הממיר (או המהפך) הסולארי הינו אחד משני החלקים העיקריים במערכת הסולארית. בניגוד לפאנלים, שיש להם תפקיד אחד והוא להמיר את אור השמש לזרם חשמלי, לממיר יש מגוון של תפקידים שעליהם נעבור במאמר זה.
ככלל, ניתן לומר כי הממיר הוא "המוח" או "החלק החושב" של המערכת הסולארית, ומכאן חשיבותו החורגת בהרבה ממחיר הרכישה שלו.
בעוד שהפאנלים, שהם ללא עוררין החלק היקר ביותר במערכת, אחראים על ייצור הכוח, הממיר אחראי על המיקסום (ההשאה) של הכוח והעברתו היעילה לשעון ולרשת. בלעדיו אין כל ערך לייצור החשמל בפאנלים.
הממיר מאפשר לנו לנטר (מאנגלית – Monitoring) את המערכת, קרי לראות את ביצועיה באופן מקוון (On-line), ובכך הוא מאפשר לנו לראות בכל רגע נתון אם המערכת שלנו תקינה או לא. סוגיית הניטור היא חשובה מאוד ונעמוד על משמעויותיה במאמר זה.
סוגיה נוספת שנעמוד עליה היא הממירים של חברת סולאר אדג' (SE). נבחן את הטכנולוגיה שלהם, את האופן שבו הם בנויים, את היתרונות היחודים שלהם ואת סוגי המערכות שהם מתאימים להן.
תפקידי הממיר
להמיר זרם ישר (DC) לזרם חילופין (AC)
לטייב את הזרם והמתח כך שיתאימו לדרישות של רשת החשמל
למקסם (מלשון מקסימום) את ההספק המיוצר בפאנלים
לאפשר לנו לראות את נתוני הייצור ושאר הנתונים של המערכת – ניטור
לסייע לנו בהגנה ובבטיחות - במקרים של אש או התחשמלות
זרם ישר (DC) וזרם חילופין (AC)
זרם חשמלי הוא זרם של אלקטרונים חופשיים במוליך. במידה מסוימת ניתן להשוות זרם חשמלי לזרם מים, שהוא זרם של מולקולות של מים בצינור. אבל בניגוד למים בצינור, זרם חשמלי יכול לנוע בשני אופנים: הוא יכול לזרום לכיוון אחד בלבד, ואז אנו קוראים לו זרם ישר (מאנגלית DC – Direct Current), והוא יכול להפוך את כיוון זרימתו הלוך וחזור מספר פעמים בשניה, ואז אנו קוראים לו זרם חילופין (מאנגלית AC Alternative Current). אגב, למספר חילופי הכיוון בשניה אנחנו קוראים תדר.
לזרם חילופין יש יתרונות רבים בכל מה שקשור למערכת הולכת וחלוקת החשמל (רשת החשמל). קל יותר לייצר אותו באמצעות טורבינות, קל יותר לשנות את המתח שלנו בשנאים, קל יותר להוליך אותו למרחקים. לכן כל עולמנו בנוי מיצרנים וצרכנים של זרם חילופין, למעט שני דברים: סוללות ופאנלים סולאריים. שני אלה הם התקני DC. לא נוכל לעשות שימוש בפאנלים סולאריים אם לא נדע להפוך את הזרם הישר שהם מפיקים לזרם חילופין. זה התפקיד של הממיר הסולארי: להפך את הזרם הישר שמפיקים הפאנלים הסולאריים לזרם החילופין של הרשת ושל הבית. אך עוד לפני כן יש לממיר הסולארי תפקיד חשוב מאוד: לבצע אופטימיזצייה להספק ה- DC המיוצר ע"י הפאנלים. בשפה מקצועית זה נקרא "אופטימיזציית DC".
כשנופל על הפאנל הסולארי אור, הוא מייצר חשמל. למעשה, הוא מייצר גם זרם וגם מתח. הזרם והמתח הם צורות הצגה שונות של אותה תופעה פיזיקלית שנקראת חשמל. המכפלה שלהם זה בזה נותנת את ההספק, שזה בעצם הערך שאנחנו מוכרים לחח"י. אנחנו רוצים הספק גבוה ככל האפשר, כדי שנוכל למכור לחח"י כמה שיותר "סחורה". מסתבר, שהפאנל יכול לייצור ערכי זרם ומתח שונים מאותה כמות של אור, אבל ערכים שונים של זרם ומתח נותנים תוצאות שונות של הספק – מאותו אור! זאת אומרת, הפאנל כשלעצמו לא מבטיח לנו ייצור הספק אופטימלי מאור נתון. הוא זקוק לסיוע חיצוני כדי לעשות זאת.
