איך להרכיב מערכת סולארית? מדריך טכני מקיף

איך להרכיב מערכת סולארית? מדריך טכני מקיף

מדריך זה מספק סקירה טכנית מפורטת של תהליך הרכבת מערכת סולארית ביתית או מסחרית קטנה המחוברת לרשת החשמל. חשוב לציין כי התקנת מערכת סולארית היא תהליך מורכב הדורש ידע טכני בחשמל, מכניקה ובטיחות עבודה בגובה. מומלץ מאוד לבצע התקנה של מערכת סולארית על ידי צוות מוסמך ומנוסה. מדריך זה נועד למטרות אינפורמטיביות בלבד ואין לראות בו תחליף לייעוץ והתקנה מקצועיים.

שלב 1: תכנון ותכנון הנדסי

השלב הקריטי ביותר לפני תחילת ההרכבה הוא תכנון מפורט והכנה הנדסית:

1. הערכת צריכת אנרגיה: יש לחשב את צריכת האנרגיה הממוצעת של הנכס כדי לקבוע את גודל המערכת הנדרש.
2. בדיקת התאמת המבנה:
   • חוזק מבני: מהנדס קונסטרוקציה חייב לבדוק את יכולת הגג או הקרקע לשאת את משקל הפאנלים, מערכת ההרכבה והציוד הנלווה, כולל עומסי רוח ושלג מקסימליים.
   • שטח פנוי: יש לוודא שיש מספיק שטח פנוי למיקום הפאנלים עם חשיפה אופטימלית לשמש וללא הצללה משמעותית.
   • כיוון וזווית הטיה אופטימליים: יש לקבוע את הכיוון (דרום בחצי הכדור הצפוני) וזווית ההטיה של הפאנלים בהתאם למיקום הגיאוגרפי ולמטרות השימוש (ייצור שנתי מרבי או ייצור מותאם לעונה ספציפית).
3. תכנון חשמלי:
   • גודל המערכת (kWp): קביעת ההספק הכולל של מערך הפאנלים.
   • חיבור הפאנלים בטור ובמקביל (String Design): תכנון מספר הפאנלים בכל סטרינג (שרשרת) ומספר הסטרינגים המחוברים במקביל, בהתאם למפרט הממיר (Inverter). יש להתחשב במתח המקסימלי והזרם המקסימלי של הממיר.
   • בחירת הממיר: התאמת סוג והספק הממיר לגודל מערך הפאנלים ולדרישות הרשת המקומית.
   • חיבור לרשת החשמל: תכנון נקודת החיבור לרשת החשמל הביתית או הראשית, כולל אמצעי הגנה (מפסקים, נתיכים).
   • הגנה מפני ברקים ונחשולי מתח: תכנון מערכת הארקה והתקני הגנה מפני ברקים (Lightning Protection System – LPS) ומגני ברקים (Surge Protection Devices – SPD) בצד ה-DC וה-AC.
   • חישוב אובדני מתח בכבלים: בחירת עובי כבלי ה-DC וה-AC המתאים כדי למזער אובדני מתח.
4. בחירת רכיבים:
   • פאנלים סולאריים: בחירת סוג, הספק ויעילות הפאנלים בהתאם לדרישות התקציב והשטח.
   • מערכת הרכבה: בחירת סוג מערכת ההרכבה (גג שטוח, גג משופע, קרקע) המתאימה לסוג המבנה ולתנאי הסביבה.
   • ממיר (Inverter): בחירת ממיר מרכזי, ממירי סטרינג או מיקרו-ממירים, בהתאם לגודל המערכת, הצללה ודרישות המערכת.
   • כבלים סולאריים (PV Wire): כבלים תקניים עמידים בפני UV ותנאי מזג אוויר קיצוניים.
   • מחברים סולאריים (MC4 או תואמים): מחברים תקניים לחיבור מאובטח ועמיד של כבלי ה-DC.
   • כבל AC: כבל מתאים לחיבור הממיר ללוח החשמל.
   • מערכת הארקה: כבל הארקה, מחברים ואלקטרודת הארקה.
   • אמצעי הגנה: מפסקי DC, מפסקי AC, נתיכים, מגני ברקים.
   • קופסאות חיבורים (Combiner Box): לאיגוד חיבורי הסטרינגים והגנה נוספת.
5. הוצאת אישורים ורישיונות: יש לבדוק את הדרישות הרגולטוריות המקומיות ולקבל את כל האישורים והרישיונות הנדרשים לפני תחילת ההתקנה.

