש נראית "צהובה" בצהרי היום כאשר היא הכי גבוהה בשמיים וקרני האור עושים את הדרך הכי קצרה לקרקע ואילו קרוב לשקיעה, היא נראית כמעט "כתומה", כאשר קרני האור עוברים דרך ארוכה פי שלושה. מאותה סיבה אנרגיית קרני השמש נמוכה יותר בחורף, אז השמש נמוכה יותר בשמיים, מאשר בקיץ.
למרות כל זאת, למעט שעות הזריחה והשקיעה, ברוב שעות היממה וימות השנה האנרגיה המגיעה לקרקע די קבועה. לעומת זאת תפוקת מערכת פוטוולטאית משתנה באופן קיצוני במשך היום. הסיבה לכך מוסברת בצורה גיאומטרית פשוטה בתמונה 1. בגלל שקרני השמש אינם בדיוק מאונכים כלפי משטח הפאנל, השטח האפקטיבי של האור הפוגע בפאנל שווה לשטח הפאנל כפול קוסינוס הזווית. כתוצאה מכך, תפוקת מערכת פוטוולטאית סטטית יורדת בצורה מהירה לאחר צהרי היום ומתקבלת העקומה הגיאוסיאנית המופיעה בתמונה 2. המטרה של שימוש במערכות עקיבה היא לאפס את הפרש הזויות בין קרני השמש למשטח הפאנלים ול"רבע" (מלשון ריבוע) את העקומה.
סוגי מערכות עקיבה
את מערכות העקיבה ניתן לחלק לשלושה סוגים עיקריים לפי הציר על בסיסו המערכת עוקבת אחר השמש.
סוג א' – מערכת עקיבה חד צירית עונתית: במערכת זו, זווית ההטיה של הפאנל מן הקרקע (באנגלית inclination ) משתנה במהלך השנה לפי גובה השמש בשמיים. בד"כ המערכות הללו אינן ממונעות והשינוי של הזוית נעשה באופן ידני. לכן, תדירות השינוי היא נמוכה ונעה בין פעמיים בשנה עד לפעם בחודש. השיפור המתקבל בתפוקת המערכת הוא עד כ- 6% בחישוב שנתי. מערכות אילו אינן פופולריות במיוחד בגלל השיפור הנמוך יחסית בתפוקה, והפעולה הידנית המסובכת יחסית הנדרשת. כמו כן, המרחק הפיזי בין שורות הפאנלים מגביל מאד את טווח הזוויות שניתן להגיע אליהם.
סוג ב' – מערכת עקיבה חד צירית: במערכת זו הפאנלים מתכווננים לכיוון השמש במהלך היום ממזרח למערב, כאשר זווית ההטיה (inclination) שלהם נשארת קבועה. מערכות אלו בד"כ מונעות ע"י בוכנה המסובבת את הפאנלים על ציר במהלך היום כך שיעקבו אחר מיקום השמש. השיפור המתקבל בתפוקת המערכת הוא עד 25% בחישוב שנתי. מערכות עקיבה אלו הן הפופלריות ביותר בגלל השיפור הגבוה בביצועי המערכת והפשטות היחסית שלהן. ניתן להתקין מערכות חד ציריות גם על גבי גגות.
סוג ג' – מערכת עקיבה דו צירית: במערכת זו הפאנלים עוקבים אחר השמש במהלך היום ומשנים גם את זווית ההטיה (inclination) שלהם ואת האזימוט שלהם. משטח הפאנל תמיד נמצא מאונך לקרני השמש. מערכות אלו בד"כ מונעות ע"י שני מנועים, בוכנה המשנה את זווית ההטיה ומנוע סיבובי המשנה את האזימוט. השיפור המתקבל בתפוקת המערכת הוא עד 45% בחישוב שנתי. מערכות עקיבה יקרות ומסובכות יותר מהמערכות החד ציריות.