אפשר לדמות ולאמור שהפאנל הוא "שריר" בלי "שכל". ז"א שהוא יכול לייצר אנרגיה, אבל הוא לא יודע לעשות זאת נכון, או באופן אופטימלי. זה נובע מהעובדה שהפאנל הוא רכיב חומרה שאין בו תוכנה.
אם נשרטט את כל הקומבינציות של זרם ומתח שפאנל מסוים יכול ליצור מאור מסוים נקבל גרף שנקרא "עקום הזרם-מתח", באנגלית I-V Curve:
עקום הזרם-מתח הוא הקו האדום. הקו הכחול מציין את ההספק המיוצר ע"י הפאנל. ניתן לראות כי יש נקודת שיא-הספק אחת, המסומנת בראש הגרף הכחול ב- Pmp. האותיות MP עומדות מול Maximum Power, או ההספק המקסימלי. בגרף האדום אנו רואים את הנקודה הזו ב"ברך". נקודה זאת נקראת על ידינו MPP (Maximum Power Point).
אנחנו רוצים שכל פאנל יהיה תמיד בנקודת ה- MPP על מנת שייצר את מקסימום ההספק ויניב לנו את מקסימום ההכנסה הכספית. את המטלה הזו מבצע הממיר ע"י רכיב פנימי בתוכו שנקרא MPPT (Maximum Power Point Tracker), או בעברית העוקב אחר נקודת ההספק המקסימלית.
למעשה הממיר אינו מבצע את העקיבה אחר נקודת ההספק המקסימלית אצל כל פאנל בנפרד, אלא על סטרינג של פאנלים בלבד. ז"א הממיר לא יכול לתת "יחס אישי" לכל פאנל אלא לנהל את הפאנלים בקבוצות של 17-19 פאנלים.
זה נובע ממגבלות תקציב בכמות רכיבי ה- MPPT שניתן לבנות בממיר, ויש לזה השפעות שליליות עליהן נעמוד בהמשך.
סוגי ממירים - ממירים באים ב- 4 קונפיגורציות עיקריות:
ממירים מרכזיים (Central Inverters)
נעים בגדלים של 0.5-3 מגוואט. משמשים למערכות קרקעיות גדולות
ממירי סטרינג (מחרוזת – String Inverters)
נעים בגדלים של 4-320 קילוואט. בפועל משמשים בעיקר למערכות מסחריות גדולות (מעל 250 קילוואט)
שאין בהן בעיות של זויות לא אחידות או הצללות.
מיקרו ממירים (Micro Inverters)
ממירים קטנים, כל ממיר עבור פאנל בודד. לממירים כאלה יש מספר יתרונות ובהם חוסר צורך לתכנן את המערכת וכן אופטימיזציית DC ברמת הפאנל הבודד. יחד עם זאת זה קונספט יקר והוא לא "תפס" בישראל.
ממירים בעלי אופטימיזציית DC ברמת הפאנל (PLE – Power Level Electronics)
ממירים אלה הם הכלאה מעניינת בין ממירי סטרינג למיקרו ממירים. מצד אחד הם מבצעים אופטימיזציית DC ברמת הפאנל הבודד (או 2 פאנלים). מצד שני את ההמרה מ- DC ל- AC הם מבצעים באופן אחוד בממיר המאגד מספר סטרינגים.
חלוצת השימוש בטכנולוגיה זו היה חברת Solar Edge שמקורה בישראל, והיא הפכה לאחת מחברות הממירים הגדולות בעולם.
ניטור המערכת הסולארית דרך הממיר
המערכת הסולארית זקוקה למעקב ברמה יומית כדי לוודא את תקינותה ואת הזרמת האנרגיה היומית לרשת. מערכת סולארית אינה משחק כדורגל ואין "תוספת זמן פציעות". יום שהפסדת לא חוזר אליך. מכאן החשיבות הגדולה לניטור (באנגלית – Monitoring) יומי קפדני.
הניטור נעשה דרך הממיר. הממיר מקבל את כלל המידע מהמערכת: תפוקת הפאנלים, טמפרטורת הממיר, מצב הרשת, וכיוצ"ב, והוא יכול להעביר אותו אלינו. כדי שנוכל לקבל את המידע מהממיר הממיר חייב להיות מחובר לרשת האינטרנט. חיבור הממיר לרשת האינטרנט נעשה ע"י כבל פיזי, או מודם WIFI, או מודם סלולארי. בכל מקרה, המודמים אינם חלק מהממיר ויש לרכוש אותם בנפרד.
