מערכות סולאריות לייצור אנרגיה בגגות וחזיתות מבנים
מה בסקירה:
- אנרגית השמש – משאב זמין שאינו מנוצל כראוי
- כלים ופרמטרים לבדיקת כדאיות כלכלית
- דוגמאות לבחינת עלות תועלת בהתבסס רק על הכנסה ישירה
- יתרונות ותועלות בעלות ערך "ירוק" בהתקנת מערכות סולאריות
- יחס לתקנים וחשיבות הנושא
- בחירת מערכת לפי אפשרויות ואופי הפרויקט
- צעדים בדרך להקמת מערכת סולארית מניבה
- טיפול ותחזוקה מינימלית
סקירה זו נכתבה על ידי צוות אוסטרליץ אדריכלות, המעניקים יעוץ בנושא מימוש פוטנציאל אנרגיה מתחדשת למגוון פרויקטים,
וכן בסיוע של חברת "קדמה סולארי", המבצעת תכנון והקמה של מערכות סולאריות בכל היקף
אנרגית השמש – משאב כלכלי שאינו מתכלה
האנרגיה שמקורה באור השמש היא הבסיס לקיומנו כבני אדם. לפני כמה עשרות שנים בני אדם הצליחו לפתח קולטים שיודעים להמיר את האור לחשמל ו/או לחימום מים בצורה יחסית יעילה. הטכנולוגיות האלו הולכות ומשתכללות כל העת ויכולת יצור האנרגיה למטר מרובע של קולטים משתפרת.
יש שתי טכנולוגיות של פאנלים לקליטת אנרגית שמש ויצור אנרגיה:
- מערכות תרמו-סולאריות המנצלות את השמש ליצירת חום (דוגמת קולטים המחוברים לדודי שמש).
- מערכות פוטו-וולטאיות (PV) שבפאנלים שלהן מותקנים מאות תאים הבנויים משילוב מתכות וסיליקון. כשכמוקרנת על התאים האלו קרינה אלקטרומגנטית (אור), הם ממירים את האנרגיה לזרם חשמלי (ישר) שמועבר דרך ממיר לרשת החשמל (בזרם חילופין).
לאחרונה מתפתחות גם מערכות המשלבות את שתי הטכנולוגיות בפאנל אחד וכך מייצרות גם חשמל וגם מים חמים. את האנרגיה הנוצרת בכל סוגי המערכות, ניתן להזרים לשימוש מיידי (למשל בחיבור לרשת החשמל או הזרמת מים חמים לצריכה). במקרים רבים אחרים יש לאגור את תוצרי המערכות הללו במערכות אגירה ולהשתמש בהן בעת הצורך. הפתרון הטכנולוגי המוביל לאגירת חשמל הן סוללות חשמליות והפתרון לאגירת חום (כדוגמת דודי מים חמים) הוא בנוזל או מסה תרמית אחרת, לעיתים נעשית גם אגירת קור.
עקב אי ההתאמה בין השעות בהן זורחת השמש והשעות שבה נדרשת כמות האנרגיה בפועל, מאות חברות בעולם עוסקות כיום בפיתוח אמצעי אגירה במגוון טכנולוגיות. ככל שאלו יפותחו ויוזלו, כך יתפתח גם עולם האנרגיות המתחדשות בכלל והשימוש באנרגיית השמש בפרט.
כלים ופרמטרים לבחינת כדאיות כלכלית
כיום ההשקעה במערכות סולאריות היא אחת השקעות המניבות והמשתלמות ביותר. מנגנון ההכנסה מיצור חשמל מאנרגית שמש מבוסס בדרך כלל על 'מכירה' שלו לחברת החשמל בתעריף קבוע מראש בהסכם שנחתם בינה לבין בעל המערכת ל-25 שנים. בנוסף לכך ישנן עוד תועלות כלכליות עקיפות שניתן להעריך כחלק מהתחשיב. אלו הם הפרמטרים שלפיהם יש לבחון בעת הערכת כדאיות התקנת מערכת, ביניהם:
- הכנסה ישירה מניצול שטחי מבנה וסביבתו הקרובה – גגות, חזיתות מבנים ושטחי חניה – שכיום כמעט לא מייצרים הכנסות.
- אפשרות אגירת אנרגיה ושימוש בה בשעות שבהן תעריף החשמל יקר (לבעלי מונה תעו"ז).
- פוטנציאל התייעלות אנרגטית מהצללת מבנה והקטנת צריכת מיזוג אויר בימים חמים.
