‫הפעלה ותחזוקה מערכות ‪PV‬‬ ‫הפעלה ותחזוקה מערכות ‪PV‬‬ ‫מאת דניאל וינלדר‬ ‫יועץ עצמאי‬ ‫סומכים בישראל על אופן ניקוי הפנלים בעזרת‬ ‫הגשם‪.‬‬ ‫מבוא‬ ‫החל משנת ‪ ,1111‬אם בנייתו של השדה הסולארי‬ ‫הראשון‪ ,‬המשיכו יזמים פרטיים לבנות מתקנים‬ ‫סולאריים במדינת ישראל‪ .‬רוב פעולות הבניה‬ ‫התמקדה באזור דרום הארץ‪ ,‬בצפון הנגב ובערבה‬ ‫בעקבות קרינת השמש הגבוה ורצופה לאורך שנה‬ ‫ובעקבות יכולת הכנסת אותה האנרגיה המופקת‬ ‫לרשת החלוקה הארצית של חברת החשמל‪.‬‬ ‫אופן ידני‬ ‫השיטה הידנית היא הנפוצה ביותר‪ .‬כאשר‬ ‫השיטה מורכבת בניגוב של הפנלים לאחר‬ ‫הרטבתם במים מטופלים והסרת לכלוכים‬ ‫נדבקים‪ .‬רמת הניקיון בשיטה זו גבוה מאוד‬ ‫החסרונות הם‪:‬‬ ‫לאחר הכנסתם לניצול של אותם התחנות‪ ,‬היזמים‬ ‫היו דואגים שאותם ציפיות של ייצור חשמל שחזינו‬ ‫בעת תכנון של אותם התחנות יממשו את עצמם‬ ‫ומעבר לכך‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫תהליכי הפעלה ותחזוקה של מערכות נועדו כדי‬ ‫להבטיח שאותה מערכת שנבנתה תמשיך למלא‬ ‫את יעודה בתוך הפרמטרים שנקבעו ותפוקתה כפי‬ ‫שנצפה מראש‪.‬‬ ‫כמות מים גדולה יחסית‪.‬‬ ‫כוח אדם רב יחסית‪.‬‬ ‫איטית‪.‬‬ ‫הפעולה מבוצע ביום בדרך כלל‪.‬‬ ‫אופן אוטומטי‬ ‫קיימים כמה שיטות אוטומטי‪ ,‬לאחרונה חברת‬ ‫ערבה פאוור יחד עם חברת אקופיה הוציאו פטנט‬ ‫של ניקיון שדות סולאריים בעזרות רובוט הנוסע‬ ‫לאורך מסילתם של השולחנות של השדה‪.‬‬ ‫היתרונות של השיטה‪:‬‬ ‫במאמר זה אציין את הפעולות העיקריות לצורך‬ ‫תחזוקה של מערכות סולאריות‪.‬‬ ‫מתקן פוטו‪-‬וולטאית להפקת אנרגיה סולארית‬ ‫מהשמש הוא מזקק חשמל‪ ,‬כלומר נדרשים כמות‬ ‫גדולות של פנלים סולאריים ושטח גדול כדי להפיק‬ ‫כמות מסחרית של חשמל נקי ו"חינם"‪ .‬בוא נראה‬ ‫כמה זה חינם‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫ניקיון פנלים‬ ‫הניקוי הוא יבש ולא דורש מים‪.‬‬ ‫שומרת על רמת ניקיון של שדה אחיד‬ ‫לאורך זמן‪.‬‬ ‫אין צורך בכוח אדם‪.‬‬ ‫מתבצע בלילה‬ ‫רמת תחזוקה של מערכות הניקיון נמוכה‪.‬‬ ‫החיסרון היחידי שיש לה רובוט‪ ,‬שמתקשה להסיר‬ ‫לכלוך אשר נדבק אל הפנלים‪ .‬לכן יעודה העיקרית‬ ‫של מערכת היא באזורים מדבריים‪.‬‬ ‫א ופנים לביצוע ניקיון‬ ‫קיימים ‪ 3‬אופנים של ביצוע ניקיון בשדה סולארי‬ ‫מתי לנקות?