כאשר הממיר מחובר לאינטרנט הוא משדר את המידע על המערכת לשרת של יצרן הממירים. יצרן הממירים מעמיד לרשות הלקוח פורטל (שנקרא "פורטל הניטור") שאליו הלקוח יכול להתחבר עם שם וסיסמה ולראות את תמונת הניטור של המערכת שלו. יש יצרני ממירים שמעמידים את פורטל הניטור שלהם ללקוח חינם אין כסף, ויש כאלה שדורשים על כך תשלום מנוי שנתי (בדר"כ 50-60 יורו לשנה).
כמו כן, מעבר לניטור דרך פורטל היצרן, ניתן גם לבצע ניטור ע"י פורטל של חברת צד ג', שהיא עצמה מתחברת לפורטל היצרן ואילו הלקוח מתחבר לפורטל שלה. חברות כאלו מאפשרות למי שמנטר מערכות רבות עם סוגי ממירים שונים, לראות את המערכות השונות בפורטל אחד ובסביבה אחת, ולא מצריך אותו לעבור בין מספר פורטלים. מערכות הניטור הללו תמיד עולות כסף והן משמשות בעיקר חברות מקצועיות שנותנות שירותי ניטור.
הניטור הוא אחד הדברים החשובים שמבדילים בין הממירים של Solar Edge לבין ממירים רגילים. בממיר רגיל, תמונת הניטור מתקבלת עבור סטרינג שלם כגרף ייצור יומי שצורתו כצורת פעמון. קשה לאדם חסר ידע וניסיון להבין את הגרף הזה. תמונת הניטור של Solar Edge לעומת זאת, נראית כתמונה ממבט על של הפאנלים, כאשר צבע הפאנל מעיד על התפוקה שלו: מכחול בהיר (תפוקה גבוהה ותקינה), דרך כחול כהה (תפוקה נמוכה) ועד שחור (הפאנל לא מפיק). תמונת הניטור הזו מתאפשר עקב היכולת של הממיר לנטר כל פאנל בנפרד. זו שיטה גאונית בפשטותה והיא מאפשרת לכל אדם, בלי שום רקע וניסיון בעולם הסולאר, לנטר ביעילות מערכת סולארית.
אורך החיים וסוגיית האחריות של הממירים
בניגוד לפאנלים, שיש להם אחריות לכל אורך חיי המערכת הסולארית (25-30 שנה), לממירים אין אורך חיים כזה, ובדר"כ נצטרך להחליף אותם פעם אחת לאורך חיי המערכת. במקרים גרועים אפילו פעמיים. הסיבה לכך היא שהממיר הוא מתקן מסובך יותר מהפאנל הסולארי, ויש בו הרבה מאוד אלקטרוניקה ותקשורת שלא יכולות לשרוד שנים ארוכות כל כך.
יצרנים שונים נותנים משכי אחריות שונים לממירים שלהם, אבל האחריות הבסיסית הינה ל- 5 שנים. כיוון שאורך החיים המעשי של ממירים הוא 10-12 שנים, חברות הממירים מאפשרות להאריך את האחריות ל- 10 שנים בתוספת מחיר לא גבוהה (בדר"כ תוספת של כ- 20% על מחיר הקנייה). הרבה פעמים חברת הממירים או המפיץ המקומי כבר משווקים את הממיר עם 10 שנות אחריות, ובכל מקרה, אם הם לא, זה מאוד מומלץ.
היצרנים מאפשרים גם להאריך את האחריות ל- 20 שנה ואפילו ל- 25 שנה, אבל אז היצרן יודע שהוא יצטרך להחליף/לתקן את הממיר במחצית חיי המערכת, ולכן המחיר שנגבה משקלל עלות ממחיר חדש בעוד 10-12 שנים (מהוון להיום). זה מחיר גבוה, בדר"כ תוספת של כ- 80% ממחיר הקנייה. אנחנו לא ממליצים לעשות זאת מכמה טעמים, ובראשם העובדה שאין כאן דיל כלכלי יוצא דופן כי אנחנו באמת רוכשים את הממיר השני במעמד רכישת הממיר הראשון, כיוון שטכנולוגית 20 שנה הן זמן רב מאוד והטכנולוגיה והמחירים יכולים להשתנות מהותית במועד ההחלפה, וגם חברת הממירים ממנה קניתם את האחריות עלולה לעבור מהעולם ונייר האחריות יהפוך לחסר משמעות.
בממירים של Solar Edge שיטת האחריות מעט שונה. לאופטימייזרים יש 25 שנות אחריות, ואילו הממירים מגיעים עם 12 שנות אחריות. את האחריות לממירים ניתן להאריך ל- 20 שנה במחיר נמוך ומשתלם, ולכן כאן מומלץ להאריך את האחריות ל- 20 שנה, מה גם שמבחינה טכנולוגית ממילא לא תוכלו לשלב ממיר אחר במערכת של Solar Edge, ולכן השיקול של טכנולוגיה חדשה/מחיר אחר פחות קיים כאן.