- הצללת אלמנטים במבנה מקטינה הוצאות על בלאי מבנה ועל תחזוקת הגג. חשיפת מבנים הבנויים מחומרם כמו בטון, חומרים אקריליים, יריעות בטומניות, חומים פולימריים, צבעים וכדומה לקרינת השמש (בעיקר UV), מאיצה את הבלאי שלהם ויוצרת מפגעים מסוגים שונים שיש להם עלות מצטברת של תחזוקה וחידוש לאורך זמן.
בדיקת עלות תועלת צריכה להיעשות ברמה השנתית, כלומר הערכת סך הייצור (קוט"ש לשנה), מוכפל במחיר המכירה לחברת חשמל בהסכם מולה = סך הכנסות השנתי מהמערכת. לפי סך ההכנסות השנתי, ניתן לראות כמה שנים צריכה לעבוד המערכת כדי לכסות את עלות ההקמה שלה (זמן החזר השקעה).
דרך נוספת לבחון את ההשקעה, היא היציבות שלה והתפוקה על הכסף המושקע. מערכת סולארית היא השקעה יציבה למשך 25 שנה (חברת החשמל מתחייבת בחוזה לרכישת החשמל), והחישוב מראה תשואה של בין 12%-18% על השקעה במערכות ביתיות ועד 24% למערכות מסחריות גדולות. ככל שמערכת סולארית היא בהספק גדול יותר (יותר פאנלים), כך ההכנסה ביחס להשקעה עולה, התשואה עולה בהתאמה והחזר ההשקעה קצר יותר.
ככל הידוע לנו, אין עוד השקעה יחסית מובטחת לטווח כה ארוך שגם מניבה תשואה כה גבוהה. גם אם בוחנים רק על פי החזר השקעה באחוזים לעומת השקעה באפיקים בנקאיים סולידיים אחרים, וכל זה עוד לפני שדיברנו על הערך הסביבתי והחברתי של 'השקעה ירוקה'.
דוגמאות לבחינת עלות תועלת בהתבסס רק על ההכנסה הישירה
מערכת ביתית על גג מבנה (מערכות עד הספק של 22.5 קוט"ש):
| מאפיין | נתון |
| שטח גג דרוש | 60 מ"ר ומעלה |
| תמורה עבור קוט"ש (תלוי בתעריף רשות החשמל שעל פיו נחתם החוזה) | 0.48 ₪ |
| אחוז תשואה | 12% עד 18% |
| עלות עם ובלי מימון בנקאי* (קיימים מסלולי הלוואה מותאמים להכנסות מייצור המערכת) | עלות של 60-100 אש"ח עלות כולל מימון (10 שנים): |
| החזר השקעה | 6-8 שנים |
| עלות מערכת** | 60-100 אש"ח |
| הכנסה שנתית | ₪7,000-₪15,000 |
**הערה – לתנאי מימון וקבלת הצעה יש לפנות לבנק, מובאים כאן נתונים משוערים מתוך היכרות עם השוק (נכון לשנת 2023).
מערכת מסחרית על גג מבנה (מערכות מעל 22.5 קוט"ש ועד 1,000 קוט"ש)
מאפיין | נתון |
שטח גג דרוש | 60 עד 120 מ"ר |
תמורה עבור קוט"ש (תלוי בתעריף רשות החשמל שעל פיו נחתם החוזה) | ₪0.45 |
אחוז תשואה | 14% עד 20% |
החזר השקעה | 5-7 שנים |
עלות מערכת** | ₪100,000-₪1,000,000 |
הכנסה שנתית | ₪15,000-₪150,000 |
**הערה: עלות מערכת בפועל על פי הצעה פרטנית לפרויקט מחברה המבצעת התקנות. יש לעדכן את כלל הערכים על פי ההצעה בפועל.
אנרגיה ירוקה מהשמש
ישראל שטופת שמש רוב ימות השנה ובכל זאת רק חלק קטנטן משטח המבנים הפוטנציאלי מנוצל ליצור אנרגיה. כיום, בהתאם להסכמים בינלאומיים ויעדים של הממשלה, המעבר למקורות אנרגיה מתחדשים מקבל חשיבות עליונה וזוכה לתמריצים כחלק מההיערכות להפחתת שינויי אקלים.
להתקנת מערכות סולאריות מגוון יתרונות ותועלות בעלות ערך "ירוק", ביניהן:
אנרגית השמש היא אין סופית במונחים אנושיים וזמינה לשימוש, לעומת דלקים אחרים (דלקים פוסיליים) שכמותם בכדור הארץ מוגבלת והם נמצאים עמוק באדמה.