שיטות בקרה ממוחשבות לתוצאות אופטימליות
בעולם קיימים שני סוגים של בקרים למערכות עקיבה. הבקרים הללו הם המוח של מערכת העקיבה וקובעים את כיוון הפאנלים בכל רגע ביום. הסוג הראשון הוא בקרים המבוססים על מידע גאוגרפי ואלגוריתמי מחשב. מערכות אלו פועלות בחוג פתוח, כלומר אינם זקוקים לכל מידע חיצוני מחיישנים. עבור כל פרויקט, לאחר קבלת המידע הגיאוגרפי המדויק של הטרקר כולל הגופים המצלילים באזור, נכתב אלגוריתם מחשב הקובע את כיוון הפאנלים בכל רגע נתון ועל פיו פועלים מנועי המערכת. החיסרון של בקרים אלו הוא שכל שינוי באתר, דורש תכנות מחדש של הבקר. בנוסף, אם הקרקע או עמוד הטרקר ישנו את מיקומם במשך הזמן, אפילו במעט, הביצועים של המערכת ייפגעו. הסוג השני של הבקרים הוא בקרים המבוססים על חיישני אור. מערכות אלו פועלות בחוג סגור, כלומר הנתונים מהחיישנים חוזרים אל הבקר וגורמים לשינוי בכיוון הפאנלים עד לקבלת תוצאה אופטימלית. החיסרון של מערכות אלו הוא שהם יותר מסובכים (עוד רכיבים). בתחום של מערכות מרכזות, בו יש חשיבות עליונה לדיוק המערכת, כל הבקרים הם מבוססי חיישנים, אך בתחום המערכות הפוטוולטאיות הרגילות אין העדפה לסוג מסוים.
הטרקרים הגדולים בישראל
התקנת מערכות סולאריות על גבי מערכות עקיבה, מעלות את רמת הסיבוכיות של ההתקנה בסדרי גודל. אם עד היום, סף הכניסה לשוק הזה היה מאד נמוך וכל בעל מקצוע עם קצת יוזמה פתח חברת התקנות, בעידן מערכות העקיבה המצב הפוך לחלוטין. בתחום זה נדרשים יכולות וכלים הנדסיים בתכנון ובהתקנה. בגלל המחיר הגבוה של המערכות והחשיבות של ההתקנה הנכונה להגדלת אורך החיים של המערכת, אין ליזמים מקום לטעויות. כדי לתת מענה לביקוש הצפוי להתקנת מערכות קרקעיות ומערכות עקיבה, אורמש קיבלה החלטה אסטרטגית למנף את הניסיון הרב שלה בתכנון והתקנת מערכות על גבי גגות ולתפוס נתח נכבד גם משוק הציוד וה- EPC למערכות הקרקעיות.
לאחרונה, בשיתוף עם היזמית הסולארית סאן-עד (בבעלות יורם זמוש), שכרה אורמש שטחי קרקע וגג בקיבוץ עין צורים והקימה פרויקט בן 110 קילוואט בקיבוץ עין צורים הכולל בתוכו 44 קילוואט המותקנים קרקעית על גבי מערכות עקיבה דו ציריות. טרקרים אלו הם הגדולים ביותר עד היום שהותקנו בישראל. כדי למקסם את נצילות המערכת, הותקנו פאנלים מתוצרת חברת סולאר אנרטק, בעלי נצילות גבוהה במיוחד של 15.7%. כתוצאה מכך, על כל טרקר ניתן היה להתקין 11 קילוואט. המערכות הקרקעיות הותקנו בחצר מפעל ולכן כדי למנוע הצללות אפשריות הותקנו הטרקרים על גבי עמודים בגובה 8 מטר.
הכותב הוא מנכ"ל אורמש אחזקות, המספקת שירותי פיקוח, תכנון ו- EPC ומשווקת פאנלים, מערכות עקיבה וציוד נלווה למערכות סולאריות
יורם שלום רב!
שמחתי לפירסום שלכם אורמש על מערכת טרקרים P.V שהותקנה בעין צורים.
זאת התפתחות חשובה לענף אם תצליחו לשכנע את בעלי הרשיונות להתקין עם מערכת עוקבת שמש.