‬ ‫‪ .1‬האופן הטבעי‬ ‫‪ .1‬האופן הידני‬ ‫‪ .3‬אופן אוטומטי‬ ‫לפני קבלת המערכת אוטומטית‪ ,‬היינו עוקבים‬ ‫אחרי הביצוע של מערכת ומסתכלים על ה‪trend-‬‬ ‫של ירידת היצור‪ ,‬הפעולה הזו היא מסובכת‬ ‫ואקראית מאוד כי תמיד המערכת נמצאת בנקודה‬ ‫עבודה אחרת ויותר פרמטרים מאשר הלכלוך של‬ ‫עם הפנלים קובעים את הביצועים שלה‪.‬‬ ‫אופן טבעי‬ ‫אין הרבה מה להרחיב בסעיף הזה‪ .‬האופן הטבעי‬ ‫לניקוי פנלים הוא גשם‪ .‬אירועי גשם בערבה אינם‬ ‫תדירים ובנגב רק בחורף בלבד‪ .‬לא תמיד הגשם‬ ‫מבצע את עבדותו נאמנה כי הגשם הראשון ביקר‬ ‫באזור הנגב הוא בוצי ולא מנקה‪ .‬מסקנה‪ ,‬לא‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪1‬‬ ‫רמת הקרינה‬ ‫טמפרטורה‪.‬‬ ‫עונתיות‪.‬‬ ‫פיזור הפרמטרים של אמצעי מדידה‬ ‫הפעלה ותחזוקה מערכות ‪PV‬‬ ‫המערכת בתוספת השארית שהיא מוסיפה על ידי‬ ‫הפעולה שלה בניקיון‪.‬‬ ‫התהליך של הצטברות שכבת לכלוך הפנלים קורה‬ ‫מיד לאחר שניקו אותו והוא תהליך אקראי איטי‬ ‫ובלתי פוסק ירידה של התפוקה מקבלת צורה‬ ‫עקומה הבא‪:‬‬ ‫איור ‪ 1‬ירידה של יצור לאחר ניקיון‬ ‫לאחר מספר ימים נוספים רצוי שוב לנקות‪.‬‬ ‫איור ‪ 2‬רובוט מנקה בקטורה‬ ‫מנהל התפעול נמצא לפני שתי שאלות‪:‬‬ ‫‪ .1‬מתי לנקות שוב פעם‬ ‫‪ .1‬האם הניקיון תחזיק‬ ‫בקרת מדדים‬ ‫מספר פרמטרים מבקרים אותם במשך חיי‬ ‫המערכת לפי הרשימה‪:‬‬ ‫התשובה לשאלה הראשונה הינה תשובה טכנ‪-‬‬ ‫כלכלית‪ ,‬לניקיון יש לה עלויות ויש לה תועלות‪.‬‬ ‫נדרש למצוא את נקודת האופטימום מתי לבצע את‬ ‫הניקיון מבלי לנקות יותר מדי כדי לא לגרום‬ ‫להוצאות תפעוליות מיותרות ולא מעת מדי כי יש‬ ‫הפסד הכנסות‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫לגבי השאלה השני קשה יותר‪ ,‬קיימים הסבירות‬ ‫שלאחר ניקיון של שבוע‪ ,‬מיד לאחר תומה‪ ,‬סופת‬ ‫חול או הובך תגיע לאזור‪ ,‬ביקר בעונות מעבר‪ ,‬לכן‬ ‫מנהל התפעול אמור לעקוב לאחר מזג האוויר‬ ‫ולהעריך האם יש סיכוי סביר שלא תהיה סופת חול‬ ‫לאחר ביצוע הניקיון‪.‬‬ ‫יצור‬ ‫מדדים טכניים‪.‬‬ ‫תקלות‬ ‫איכות החשמל ו‪ PF-‬והגבלת יצור‪.‬‬ ‫יצור‬ ‫ביצור נבדקים שני פרמטרים‪:‬‬ ‫א‪ .‬היכולת ליצור‬ ‫ב‪ .‬התפוקה‪.‬‬ ‫יכולת היצור נבדקת ומנוטרת כל הזמן כאשר‬ ‫המערכת בהפעלה‪ .‬היצור בימים נקיים של עננים‬ ‫ישלו צורה של פונקציה קוסינוס מוזזת כלפי מעלה‪.‬‬ ‫כל דבר הפרעה תוביל לקלקול אותה צורת גל‬ ‫נבדקת‪ .