ניטור ותפוקות מערכות סולאריות

בשיח המלווה את עולם המערכות הסולאריות נוכח מאוד הנושא של ההקמה, רכש הציוד, מחיר ההתקנה וכו'. זה נובע מהתפיסה הרווחת בציבור שההתקנה הינה ההוצאה הגדולה ביותר בחיי המערכת, וכי טיב תפוקת המערכת לאורך חייה תלויה בעיקר בטיב הרכיבים, התכנון ההנדסי והבניה. זו תפיסת עולם נכונה רק בחלקה. בפועל, עלויות התחזוקה לאורך שנות חיי המערכת (20-25 שנה) הינן גבוהות מאוד, ואילו ההשפעה של איכות התחזוקה על תפוקות המערכת אינה נופלת מההשפעה של איכות ההתקנה, אלא להיפך, פעמים רבות אף עולה עליה.

למרות שהטכנולוגיה הסולארית הפוטו-וולטאית הינה אמינה מאוד, לא ניתן לקבל תפוקות טובות ממערכת סולארית בלי שגרה של תפעול ותחזוקה. זה נובע ממספר סיבות:

1. את הפאנלים הסולאריים יש לנקות מלכלוך ואבק ללא קשר לתקינות המערכת.

2. תקלות מזעריות כמו קפיצת מפסק או נתיך יכולות להשבית מערכת שלמה עד גילוין.

3. יש לבצע פעילות של תחזוקה יזומה (משמרת) במערכת.

4. וכמובן יש לתקן תקלות (תחזוקת שבר).

המשותף לכל אלה – הצורך לראות את ביצועי המערכת באופן מקוון (On-line). ליכולת הזו קוראים ניטור (באנגלית – Monitoring) ולה מוקדש המאמר הנוכחי.

מהו ניטור מערכת?

מערכות ניטור הן מערכות מחשב המשמשות לצורך פיקוח, שליטה ואיסוף נתונים בתעשייה. מערכות אלה מנטרות ושולטות על תהליכים בתחום התעשייה, התשתיות וניהול מתקנים.

באנגלית הן נקראות .SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition

בתחום המערכות הסולאריות מערכת הניטור מאפשרת לנו לראות את נתוני הייצור של המערכת הסולארית באופן מקוון דרך מסך המחשב/הטאבלט/הטלפון החכם.

ראשית, הבה ונלמד איך מועברת תמונת הניטור מהמערכת אלינו.

כבר למדנו במאמר על הממירים הסולאריים כי הממיר הוא הרכיב שיוצר את תמונת הניטור ושולח אותה אלינו. ואכן, בתוך הממיר יש לא רק את רכיבי ההמרה מ- DC ל- AC, ולא רק את רכיבי האופטימיזציה של ייצור ה- DC, אלא גם רכיבים שמאפשרים לאגור את נתוני הייצור ולהזרים אותם לרשת האינטרנט.

יש שם שני רכיבים עיקריים:

1. אוגר המידע (Data Logger) שאוגר את המידע על הייצור שהממיר אוסף מכרטיס ההספק המרכזי שלו ומחיישנים שונים שמותקנים בתוכו (טמפרטורה, מצב הרשת וכיוצ"ב).

2. כרטיס תקשורת (Comm PCB) שמאפשר לממיר לקבל ולמסור מידע לרשת האינטרנט.

לכן, כל ממיר חייב להיות קשור לרשת האינטרנט (או ע"י כבל תקשורת, או ע"י מודם ויפי, או ע"י מודם סלולרי). ממיר שאינו קשור לרשת האינטרנט לא יכול למסור ולקבל מידע מהרשת וכמובן לא יכול לתת תמונה ניטור בכלל.

איך נוצרת תמונת הניטור ואיך אנו יכולים לצפות בה?

הממיר שולח לרשת נתונים שמקודדים באופן דיגיטלי – זה רצף של אפסים ואחדים. כדי לראות מזה תמונת ניטור אנחנו צריכים שיעשו עבורנו 2 דברים:

1. שהנתונים יגיעו לשרת כלשהו שבו הם יהפכו לתמונה של הניטור (ע"י פענוח ועיבוד תמונה).

2. שאנו עצמנו נוכל להיכנס אל אותו שרת דרך פורטל אינטרנטי (פורטל הינו "שער" שאפשר להיכנס לתוכו ע"י הזנת קוד משתמש וסיסמה) ולראות את המידע שנמצא בו.

את הפורטל הזה אנחנו יכולים לקבל בשתי דרכים:

1. או ע"י חברת הממירים עצמה.

2. או ע"י ספקי פורטלים צד ג', ז"א חברות שיודעות לקבל מהממיר (שלא הן יצרו) את המידע הגולמי, לפענח אותו וליצור תמונת ניטור, ולתת לנו פורטל שנוכל להיכנס אליו ולראות את תמונת הניטור.

3. 
   