למיטב ידיעת טרקר דו צירים יכול להוסיף עד 35% .
ואשמח אם תעדכן אותי מאיפה הנתון על 45%.
אנחנו מפתחים דגם נוסף, שאיננו מצויין בסקירבה הטכנולוגית שלכם –
לטרקר דו צירי מלבני שעשויים להיות לא יתרונות משמעותיים
ביחס לטרטר דו ציר שאותו התקנת בעין צורים.
אשמח להוסיף מידע בנושא: * טרקר שאנחנו מפתחים מדגם "שמשןן עלים"
כו גם על המוצר שלנו – מערכת לניקוי משטחים סולאריים
שיצאנו איתו לשוק במרץ . טכנולוגיה שעשויה להיות מאוד מתאימה גם
לפעולה על טרקרים
גיורא גלילי – מנכל סטפי פיתוח בע"מ
מפתחי "דויד המבריק בישראל" –
כנף נוצות מתניעת חכמה להברקת משטחים סולאריים
054-6741404
שלום גיורא,
אשמח מאד לשמוע על המוצרים שאתם מפתחים.
אם נוכל לרכוש מערכות מתוצרת הארץ, זה באמת יהיה רווח כפול. גם עזרה לסביבה בייצור חשמל נקי וגם עזרה לתעשיה הישראלית.
דרך אגב, הנתון של ה-45% או 35% הוא תלוי בהצבה הפיזית של הטרקרים. ככל שהם רחוקים יותר אחד מהשני, כך ההצללה ההדדית בינהם קטנה יותר ואפשר להגיע לתפוקות גבוהות יותר.
בברכה,
ד"ר משה גורפינקל
03-6860862
מערכת חכמה ויעילה יותר.
אני נסעתי לעין צורים במיוחד על מנת לראות את המערכת הזו.
ישר כח משה!
מה נשמע ערן!
היית אומר לי שאתה מגיע והייתי עושה לך סיור מודרך.
בפעם הבאה שאני שם, אני קורא לך לבוא איתי.
משה
שלום,
הטראקרים הללו הינם הגדולים ביותר עבור FPPV.
לMST טראקר מפלצתי של 50קילוואט וזנית עם 16קילוואט CPV CHP.
הנצילות האמיתית החשובה מגולמת ב LCOE, levelised cost of energy
ככל שאנחנו מתקרבים יותר לגריד פאריטי , בעיקר כתוצאה מירידה דרסטית מעלות ראשונית של הרכיב שבזמנו היה היקר ביותר – הפאנל, ההצדקה הכלכלית והסרבול העסקי לעקיבה עם חלקים נעים עבור פאנלים שטוחים – להערכתי תפחת.
אשמח לדעת שאני טועה ולקבל כאן תחשיב בסיסי עבור עלות התועלת , שבעלות העודפת של מערכת עם עקיבה לעומת מערכת KISS סטטית כאשר מחיר לKWp פאנל יורד לחצי דולר לוואט-שיא בFPPV.
מערכות עקיבה הופכות למשתלמות יותר ככל שמחיר המערכות יורד? ההיגיון דווקא הפוך, כפי שניתן לראות מביצועיהן הפיננסיים של החברות להתקנת מערכות עקיבה בעולם ומהסכנה שלהן לפשוט רגל בעתיד הקרוב (סכנה שמציבה בספק את קניית המערכות מהן גם כיום, עקב החשש של חוסר אפשרות תמיכה בעתיד).
מחיר מערכות העקיבה נותר קבוע (מאחר ומחירי מנועים וברזל לא הוזלו בעקבות הוזלת מחירי הסיליקון). דבר זה הופך את עלות מערכת העקיבה לנתח יקר יותר בחישוב הכלכלי הכללי של המערכת, ולכן מוריד את הכדאיות של התקנת מערכת עקיבה.