‬הסיבות של הפרעות יכולים להיות רבות‬ ‫כמו עננות‪ ,‬הפרעות ברשת‪ ,‬תקלות וכו‪ .‬במידה‬ ‫שיש תסמינים של ירידה ביצור פועלים מיד כדי‬ ‫לתקן אותה‪.‬‬ ‫יעילות של הניקיון תימדד לאחר בדיקת ביצועים‬ ‫של המערכת ובדיקות ‪ Performance Ratio‬שלה‪.‬‬ ‫שיטה א וטומטי ת‬ ‫השיטה האוטומטית שנבחרה על ידי ערבה פאוור‬ ‫הינה של רובוט המטייל הלוך בשוב על מסילות‬ ‫השולחנות של הפנלים‪.‬‬ ‫המצב שונה בנושא של תפוקה‪ .‬כיוון שתהליך‬ ‫הפקת אנרגיה הינו תהליך של זיקוק חשמל‪ .‬נדרש‬ ‫ציפיות ארוכות על מנת להבין שמשהו לא הולך‬ ‫ככשרה‪ .‬למשל עם ‪ string‬אחד מתנתק ומזג‬ ‫האוויר בעייתי‪ ,‬ייקח כמה ימים לעלות על התקלה‪,‬‬ ‫אומנם ההפסד יחסית זניח אבל המערכת לא‬ ‫נמצאת במיטבה‪.‬‬ ‫בעזרת מנועי הנעה סרוו ומנועי‪ ,‬מערכת הפקת‬ ‫אנרגיה עצמאית אגירתה ומערכת בקרה‪ .‬עגלה‬ ‫בעזרת זוג ציר מלופף בדים מיוחדים המסירים‬ ‫ביעילות את האבק אשר מסתובבים בעזרת מנוע‬ ‫ועלים ויורדים בעזרת מנועי סרוו‪ ,‬מנקה את משטח‬ ‫הפנל‪ .‬יעילות הניקיון הוא כ‪ .69%-‬היתרון של‬ ‫השיטה היא שמשאיר את רמת הניקיון של פנלים‬ ‫כמעת תמיד באותה מידה כל יום‪ .‬השיקול הטכנו‬ ‫כלכלי חייב לכסות את הוצאות התקנה של‬ ‫מדדים טכניי ם‬ ‫‪1‬‬ ‫הפעלה ותחזוקה מערכות ‪PV‬‬ ‫מספר המדדים הטכניים שנבדקים הינם‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.9‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫‪.8‬‬ ‫‪ PR‬ויעילות התחנה‬ ‫קרינת השמש‪.‬‬ ‫צריכה עצמית‬ ‫זמינות וטיב הרשת‬ ‫טמפרטורה‬ ‫‪ .a‬סביבה‬ ‫‪ .b‬רכיבים‬ ‫רמת המתחים‬ ‫עוצמת הזרמים‬ ‫מהירות הרוח וכיוונו‬ ‫המדדים נצברים לצורך ביצוע סטודיו סטטיסטיות‬ ‫של התחנה ולנסות לנבא את התחזיות השנתיות‬ ‫של תפוקות בעתיד של התחנה‬ ‫איור ‪ 3‬צורה של הזרם והמתח‬ ‫הצורה שהתקבלה היא צורה של סינוס מעוות‬ ‫קלות‪ .‬בניתוח הרמוני נמצאו הרמוניות של פחות‬ ‫מ‪ .5%-‬ההתקנים שמלכלכים את הרשת הם‬ ‫הממירים אשר פעולתם המיתוגית לא לינארי‬ ‫מוסיף הרמוניות לרשת‪ .‬בנוסף הרשת בערבה של‬ ‫‪ 33‬קילו וולט המחוברת לאתרים צורכי חשמל בעת‬ ‫התנעתם נצפו ברשת מפלי מתח והפרעות בתדר‪.‬‬ ‫הממירים יכולים להמשיך לעבוד על עוד שאין‬ ‫בריכה של הפרמטרים המוגדרים באמות המידה‬ ‫של רשות החשמל‪.