هل قررتَ التحول إلى الطاقة الشمسية؟ إنها فكرة جيدة بالتأكيد. الطاقة الشمسية مصدر طاقة مكتفٍ ذاتيًا، ولكن بخلاف مصدر الطاقة الرئيسي، لا يمكنك استخدامها لتشغيل منزلك. نعم، تُحوّل الألواح الشمسية الطاقة الشمسية إلى تيار مستمر، ومعظم الأجهزة غير مصممة للعمل بهذا النوع من الكهرباء. والآن، ماذا؟ لا تقلق، فنظام الألواح الشمسية مزود بعاكس شمسي لهذا الغرض. أنت تعرف العواكس، ولكن ما هي العواكس الشمسية؟ هل تحتاج أيضًا إلى الشمس لتعمل؟ تعرف على هذا وأنواع العواكس الشمسية وغيرها من المعلومات ذات الصلة.
ما هي العاكسات الشمسية؟
في الأساس، العاكسات هي أجهزة تحويل التيار المستمر (DC) إلى تيار متناوب (AC) حتى تتمكن الأجهزة من استخدامها. تستخدم المحولات الكهربائية التقليدية تيارًا مستمرًا من بطارياتها، لكن المحولات الشمسية تختلف قليلًا. تتلقى المحولات تيارًا مستمرًا من الألواح الشمسية التي تحوّل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تؤدي المحولات الشمسية أيضًا نفس وظيفة التحويل، ولكن بدلًا من أخذ التيار من البطاريات، فإنها تغذي البطاريات الشمسية لشحنها.
سواءً كانت البطارية الشمسية متصلة بالتيار المتردد أو المستمر، يُمكن نقل كلا النوعين من الطاقة من عاكس الطاقة الشمسية لشحن هذه البطاريات. ينقل عاكس الطاقة الشمسية التيار المتردد إلى شبكة الكهرباء العامة، ومن هناك يُغذّى الأجهزة المنزلية. في حالة أنظمة الألواح الشمسية غير المتصلة بالشبكة، يُغذّى التيار المتردد مباشرةً من عاكس الطاقة الشمسية إلى الأجهزة.
7 أنواع من محولات الطاقة الشمسية: أي منها يناسب منزلك؟
تؤدي أنواع مختلفة من محولات الطاقة الشمسية نفس الغرض، وهو تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. بناءً على النظام المُقترن بها، هناك ثلاثة أنواع أساسية من محولات الطاقة الشمسية.
1. العاكسات التي تعمل بالبطارية
تشبه عاكسات ثنائية الاتجاه يتضمن شاحن بطارية وعاكسًا. هذا النوع من العاكس الشمسي يحتاج إلى بطاريات للعمل ويمكن استخدامها في أنظمة الألواح الشمسية المتصلة بالشبكة وخارجها. ويتم تحديد ذلك بناءً على تصنيف UL وتصميمها. توفر هذه العاكسات الطاقة الاحتياطية بالإضافة إلى تحويلها.
الفوائد : بفضل هذا، ينخفض استهلاك الطاقة في شبكتك، ويوفر مصدرًا ثابتًا للطاقة. كما يوفر إدارةً للأحمال، وتكلفة تشغيل معقولة، وسهولةً في الصيانة.
2. العاكسون المركزيون
هذه الإصدارات الأكبر من محولات السلسلة أكبر بكثير منها وهي قادرة على دعم العديد من السلاسل على الألواح. في العاكسات المركزية، يتم توصيل سلسلة من الألواح الشمسية معًا في صندوق مجمع، حيث يدخل التيار المستمر من الألواح إلى العاكس. محولات مركزية مناسبة للتطبيقات الكبيرة حيث يتم حصاد الطاقة الشمسية بانتظام.