הרוב המוחלט של הלקוחות הפרטיים נוטה להשתמש בפורטלים של חברות הממירי עצמן. חלקם חינמיים ועבור חלקם יש לשלם דמי מנוי שנתיים (בדר"כ 50-70 דולר או יורו לשנה). האחריות לחיבור התקשורת למערכת ולחיבור הלקוח לפורטל (כולל הדרכה) מוטלת על חברות ההקמה במסגרת הסכם ההקמה (EPC). תוודאו שאתם מקבלים מהן שם משתמש וסיסמה ושאתם נכנסים לפורטל הניטור ללא קושי.

טיפ: חלק מחברות הממירים מאפשרות לקבלני ההקמה והתחזוקה להירשם אצלן כספקי ניטור, כך שהלקוח מקבל את תמונת הניטור בפורטל שיש בו את הלוגו של חברת ההקמה. במקרה כזה חברת ההקמה יכולה לדרוש דמי מנוי עבור פורטל הניטור, גם אם אצל חברת הממירים הוא חינמי. היזהרו מהתרגיל הזה 😊

פורטלי ניטור של צד ג' הם תמיד בתשלום. הם בדר"כ משמשים חברות תחזוקה שיש להן מערכות רבות באחזקה, ולכן גם סוגי ממירים רבים. במקום להשתמש במספר רב של פורטלי ניטור, שכל אחד מהם מעוצב ופועל אחרת, פורטל הניטור של צד ג' מאפשר לחברות האחזקה לבצע ניטור ומעקב אחר כל המערכות שלהן בפורטל אחד בעל ממשק משתמש אחיד. החברות הנפוצות בתחום זה הינן Meteo Control, Solar Log ואחרות.

מה בעצם אנחנו רואים בתמונת הניטור? איך לנטר בפועל את המערכת?

פעולת הניטור באה כדי לוודא שהמערכת מייצרת חשמל בהתאם, או בקירוב, לגרף הייצור היומי הצפוי (המחושב).

מהו גרף הייצור החזוי? המערכת הסולארית מתחילה לייצר חשמל בשעה 06:00 בקירוב, ומסיימת בשעה 18:00 בקירוב, תלוי בעונות השנה וכו'. בין תחילת הייצור היומי לסופו גרף הייצור אינו אחיד: בבוקר הייצור מועט, הוא הולך ומתגבר לקראת הצהריים, בשעות הצהריים הוא מגיע לשיא היומי, והחל משעות הצהריים הייצור נחלש עד לסיומו.

הגרף נראה בערך כך:

בחודשי הקיץ בצהריים סביר שנראה קטימה של הגרף (כפי שנראה בתמונה) בגלל הפער בין הספק הפאנלים להספק הממיר.

זאת אומרת, שנצפה לראות את הגרף הזה כל יום בפורטל הניטור.

אבל כמו שכולנו יודעים, החיים לא נראים כמו בגרפים. בפועל יש סיבות רבות שהגרף לא ייראה ככה, הן בגלל אילוצים אובייקטיביים כמו צל או עננות, והן עקב תקלות טכניות במערכת עצמה.

הבה ונראה מספר תמונות ניטור וננסה להבין מהן האם המערכת תקינה או לא:

כאן אפשר לראות עקומות ייצור חשמל ביום שמשי (כחול), יום עם עננות חלקית (חום), יום עם עננות כבדה (צהוב) ויום גשום (סגול). כמובן שזו אינה בעיה של המערכת הסולארית.

הגרף הזה מראה שהממיר לא "מתעורר" בבוקר. זה מצביע על בעיה של זרמי זליגה בפאנלים.

הגרף הזה מראה הצללה.

והגרף הזה מראה את שינוי גודל עקומת הייצור לפי עונות השנה.

בקיצור – לא פשוט להבין את העקומות הללו ולא פשוט לנתח האם העיוותים בהן נובעים מתקלה במערכת או מגורמים חיצוניים שהמערכת אינה אשמה בהם.

מערכת הניטור של סולאר אדג' (Solar Edge)

בעוד שמערכות הניטור של ממירים רגילים מראות לנו רק את עקומת הייצור של סטרינג שלם, לממירים בעלי אופטימיזציה ברמת הפאנל יש אפשרות להציג ניטור ברמת הפאנל (או 2 פאנלים). כזו היא המערכת של סולאר אדג'. להלן צילום מתוך פורטל הצילום של סולאר אדג':

זו מערכת גאונית, והגאונות שלה הוא בפשטות של ההצגה: במקום גרפי פעמון שדורשים התמחות בפענוח, אנחנו רואים את המערכת (זו תמונה שנוצרת לאחר תהליך שנקרא מיפוי, שקבלן ההתקנה אחראי לו) וכל הפאנלים שלה, כאשר פאנל כחול בהיר = פאנל שמפיק היטב, פאנל כחול כהה = פאנל שמפיק פחות טוב, ופאנל שחור = פאנל שאינו מפיק.

לכן, במערכות שבהן בעל המערכת מתכנן לנטר אותה בעצמו כדאי מאוד להתקין מערכת ממירים של סולאר אדג', בעוד שבמערכות שיש להן גורם מתחזק ומנטר (חברת O&M – Operating and Maintenance) זה פחות חשוב כי לחברות הללו יש את הידע והניסיון הדרושים כדי לבצע את הניטור גם בממירים הרגילים.