תוספת התפוקה, של כ-35%, היתה קיימת גם בעבר, ולכן עד לפני כשנתיים מערכות עקיבה היו יחסית פופולריות, גם בהתקנות גדולות. עם ירידת מחירי הפאנלים חלה ירידה חדה בהתקנת מערכות העקיבה, בגלל שתוספת התפוקה לא מצדיקה את תוספת המחיר.
אלא אם תחול הוזלה ניכרת בעלויות העקיבה או עלייה ניכרת בעלויות הרכיבים האחרים, העקיבה הופכת יותר ויותר ל"שוק נישה" נדיר, מאחר וכיום משתלמת התקנת מערכות עקיבה רק במקרים הבאים:
1. התקנה של פאנלים בנצילות גבוהה במיוחד ללא אפשרות רגולטורית להפחתת ההספק הכולל של המערכת, כפי שקורה עם ההתקנות הקרקעיות הגדולות של סאנפאוור, שם הדרך היחידה להצדיק את המחיר היקר של הפאנלים היא בהתקנת עוקבים (חד-ציריים, של סאנפאוור).
2. התקנות באזורים בהם נדרשת שימוש כפול בקרקע ואין אפשרות (פיזית או רגולטורית) להתקין מערכות נייחות, כגון גדות של בריכות מים גדולות, משקים חקלאיים בהם יש הגבלה על התקנת מערכות נייחות, גגות של חניונים גדולים וכד'.
3. במצבים בהם לא ניתן לשכפל את ההשקעה ע"י התקנת מערכות נוספות ולא קיימות אפשרויות השקעה נוספות כדאיות יותר. במקרים אלו, התקנת מערכות עקיבה תוריד את ה-IRR של המערכת, אך עשויה להגדיל את התשואה הכוללת ("כסף לכיס") ולכן עשויה עדיין להיות משתלמת במקרים מאוד ספציפיים.
מערכות עקיבה הן עולם הולך ונעלם בגרמניה, איטליה וספרד, ובהחלט יתכן שעתידן מאחוריהן.
שלום אורן
כתבת יפה אבל זה עדיין לא עונה על השאלה הבסיסית.
נתחיל מהמקרה בסיס של ROI לפני התכלס של הIRR
אם הדלטא על המחיר של המערכת עקיבה לעומת מערכת סטטית, מחזיר את עצמו בROI של פחות מהROI של המערכת הסטטית, אז הממוצע ROI על כל המערכת יורד, ואז אפשר להתחיל לחשוב על כדאיות כלכלית – במקרים המאוד ספציפיים או לא מאוד ספציפיים או לא – זה לא משנה כרגע.
אני רוצה לראות תחשיב או CASE STUDY למקרה אחד הכי פשוט
יש למישהו?
באמת כבוד להיות חלק מדיון מעמיק כמו זה שקורה פה.
כולם כאן צודקים.
הסיה שלדעתי לפחות מערכות עקיבה כן מקרבות את הגריד פאריטי, היא בגלל המודל הפיננסי השונה לחלוטין של מערכות גריד פאריטי.
בעידן הסובסידיות, אורך חיי המערכת נקבע לפי אורך חיי הסובסידיה (20 שנה במקרה של ישראל). אבל בתכלס, המערכות האלו יעבדו ויעבדו טוב גם 30, 40 ו-50 שנים.
לכן, מה שמקבל משקל רב יותר, הוא לא זמן החזר מינמלי (שבאמת נפגע מהתוספת בעלות המערכת) אלא התשואה העודפת הגבוהה במשך עשרות שנים, הרבה אחרי שהמערכת כבר החזירה את עצמה. מדובר על עשרות אחוזים וזה לא מעט בכלל.
לדעתי בעידן הגריד פאריטי, המשקיעים חייבים להתרגל לזמני החזר ארוכים יותר, אבל רווחים קבועים למשך זמן רב הרבה יותר. בעצם התחום עובר מלהיות השקעה מסוכנת, או ספקולטיבית, להשקעה בתחום בוגר, יציב ובטוח.
אם יש לך פיתרון לגג רעפים עם שיפוע מזרח ומערב , אשמח לשמוע על כך ,תודה
מתעניין מערכת עקיבה