שימוש באנרגיה המבוססת על שריפת דלקי מאובנים דוגמת: פחם, נפט, וגז, מזהם את הסביבה, פולט גזים רעילים לאטמוספירה יחד עם כמות גדולה של גזי חממה (כגון CO2) שהיו קבורים במעמקי האדמה מיליוני שנים. במאה האחרונה, עם הוצאת הדלקים ממעמקי האדמה ושריפתם על ידי האדם, גזי חממה אלו נפלטים אל האטמוספירה ומשנים את הרכבה.
הפקת חשמל בשריפת דלקים בהיקף גדול מובילה להקמה של תחנות ייצור חשמל בעלויות של מליארדי שקלים. תחנות אלו, מעבר לעלותן הרבה, מהוות מפגע סביבתי (תופסות שטח ויוצרות זיהום), במיוחד באיזורי ביקוש צפופים כגון רצועות חוף בהם גם קיים ריכוז האוכלוסייה ורוב ביקושי החשמל.
אובדן חשמל בהולכה בכבלים אינו זניח. מדובר בבזבוז רב של אנרגיה ובנוסף יש עלות לתשתיות הובלת חשמל ותחזוקה שלהן.
בתכנון נכון של מיקום המערכות, הן יכולות לשמש כאלמנט הצללה על קיר, מרפסת, גג או חניה וכן הצללה לשטחי גינון או חקלאות (שימושים משולבים). הצללה כזו היא יתרון בולט באקלים הישראלי.
לאור היתרונות המפורטים ועוד, פרויקט המשלב מערכת סולארית, יזכה בניקוד בתקני בנייה ירוקה וכן בתקן הישראלי לבנייה ירוקה (ת"י 5281) לפי סעיף 1.2.3 (אנרגייה מתחדשת באתר). הניקוד יתקבל על פי גודל המערכת: 1 נק' למערכת בגודל 10 קו"ט ועד ל– 4 נק' עבור מערכת של 40 קו"ט ומעלה*.
*הערה: ההכרה בכלל הניקוד היא תלוית הפרויקט, השיטה והחומרים שעושים בהם שימוש בפועל. הבקשה לניקוד תוגש על ידי יועץ בנייה ירוקה ומתן הניקוד בפועל כפוף לשיקול דעת מכון ההתעדה לתקינה ירוקה, המידע המובא הינו בגדר המלצה והצגת פוטנציאל בלבד ואינו מבטיח קבלת ניקוד כלל.
יחס לתקנים וחשיבות הנושא, קישור לכתבות
רשויות וגופים המעודדים התקנת מערכות סולאריות
ראה דוגמת עיריית תל אביב אשר מעודדת הקמת מערכות סולאריות בשטחה
בשנים האחרונות עיריות החלו להכניס הנחיות לעידוד וביצוע הכנות להתקנת מערכות סולאריות. למשל, בשנת 2019 עיריית תל אביב פרסמה מסמך הנחיות לביצוע הכנות למערכות סולאריות במבני ציבור בתחומי העיר.
כמו כן, העירייה השיקה את פרויקט "על גגות תל אביב", פרויקט המעודד שימוש באנרגיה סולארית על גגות בנייני העיר. הפרויקט כולל מיפוי של 3,000 גגות ברחבי העיר ומעודד תושבים להתקין באמצעות ייעוץ, מדריכים מפורטים, הפצת רשימת ספקים במחירים כדאיים וכן סיוע כלכלי.
חובה בתקנות התכנון והבנייה
תקנות התכנון והבנייה (תכן הבנייה) (תברואה), תש"ף – 2019 – מערכות חימום מים והפקת אנרגיה בבניין מגורים – תקנה 24 (תיקון).
פרסום ותיקון תקנה 24 יצר חובה לשימוש באנרגיה מתחדשת / חסכונית לחימום מים בבנייני מגורים (לא רק דוד שמש כפתרון). במצב זה, ניתן לשלב משאבות חום לחימום מים ולנצל את שטח גגות המבנים לייצור חשמל סולארי.
המצב לפני ואחרי חקיקת התקנה לבנייני מגורים לחימום מים:
| לפני התיקון | אחרי התיקון – תקנה 24 (החל מ- 02/02/2020) |
בניין שאינו רב קומות | חובה להתקין מערכת סולארית לכל הקומות |
|
בניין רב קומות | חובה רק ב– 7 הקומות העליונות |
הערות:
* מערכת תרמו סולארית לפי ת"י 579.