الفوائد : تتميز هذه المحولات بأعلى سعة، وهي مناسبة لأنظمة المرافق العامة مثل مزارع الطاقة الشمسية. تتراوح سعتها بين 100 كيلوواط وميغاواط. تُدمج المحولات المركزية مع محطة توليد الطاقة، حيث إنها مصممة للتوصيل المباشر بالشبكة. كما أنها أقل تكلفة للكيلوواط، بالإضافة إلى سهولة تركيبها وإدارتها.
3. عاكس ربط الشبكة
هذه العاكسات هي مصممة لتتناسب مع المرحلة مع رسوم المرافق موجة جيبية، وتُستخدم غالبًا في أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة. تُعد محولات الطاقة المتصلة بالشبكة مثالية للتطبيقات السكنية والتجارية والمكتبية، حيث تدعم بسهولة العمليات الصغيرة والمتوسطة الحجم.
يخزن هذا العاكس الطاقة الشمسية الفائضة المولدة في شبكة المرافق. نظام الطاقة الشمسية على الشبكةتعمل شبكة المرافق كبطارية افتراضية، وتُحوّل جميع الطاقة المُخزّنة من عاكس الطاقة الشمسية إلى أرصدة طاقة. يستخدم عاكس الطاقة الشمسية هذه الأرصدة لسحب الطاقة النظيفة من مُزوّدي الخدمات عند الحاجة دون دفع ثمنها فعليًا. إذا لم تُستنفد أرصدة الطاقة الشمسية بنهاية الشهر، فسيتم تعديلها في فواتير الكهرباء الشهرية.
الفوائد : هذا العاكس اقتصادي مقارنةً بعاكسات الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة. لا يحتاج إلى بطاريات، كما أن تكاليف صيانته منخفضة. سهل التركيب والإدارة، مما يجعله الأنسب للأغراض السكنية.
4. العاكسون الهجين
هذه الأنواع من العاكسات الشمسية هي مصممة للتعامل مع النظام الشمسي الهجينيقوم العاكس الشمسي الهجين بنفس وظيفة تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. إلى جانب التحويل، ينقل هذا العاكس هذه الطاقة إلى البطارية لشحنها. نعم، وكما يوحي الاسم، يقوم العاكس الشمسي الهجين بوظيفة مزدوجة، حيث يشحن البطارية ويشغل الأجهزة في آنٍ واحد.
الطاقة الشمسية الهجينة يوفر هذا العاكس إمدادًا مستمرًا بالطاقة لمنزلك. مع هذا العاكس، يمكنك بيع فائض الكهرباء الشمسية المُنتجة لشركة المرافق. كما يُحوّل هذا العاكس الطاقة الشمسية إلى الشبكة، ومن الشبكة إلى البطارية عند الحاجة (أثناء انقطاع التيار الكهربائي ليلًا عند عدم وجود طاقة شمسية) باستخدام مفتاح تحويل تلقائي.
الفوائد : توفر محولات الطاقة الشمسية الهجينة مصدر طاقة مستمرًا. مع هذا المحول، يمكنك توفير فائض الطاقة الشمسية المولدة، دون هدر أي شيء. صحيح أنها باهظة الثمن، لكنها تستحق ثمنها.
5. العاكسات الدقيقة
تشبه محولات الطاقة الشمسية الصغيرة يتم توصيل كل لوح على حدة، ويتم التحويل بشكل فردي. بفضل هذا، لا حاجة إلى محولات أخرى لتحويل الطاقة ككل. مع المحولات الدقيقة، يكون التأثير على إجمالي إنتاج الطاقة من الألواح الشمسية الأخرى أقل ما يمكن حتى لو كان بعضها مظللاً. ولأن التحويل يتم بشكل فردي، فإن هذه الألواح المظللة لا تؤثر على أداء الألواح الأخرى غير المظللة حتى لو كانت متصلة على التوالي. بفضل هذه الكفاءة، تُعتبر هذه المحولات أغلى قليلاً مقارنةً بمحولات الطاقة الشمسية التقليدية المتصلة بالسلسلة.