‬‬ ‫תקלות‬ ‫תחנות ה‪ PV-‬מנוטרות על רכיבה ומערכת הבקרה‬ ‫מוציאה התרעה של תקלה כאשר רכיב שלה לא‬ ‫עובד ככשרה או כאשר המכשירים יצאו מהתחום‬ ‫הדינמי שלהם‬ ‫התקלות הנפוצות ביותר שנחשפתי היו על‬ ‫הממירים ביקר בנושא של תקשורת ותחום דינמי‪.‬‬ ‫בעיות כמו הממירים לא מתעורר או שנופל על‬ ‫בעיות כלליות הם נפוצות‪ .‬בדר כלל ביצוע אתחול‬ ‫מחדש פותר את הבעיה‪.‬‬ ‫שליטה על מקדם ההפסק‬ ‫מנהל המערכת דורש כדי לייצב את רמת המתח‬ ‫באזור‪ ,‬שליטה על הספק הראקטיבי‪ .‬שלוש שיטות‬ ‫קיימות על ידי מנהל המערכת כאשר הנפוצה‬ ‫ביותר הוא המקדם ההספק‪ .1‬היחס הקבוע בין‬ ‫ההפסק האקטיבי המיוצר לבין הספק הראקטיבי‬ ‫שנדרש לייצר או לצרוך‪ ,‬מאפשר תכנון יעיל יותר‬ ‫של התחנה ומוגדר היטב‪.‬‬ ‫תקלות נפוצות הם במערכות למיזוג אוויר למי‬ ‫שיש‪.‬‬ ‫איכות החשמל‪ ,‬שליטה על מקדם ההספק‬ ‫ועל היצור‬ ‫איכות החשמל‬ ‫כאשר התחנה מחוברת למתח הגבוה בדרך כלל‬ ‫נקבע מראש מקדם הפסק הנדרש בנקודת החיבור‬ ‫ושינוי נעשה על ידי תאום תפעולי בין מפעיל‬ ‫התחנה לבין מנהל המערכת‪.‬‬ ‫לאחר חיבור השדה הראשון נבדקה הצורה של‬ ‫יצור הגל בנקודה ‪.PCC‬‬ ‫במתח העליון לא נקבע עדיין מדיניות אבל יש יותר‬ ‫קשיים כאשר משלווים קבלים יחד עם ממירים‪.‬‬ ‫בעקבות הדרגה נוספת של שנאי למתח עליון ואופי‬ ‫קשיח של הרשת‪ ,‬עלולים להתפתח מתחים‬ ‫גבוהים בפסי הצבירה של המתח הגבוה‬ ‫‪ 1‬שיטה שניה זה ייצוב רמות המתחים ויצור או‬ ‫צריכה ישירות של אנרגיה הראקטיבית‬ ‫‪3‬‬ ‫הפעלה ותחזוקה מערכות ‪PV‬‬ ‫בניתוח שביצעתי נאלצתי בתחנה של ‪ 41‬מגה וואט‬ ‫לשנות את יחסי השנאה שנקבעו על ידי הקבלן‬ ‫איור ‪ 4‬חישוב מפלי מתח ומקדם הספק‬ ‫חוגי הבקרה הנדרשים בתחנות מסוג זה מסובכים‬ ‫יותר כי נדרש לקבוע ולשמור בצורה אופטימלי את‬ ‫רמת המתח בפס הצבירה של ‪ 14‬קילו וולט‪,‬‬ ‫להכניס את הקבלים בהדרגה ולהראות לתחנה‬ ‫איזה מקדם הספק נדרש‪.‬‬ ‫שליטה על יצור‬ ‫למנהל המערכת יש לו יכולת לשלוט ולהגביל את‬ ‫היצור של התחנה‪ .‬השליטה נעשה על ידי חיבור‬ ‫למערכת באמצעות יחידה קצה רחוקה (‪)RTU‬‬ ‫ומגעים יבשים‪ .‬השליטה נעשה בקפיצות של ‪;1‬‬ ‫‪ 75% ;51% ;15%‬ו‪.111%-‬‬ ‫איור ‪ 5‬התפרצות אש באחד הקופסאות חיבורים‬ ‫מצב של איור ‪ 5‬אין הקושי הוא להפסיק את‬ ‫הזרימה של אנרגיה‪ .‬השריפה פרצה בבית‬ ‫הנתיחים‬ ‫מפעיל התחנה מקבל חיווי כאשר הופעלה‬ ‫ההגבלה של יצור‪.