** משאבת חום לפי ת"י 6226 ו-ת"י 16147.
*** 1,897,500 ק"ק היא תפוקה ממוצעת שנתית של דוד שמש בקיבולת אוגר מים 150 ליטר.
**** תנאי נוסף:
לבניין שאינו רב קומות:
תותקן מערכת שתפיק לפחות 1,897,500 ק"ק לשנה או 2,206 קוט"ש לשנה לכל דירת מגורים מאנרגיית שמש , רוח או חום שיורי.
לבניין רב קומות:
תותקן מערכת שתפיק לפחות 66,000,000 ק"ק לשנה או 76,744 קוט"ש בשנה לשימוש הבניין מאנרגיית השמש, רוח או חום שיורי.
תנאים ומדדים מחייבים למערכות סולאריות ומתקינים
קיימים מגוון תקנים והליכים בירוקרטיים מחייבים שיש לעמוד בהם בעת התקנת מערכת סולארית, רוב החברות הרציניות מישרות קו עם דרישות אלו על הנייר וגם בפועל.
- אישור מכון התקנים לסחורה.
- תכנון והחתמת תכנית ע"י מהנדס חשמל.
- בדיקה ע"י בודק חשמל סוג 2 או 3.
- הגשת מסמכים לקבלת אישורים ע"י חברת החשמל ורשות החשמל.
- אישור לעבודה בגובה לכל העובדים שעולים על הגג ועבודה עם קסדה, רתמה, נעלי עבודה, בגדים זוהרים וכלל נהלי הבטיחות.
- שירותים של ממונה בטיחות כולל ועד בטיחות.
- ביטוח לכלל העובדים ולתכולת העבודה (כולל קבלנים במידת הצורך).
טיפ!
דרך טובה לבדוק חברה היא לשאול על ממונה הבטיחות שלה ולהבין אם הוא באמת עושה ביקורות פתע, פגישות, יעוץ וכדומה. אצל חברות רציניות זה קורה אפילו על בסיס שבועי.
בחירת מערכת לפי אפשרויות ואופי פרויקט
בשוק קיימים סוגים שונים של מערכות אנרגיית שמש היכולות לספק תועלת ליזם / דייר, ביניהם:
צעדים בדרך להקמת מערכת סולארית מניבה
רב הצעדים המוצגים להלן מבוצעים על ידי החברות המתקינות ועל חשבונן אך היזם / בעל המבנה צריך לוודא שהוא מקבל את כל המידע ושנעשו כל הבדיקות כדי לאפשר לו החלטה מושכלת:
חשוב לוודא שהשטח מסוגל לשאת את משקל המתקנים הסולאריים ושהמפנה שלו נהנה משעות שמש רבות ככל הניתן (מפנה דרומי). במקרה שמדובר בגג ציבורי או בבית משותף, חשוב לוודא כבר בשלב מוקדם מי הבעלים של השטחים המשותפים, כיצד יחולקו ביניהם הרווחים וכן לקבל הסכמות של דיירים או גורמים המוסמכים לאשר את ההתקנה ברכוש המשותף.
מתוך חשבון זה ופריסת הצריכה על גבי חודשי השנה וסך הכמות השנתית הנצרכת ניתן לחשב את גודל המערכת הכדאי ביותר, כלומר שזמן החזר ההשקעה בה סביר וכלכלי, המודל הכלכלי ופוטנציאל ההכנסה וכן את תכנית ההתקנה בהתאם למצב בשטח. כיום ניתן להתקין מערכת גם בבתים משותפים בהסדר מיוחד עם וועד הבית. יש צורך בחשבון חשמל פעיל נפרד מחשבונות הדירות הפרטיות עליו יבוצע חיבור המערכת ואליו יועבר זיכוי כספי בגין החשמל המיוצר.
החברות המתקינות את המערכות מבצעות בדרך כלל ללא עלות בדיקת מצב והיתכנות תכנית להתקנה של מערכת ובהתאם מציגות את השטח שבו יותקנו מערכות אנרגיה ומה התפוקה השנתית הצפויה מהם.
המחיר יקבע לפי גודל השטח המותקן ורמת היצור של הפנלים (גודל המערכת מוצג לרוב בקילו-וואט מותקן) ומורכבות ההתקנה.