الفوائد : تستطيع هذه العاكسات الشمسية تحديد الجهد المثالي لكل نظام، ثم توليد أقصى جهد ذروة للطاقة (VPP). وهي تتميز بـ: MPPT (الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة) مما يتيح لهم تتبع شدة أشعة الشمس بشكل فوري، بالإضافة إلى درجات حرارة الخلايا المتغيرة على مدار اليوم. ومن أهم مزاياه إمكانية المراقبة الفردية، مما يُمكّن من التشخيص المبكر لأعطال الألواح الشمسية.
6. عاكس مستقل
تُعرف هذه الأنواع من العاكسات الشمسية أيضًا باسم محولات الطاقة الشمسية خارج الشبكة. صُممت هذه الأنظمة لأنظمة الطاقة الشمسية في المناطق الريفية والقروية المعزولة. وغالبًا ما تكون المناطق التي لا تتوفر فيها شبكة كهرباء أو اتصال بها شبه مستحيلة. عاكس الطاقة الشمسية المستقل مناسب أيضًا لنظام الطاقة الشمسية المنزلية إذا كنت تخطط للاستقلال التام عن الشبكة. هذه المحولات غير متصلة بالشبكة، وبالتالي لا تتطلب حماية من الانقطاع. عادةً ما تكون هذه المحولات مدعومة ببطاريات شمسية. تُنقل الطاقة المستلمة من الألواح الكهروضوئية والمُحوّلة إلى تيار متردد إلى الأحمال. ولكن يجب تخزين الطاقة الفائضة لتشغيل المنزل ليلًا عندما يتعذر توليد الطاقة الشمسية.
الفوائد : مناسب للأماكن التي لا يتوفر فيها اتصال بالشبكة. إذا لم تكن ميزانيتك محدودة، فهذا العاكس هو الخيار الأمثل، فعند توصيله بمولد طاقة، يوفر لك ساعات من الطاقة الاحتياطية في حال عدم كفاية توليد الطاقة الشمسية.
7. محولات السلسلة
هذا العاكس الشمسي التقليدي جيد لـ الألواح الشمسية المتصلة على التوالي. يتم توصيل عدة سلاسل من جميع الألواح الشمسية في مصفوفة شمسية بمحول تيار مستمر واحد. يُنقل التيار المستمر من كل لوح من السلسلة إلى المحول، حيث يُحوّل إلى تيار متردد بالكامل. يعتمد عدد المحولات الكهربائية المتصلة المطلوبة لنظام الطاقة الشمسية على حجم النظام. بالنسبة لمصفوفة شمسية كبيرة، قد تحتاج إلى أكثر من محول تيار مستمر واحد، ويستقبل كل منها تيارًا مستمرًا من عدة محولات متصلة به.
تُعد محولات الطاقة الشمسية السلسلة مناسبة للتطبيقات السكنية والتجارية. كما يمكن ربطها بمُحسِّنات طاقة إلكترونية على مستوى الوحدة. تُثبَّت هذه المحولات على ألواح فردية، وتجمع التيار المستمر من كل لوح على حدة. وهذا مفيد لأنه في حال تلف بعض الألواح أو تعرضها للظل، فلن تؤثر على كفاءة الألواح الشمسية الأخرى.
الفوائد : تُعتبر محولات الطاقة الشمسية الخيطية الأكثر موثوقية وسهولة في الاستخدام. كما أنها الخيار الأرخص بين محولات الطاقة الشمسية المتوفرة في السوق. الآن، وبعد أن تعرفت على أنواع محولات الطاقة الشمسية، تعرف على آلية عملها. بعد ذلك، سنتعرف على مبدأ عملها.