שלב 2: התקנת מערכת ההרכבה

1. סימון מיקום התושבות/מסילות: בהתאם לתכנון ההנדסי, יש לסמן במדויק את מיקום התושבות או המסילות על הגג או הקרקע. יש לוודא מרחקים נכונים בהתאם לגודל הפאנלים ולמערכת ההרכבה.
2. התקנת התושבות:
   • גג משופע: התושבות בדרך כלל מתחברות לקורות הגג באמצעות ברגים ייעודיים. יש להקפיד על איטום נאות סביב נקודות הקידוח באמצעות חומרי איטום מתאימים כדי למנוע חדירת מים. לעיתים משתמשים בתושבות המתחברות ישירות לרעפים.
   • גג שטוח: התושבות יכולות להיות מונחות על משטח הגג ומקובעות באמצעות משקולות (בלוקים מבטון, חצץ) או באמצעות קידוח וחיבור ישיר למבנה הגג (יש לוודא איטום מקצועי).
   • התקנה על הקרקע: הקונסטרוקציה מורכבת בהתאם לתכנון ההנדסי, תוך הקפדה על יציבות וחוזק המבנה. יש לוודא קיבוע יציב לקרקע באמצעות יסודות מתאימים.
3. התקנת המסילות: המסילות מחוברות לתושבות באמצעות ברגים ומהדקים. יש לוודא שהמסילות ישרות ומפולסות כדי להבטיח התקנה נכונה של הפאנלים.
4. הארקת מערכת ההרכבה: יש להאריק את כל חלקי המתכת של מערכת ההרכבה באמצעות כבל הארקה מתאים המחובר לאלקטרודת הארקה או לנקודת הארקה מרכזית של המבנה.

שלב 3: התקנת הפאנלים הסולאריים

1. הנחת הפאנלים: יש להרים את הפאנלים בזהירות ולהניח אותם על המסילות של מערכת ההרכבה. מומלץ לבצע פעולה זו בעזרת שני אנשים לפחות. יש לוודא שהפאנלים מיושרים וממוקמים במרווחים הנכונים בהתאם לתכנון.
2. קיבוע הפאנלים: הפאנלים מקובעים למסילות באמצעות מהדקים מיוחדים (End Clamps ו-Mid Clamps). יש להדק את המהדקים במומנט הנכון לפי הוראות היצרן כדי להבטיח קיבוע מאובטח מבלי לפגוע במסגרת הפאנל.

שלב 4: חיבור חשמלי בצד ה-DC

חשוב מאוד: בשלב זה יש לנהוג בזהירות רבה ולוודא שהפאנלים אינם חשופים לאור שמש ישיר ככל האפשר כדי למנוע יצירת מתח גבוה.

1. חיבור כבלי ה-PV לפאנלים: כל פאנל סולארי מגיע עם כבלי יציאה בעלי מחברי MC4 (זכר ונקבה). יש לחבר את כבלי ה-PV המתאימים למחברים אלה.
2. חיבור הפאנלים בסטרינגים: בהתאם לתכנון הסטרינג, יש לחבר את הפאנלים בטור על ידי חיבור מחבר זכר של פאנל אחד למחבר נקבה של הפאנל הבא.
3. העברת כבלי הסטרינגים: יש להעביר את כבלי הסטרינגים בצורה מאובטחת לאורך מערכת ההרכבה, תוך שימוש באזיקונים או בקליפסים ייעודיים להידוק הכבלים למסילות ולמניעת מגע עם קצוות חדים או תנועה חופשית. יש להקפיד על מרחק סביר מכבלים אחרים וממשטח הגג.
4. חיבור לקופסת החיבורים (Combiner Box): כבלי הסטרינגים מחוברים לקופסת החיבורים. בתוך הקופסה, הסטרינגים יכולים להיות מוגנים באמצעות נתיכים או מפסקי DC נפרדים. הסטרינגים מחוברים במקביל בתוך הקופסה כדי להגדיל את הזרם הכולל.
5. חיבור כבל ה-DC מהקופסה לממיר: כבל DC בעל עובי מתאים מחבר את קופסת החיבורים לממיר. יש להקפיד על חיבור נכון של הפולריות (+ ו-) לממיר.
6. הארקת מערך הפאנלים: יש לחבר כבל הארקה ממסגרת אחד הפאנלים (בדרך כלל הפאנל הראשון או האחרון בסטרינג) למערכת ההארקה של המבנה או לאלקטרודת הארקה נפרדת.