התכנון, הוצאת היתר, ההתקנה וחיבור למערכת חשמל הם באחריות החברה המתקינה. היא גם זו שתיתן אחריות להתקנה ולפנלים (אחריות יצרן). מרבית החברות הסולאריות מעניקות אחריות של 20 שנים לפחות לתפוקת הפאנלים ולפחות 10 שנים למוצר עצמו. בנוסף, ניתן לבטח את הפאנלים מאסונות טבע, גניבות ועוד. רשות החשמל מתחייבת לתשלום בגין החשמל המיוצר למשך 25 שנה ממועד ההתקנה.
לאחר השוואת מחירים יש לבחור בקבלן ביצוע מקצועי, בעל ניסיון וותק בהתקנה המעניק גם מחירים כדאיים וליווי מלא. חברות רבות קמו ונפלו לאורך השנים – כאשר חברה פושטת רגל אין למעשה כתובת לקבלת אחריות במקרה תקלה. לכן, יציבות ואמינות החברה חשובה ביותר.
החברה המבצעת מגישה את הבקשה להיתר, מסדירה החיבור גם מול חברת החשמל – כך שאין צורך להתעסק בבירוקרטיה בכלל. לרוב מעדיפים להתקין מערכות במבנים שיש להם כבר אישור אכלוס וחיבור קבוע לרשת החשמל, עם זאת, ניתן כיום במקרים מסוימים להתקין גם במבנים שאין להם טופס אכלוס
לאחר החיבור ואישור שלה ע"י חשמלאי מוסמך מול חברת החשמל, המערכת פעילה, יוצרת חשמל ומניבה הכנסה. התגמול מחברת החשמל לייצור (לפי התעריפים שבהסכם ההתחברות) מקוזז מהחשמל שהמבנה צורך, כך שחשבון החשמל קטן. לעתים אפילו היצור עולה על הצריכה ואז נרשם זיכוי שנצבר לטובת בעל חשבון החשמל.
נספחים: מימון, מיסוי ומסלולי ליסינג והשכרה
למי שאין את ההון הדרוש או שלא מעוניין להשקיע את סכומי הכסף הדרושים במערכת הסולארית, קיימים מסלולי מימון מותאמים המוצעים על ידי הבנקים עבור התקנת מערכות סולאריות.
אפשרות נוספת להימנע לחלוטין מהשקעה כספית והלוואה, היא השכרת הגג כמו שהוא לחברה שתציב על חשבונה את המערכת הסולארית ותשלם את דמי השכירות עבור השטח לבעל הנכס. באופן כזה, בעל הנכס יכול להנות מהכנסה משכירות בלי צורך להשקיע כלל מכספו וללא התחייבות להלוואה.
למערכות ביתיות שההכנסות מהמערכת עבורן אינן עולות על כ- 24,000* ₪ ללא מע"מ (מערכות ביתיות אינן עוברות את ההכנסה השנתית הזו), קיים פטור מלא ממס על הרווחים. לגביי מערכות גדולות יותר שהן מסחריות, קיימים מסלולים של מס מופחת. ניתן לקבל מידע נוסף מהחברה המבצעת את ההתקנה עוד בשלב התכנון של המערכת והצגת המודל הכלכלי.
*הערה: גובה התקרה מתעדכן מעת לעת על ידי רשות החשמל.
טיפול ותחזוקה מינימלית
עם הפעלת המערכת בעל המבנה או בעל חשבון החשמל מקבלים חיבור לאפליקציה שמקבלת תשדורת קבועה מהממיר. האפליקציה מאפשרת לדעת בכל רגע נתון את היצור ואפילו איזה אזורים בגג פועלים יותר או פחות וכמובן אם יש תקלה ופנל מסוים אינו מייצר כראוי ניתן לראות זאת בתצוגה. נתונים אלו מאפשרים זיהוי תקלות וקריאה לחברה לשרות.
ככל שהפאנלים נקיים יותר, כך הייצור טוב יותר. בתקופת הקיץ הישראלי מומלץ על ידי חברות סולאריות לשטוף את הפאנלים 3-4 פעמים, מומלץ במים מסוננים ללא אבנית (מי אוסמוזה או מים מזוקקים שהם רכים). ניתן לרכוש חבילת תחזוקה וניקיון מהחברה הסולארית.
מאחר ומדובר במתקן המחובר לרשת החשמל הארצית, חברת החשמל שומרת לעצמה את הזכות לדרוש בדיקות תקופתיות על ידי חשמלאי בודק (פעם בכמה שנים) להמצאת אישור תקינות. הפאנלים והממירים נחשבים כרכיבים אמינים שלא נוטים להתקלקל, רוב החברות מעניקות אחריות של מעל 10 שנים לממיר ולפאנלים ומעל 20 שנים לתפוקת הפאנלים.