‬‬ ‫בדיקת שנאים‬ ‫בדיקות‬ ‫בדיקת שנאים היא בדיקה שמבצעים אותה פעם‬ ‫בשנה על ידי תחזוקה מונעת ופעם בשלוש שנים‬ ‫על ידי בודק מוסמך‪ .‬קיים קושי באכיפה אחרי‬ ‫הביצוע והעלויות הם גדולות לעומת התועלות וזה‬ ‫תלוי במדיניות של תחזוקה השנאי (שבר או‬ ‫מונעת)‬ ‫קיימים מספר בדיקות שיגרה שיש לבצע למערכת‬ ‫כדי לשמור על הזמינות שלה‪ ,‬על ביצועים שלה ועל‬ ‫בטיחות שלה‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.9‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫בדיקות ‪( IR‬כבלים ופנלים)‬ ‫בדיקות שנאים‬ ‫בדיקות כבלים‬ ‫בדיקות מהפכים‬ ‫חיזוק ברגים‪.‬‬ ‫מזגנים‬ ‫מערכת אבטחה‬ ‫בדיקות כבלים‬ ‫בדיקת בידוד כבלים מתבצע בהתאם לבדיקות‬ ‫שיש לבצע במתקן חשמל על כל המתחים שבו‪,‬‬ ‫מתח גבוה‪ ,‬מחת ‪ AC‬ומתח ‪.DC‬‬ ‫בתחום ה‪ DC-‬נבדקים כל הזמן רמת הבידוד של‬ ‫כבלים כלפי האדמה על ידי משגוח‪ .‬כיון שהמתח‬ ‫ה‪ DC-‬צף ומעל ‪ VDC 111‬נדרש להתקין משגוח‬ ‫למתקן כדי להתריע על בידוד נמוך‪.‬‬ ‫בדיקות ‪IR‬‬ ‫הבדיקות כוללות סריקה על הפנלים ועל סיומות‬ ‫של הכבלים‪ .‬המטרה של סריקה על פנלים הינה‬ ‫לגלות אזורים חמים המעידים על התפתחות של‬ ‫‪ hotspot‬אשר מורדים את התפוקה של הפנל ושל‬ ‫ה‪ string-‬כולו‪.‬‬ ‫בדיקת מהפכים‬ ‫בדיקת המהפכים לעניין תחזוקה דורשת ניקוי‬ ‫מסננים של המאוררים‪ ,‬החלפת מאוורים לאחר‬ ‫מספר שעות עבודה לפי יצרן‪ ,‬החלפת קבלים‬ ‫וחיזוק ברגים לפי תמונות ה‪IR-‬‬ ‫בדיקות הסיומות של כל הכבלים חשובה לא פחות‬ ‫מכיוון עלול להתבצע את התופעה הבאה‪:‬‬ ‫‪4‬‬ ‫הפעלה ותחזוקה מערכות ‪PV‬‬ ‫חיזוק ברגים‬ ‫מדובר על חיזוק ברגים של הפנלים‪ ,‬הפנלים‬ ‫נמצאים תחת עומסים של רוחות משתנים‪ ,‬רעידות‬ ‫וכוחות מתפתחות ופעם שנה נדרש לבדוק‬ ‫מומנטים על הברגים‪.‬‬ ‫ניתן לבדוק במדגם עם רמת סמך לפי מדינות‬ ‫וחשיפה לכשל או ניתן לבדוק את כולם‪ .‬מקובל‬ ‫לבצע מדגם המהווה שגיאה מכסימלית של ‪.5%‬‬ ‫מזגנים‬ ‫לתחנות שבהם יש מערכות מיזוג אוויר נדרש‬ ‫לבצע את הפעולות של תחזוקתם לפי הוראות‬ ‫היצרן הכוללת בדיקת לחצים‪ ,‬החלפת‪ /‬ניקוי‬ ‫מסננים‪ ,‬מילוי זג לפי הצורך‬ ‫מערכות אבטחה‬ ‫הם לא חלק של המערכת היצור אבל הם חלק חיוני‬ ‫כדי לשמור על המתקן בשלמותו‪ .‬נדרש לבצע‬ ‫בדיקות על תקינותו‪ ,‬כיולים‪ ,‬בדיקת מצלמות‪,‬‬ ‫הפעלת צופרים‪ ,‬בדיקות גדרות ואמצעי גילוי‬ ‫והתרעות‪ ,‬בדיקות מערכות הקלטה‪.‬‬ ‫‪5‬‬