מדוע ניתוח ביצועים כמותי למערכות פוטו-וולטאיות מבוזרות הוא בגדר חובה?

הערכת ביצועי מתקנים פוטו-וולטאיים חיונית כדי להבטיח תפעול מיטבי של המתקנים וכן לצורך עמידה בהיתכנות פיננסית. זה רלוונטי לכל קנה מידה - על הספקטרום הרחב מגודל ביתית ועד לשדות סולאריים עצומים. תחום שלם של מתמטיקה יישומית התפתח כדי לטפל בבעיה זו, כאשר מספר חוקרים עוסקים באופטימיזציות של מודלים כדי למצוא את הכלים והמודלים הטובים ביותר להערכת ביצועים פוטו-וולטאיים. יש מגוון כלים למשימה - כגון חיישני מזג אוויר באתר, חישת לוויינים וכן תחנות מזג אוויר אזוריות - כולם משמשים למעשה לחישוב ביצועי סולאריים ברמות שונות של דיוק.

איור 1. מפת הערכת הביצועים מבוססת על עבודתם של SunSpec Alliance ואוניברסיטת סן חוזה סטייט (2014).

הרמה הבסיסית של הערכת ביצועים עבור מתקנים סולאריים פוטו-ווטאיים יכולה להתבצע עם כלים נפוצים - סקירה ידנית של מד תפוקה של ממירים או מד אנרגיה של חברת חשמל והשוואת הקריאות עם ממוצעים חודשיים היסטוריים של אותה מערכת. לחלופין, ניתן ליצור אמת מידה עצמאית טובה יותר להערכת ביצועים חודשית באמצעות מודל ביצועים (עם כלי מידול כגון PVSyst, PVWatts, PVSol ואחרים). טכניקות הערכה אלו מציעות בדרך כלל דיוק של 15-20% ברזולוציה חודשית וכ-10% דיוק ברזולוציה שנתית - מה שנחשב מספיק עבור דוחות כספיים. טכניקה לא מתוחכמת נוספת היא מדידת הספק שיא יומי של המערכת (דרך פשוטה למדידת Power Performance Index או PPI) - זו יכולה לספק אומדן הוגן של ביצועי המערכת במהלך החודש ברמת דיוק של כ-15%, אך ניתן אפילו לנצל אותה לרזולוציה יומית במקרים רבים, אם כי עם דיוק נמוך עוד יותר. שיטות אלו מהוות מעין סטנדרט תעשייתי לתחום ההתקנות הביתיות והמסחריות הקטנות בשל עלות נמוכה ופשטות ומספיקות לדוחות פיננסיים בסיסיים, אך לא לדרישות תפעול ותחזוקה מקצועיות.

הרמה המתקדמת של הערכת ביצועי מתקנים סולאריים יכולה להיות מושגת רק עם כלים חיצוניים בתור אמת מידה. אלה יכולים להיות חיישני מזג אוויר באתר, לוויינים או חיישני מזג אוויר אזוריים. ניתן להשתמש בכולם לחישוב מדדי ביצועים כולל יחס ביצועים (PR), מדד ביצועי הספק (PPI) ומדד ביצועי אנרגיה (EPI), אם כי ברמות דיוק משתנות. בעוד חיישני מזג אוויר באיכות גבוהה באתר יכולים לאפשר דיוק של 5% ברזולוציה יומית (עם תיקון לטמפרטורה), חיישני מזג האוויר והלוויינים מאיכות הנמוכה יותר מאפשרים להגיע לדיוק של רק כ-10%. תחנות מזג אוויר אזוריות עשויות להיות אפילו פחות מדויקות, אך יש לשים לב שהמספרים הללו הם עבור רזולוציה יומית המאפשרת תפעול ותחזוקה מקצועיים.

רמת המומחים של הערכת ביצועי מתקנים פוטו-וולטאיים מושגת באמצעות חומרה איכותית עבור חישת מזג אוויר בשילוב עם כלי תוכנה מקצועיים, תוך שימוש באלגוריתמיקה קניינית ולעתים קרובות גם בינה מלאכותית. החומרה מכוילת כראוי פיזית וגם מתוקנת עם תוכנה בזמן אמת, כדי להגיע לרמת דיוק של 2-5% ברזולוציה היומית. כלים מתקדמים כאלה הם רגישים ביותר ומאפשרים לגלות אפילו חריגות קלות במתקנים סולאריים בזמן אמת. הבעיה היחידה של פתרון ברמה גבוהה זו היא העלות, הדורשת גם חומרה יקרה וגם תוכנה מקצועית.

איור 2. אינדקס ביצועי אנרגיה המדוד באמצעות טכנולוגית סנסורלס, ששימש לזיהוי אירוע הכתמה כימית, שאשר לא ניתן לזהות באמצעות חיישני קרינה באתר. המדידה היא של מערכת פוטו-וולטאית 150 קו"ט באזור תעשייתי, במהלך ואחרי אירוע הכתמה כימית שהמשפיעה על הפאנלים.

סולטל שמחה לקחת חלק במאמץ הגלובלי לייעל ייצור וניצול אנרגיה סולארית עם טכנולוגית סנסורלס למדידת משתנים סביבתיים וביצועים סולאריים ועם מדד "תקינות" (Intactness) שפותח במיוחד לצורך מדידת ביצועים ספציפיים לאתר. טכנולוגית אל-חישה מאפשרת להחיל הערכת ביצועים כמותית על כל מתקן פוטו-וולטאי ללא צורך בהתקנת חיישני מזג אוויר חיצוניים, ומאפשרת הערכה למדד ביצועי אנרגיה (EPI), מדד ביצועי הספק (PPI), מדד כיסוי אבק (SR) ומדד הזמינות. מדד התקינות הוא למעשה גישה כמותית מעולה להערכת ביצועים סולאריים, המשלבת הן הערכה טכנית של מצב רכיבי המערכת והן אינדיקטורים כמותיים לביצועים תלויי מזג אוויר. מדובר בהרבה יותר דיוק ממודלים פשוטים של ביצועים חודשיים המבוססים על ממוצעים עונתיים (שיש להם סטייה בינונית של ±20% עקב שינויים במזג האוויר ואי דיוקים במודל) ואף יש למדד התקינות עדיפות ברורה על מדדי ביצועים אחרים המשמשים בתעשיית האנרגיה המבוזרת.

כך, הטכנולוגיה של סולטל מאפשרת ליישם את שיטת האלגוריתם היעיל למתקנים פוטו-וולטאיים ביתיים ומסחריים עם רמת אי ודאות של 2-6%. המשמעות היא השגת דיוק מדידה של 94-98% בביצועים וכך יכולת אוטומציה תעשייתית מיטבית, דירוג עדיפויות כמותי וחיזוי תחזוקתי ברמה זהה ליכולות ציוד מדידה מתקדם שנמצא בשימוש בשדות הסולאריים.

מתקיני מערכות סולאריות, ספקי אנרגיה וספקי שירות ניהול נכסים - מעוניינים בטכנולוגיה מתקדמת לניתוח כמותי של ביצועי מערכות סולאריות ללא צורך בהתקנת חומרה? מלאו פרטים לקבלת הדגמה ונחזור אליכם בהקדם.