שלב 5: התקנת הממיר (Inverter)

1. בחירת מיקום הממיר: הממיר צריך להיות ממוקם במקום מאוורר, מוצל ונגיש, בהתאם להוראות היצרן. יש להקפיד על מרחק מתאים מחומרים דליקים.
2. קיבוע הממיר: הממיר מקובע לקיר או למשטח מתאים באמצעות ברגים ומתקנים ייעודיים.
3. חיבור DC לממיר: כבל ה-DC מקופסת החיבורים מחובר לכניסת ה-DC של הממיר, תוך הקפדה על פולריות נכונה.
4. חיבור AC לממיר: כבל ה-AC המתאים מחובר ליציאת ה-AC של הממיר.
5. חיבור הארקה לממיר: הממיר חייב להיות מוארק באמצעות כבל הארקה המחובר לנקודת הארקה של המבנה או לאלקטרודת הארקה.

שלב 6: חיבור לרשת החשמל

שלב זה חייב להתבצע על ידי חשמלאי מוסמך בלבד.

1. חיבור הממיר ללוח החשמל: כבל ה-AC מהממיר מחובר למפסק ייעודי בלוח החשמל הביתי או הראשי. יש להתקין מפסק דו-קוטבי מתאים עם הגנה מפני זרם יתר.
2. התקנת מונה דו-כיווני (במידת הצורך): חברת החשמל תתקין מונה דו-כיווני המאפשר מדידה של החשמל הנצרך מהרשת והחשמל המיוצר על ידי המערכת הסולארית המוזרם לרשת (במערכות מחוברות רשת).
3. בדיקות סופיות על ידי חשמלאי מוסמך: חשמלאי מוסמך יבצע בדיקות מקיפות של כל החיבורים החשמליים, הארקה ומערכות ההגנה כדי לוודא שההתקנה בטוחה ותקינה בהתאם לתקנים.

שלב 7: הפעלה ובדיקות מערכת

1. בדיקה ויזואלית חוזרת: יש לבדוק שוב את כל החיבורים המכניים והחשמליים.
2. הפעלת המפסק ה-DC: יש להפעיל את המפסק ה-DC בין הפאנלים לממיר.
3. הפעלת המפסק ה-AC: יש להפעיל את המפסק ה-AC בין הממיר ללוח החשמל.
4. בדיקת פעולת הממיר: יש לוודא שהממיר מתחיל לפעול ומייצר חשמל. הממיר יציג נתונים כגון מתח DC, מתח AC, זרם והספק.
5. ניטור ביצועים: לאחר ההפעלה, יש לעקוב אחר ביצועי המערכת באמצעות מערכת הניטור של הממיר או מערכת ניטור חיצונית כדי לוודא שהיא פועלת כצפוי.

בטיחות:

• עבודה בגובה: יש להשתמש בציוד מגן אישי (רתמות, חבלים) ולהקפיד על כללי בטיחות עבודה בגובה.
• עבודה עם חשמל: יש לנתק את כל מקורות המתח לפני ביצוע חיבורים חשמליים. יש להשתמש בכלי עבודה מבודדים ובציוד מגן מתאים. רק חשמלאי מוסמך רשאי לבצע חיבורים ללוח החשמל ולרשת החשמל.
• תנאי מזג אוויר: אין לבצע התקנה בתנאי מזג אוויר קיצוניים (גשם, רוח חזקה).
• הוראות יצרן: יש לפעול בהתאם להוראות ההתקנה של כל רכיבי המערכת.

תיעוד:

• יש לתעד את כל שלבי ההתקנה, כולל תרשימים חשמליים, מיקום הרכיבים ופרטי יצרן ודגם.
• יש לשמור את כל האישורים והרישיונות הרלוונטיים.

מדריך זה מספק סקירה טכנית מקיפה של תהליך הרכבת מערכת סולארית. ליישום מערכת סולארית בטוחה ויעילה, חובה להסתייע באנשי מקצוע מוסמכים ומנוסים בתחום האנרגיה הסולארית.