اقرأ أيضا: 5 أنواع من هياكل تركيب وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية
ما هو مبدأ عمل العاكس الشمسي؟
محولات الطاقة الشمسية تحوّل التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى تيار متردد، وهذا هو مبدأ عملها. الألواح الشمسية تحويل الفوتونات من ضوء الشمس إلى تيار كهربائي يتم نقل الطاقة عبر أسلاك إلى عاكس الطاقة الشمسية. هناك، يتم التحويل، وتتراوح الطاقة المولدة بين ٢٥٠ فولت و٦٠٠ فولت. يمكن إجراء التحويل باستخدام مجموعة من IGBT (ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة)يتذبذب التيار المستمر إلى تيار متناوب عندما يتم توصيل IGBT في شكل جسر H.
للحصول على طاقة التيار المتردد ونقلها إلى الشبكة، يُستخدم محول رفع الجهد. ومع التقدم التكنولوجي، صُممت عاكسات جديدة للاستخدام بدون محولات رفع الجهد، دون أي تأثير على الكفاءة.
وأخيرًا، يُستخدم متحكم دقيق مُبرمج مسبقًا لتنفيذ خوارزميات مختلفة معًا. وبمساعدة خوارزمية وحدة تحكم MPPT، تزداد طاقة خرج الألواح الشمسية. ثم تُنقل الطاقة المُحوّلة إلى بطاريات تُشحن، ويُغذّى الباقي بشبكة الكهرباء العامة.
تعمل محولات الطاقة الشمسية باستمرار، حيث تُواصل عملية التحويل والنقل خلال النهار وحتى غروب الشمس، عندما تُنتج الألواح الطاقة. في حال انقطاع التيار الكهربائي، يُحوّل العاكس الحمل من شبكة الكهرباء إلى البطاريات، والعكس عند عودة التيار.
انظر أيضا: فهم مبدأ عمل نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة
ما هي المواد المصنوعة منها العاكسات الشمسية؟
العاكس الشمسي هو نتاج تخصيص مواد EMC/EMI، وتبديد الحرارة، والعزل الكهربائي.
1. منتجات العزل متعددة الطبقات أو المنفصلة
هذه المنتجات هي تمت إضافته لمقاومة درجات الحرارة وقوة العزل الكهربائي. كما تجعله هذه المواد مقاومًا للتمزق والثقب أثناء التجميع. تشمل منتجات هذه الفئة الملابس المطلية كهربائيًا، والورق، والصفائح، والأفلام، وأشرطة القلب، وعزل الأسلاك المغناطيسية، وفواصل الطور، بالإضافة إلى الطبقة الحاجزة، ووسادات الرصاص، وهي المنتجات التي تُضاف إلى جميع أنواع محولات الطاقة الشمسية.
2. مواد الإدارة الحرارية
منتجات مثل شبكة سلكية، ومطاطات مملوءة بالمعادن، وأشرطة رقائق معدنية تُضاف مواد عازلة للحرارة للمساعدة في نقل الحرارة من المكونات. يُستخدم الشريط الكهربائي ذو الدعامات المصنوعة من الألومنيوم والنحاس للربط والتأريض، بالإضافة إلى حجب التداخل الكهرومغناطيسي. تتوفر أنظمة لاصقة موصلة وغير موصلة، بالإضافة إلى مواد مغلفة أو مقطوعة حسب الطلب لمواد أخرى. بعد ذلك، لنلقِ نظرة على مكونات عاكسات الطاقة الشمسية. والآن، لنلقِ نظرة على إيجابيات وسلبيات عاكسات الطاقة الشمسية.
اقرأ أيضا: أفضل 10 محولات طاقة شمسية في العالم
ما هي إيجابيات وسلبيات العاكس الشمسي؟
بعد أن تعرفنا على مكونات عاكسات الطاقة الشمسية، دعونا نتعرف على إيجابياتها وسلبياتها. لكل نوع من عاكسات الطاقة الشمسية إيجابياته وسلبياته التي يجب مراعاتها قبل شراء أي منها. إليك أهم مزاياها وعيوبها. عيوب العاكسات الشمسية.
1. مزايا
- لا لا تنبعث منها غازات ضارةوبالتالي الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري والبصمة الكربونية.
- مساعدة ل يدخر مال من خلال خفض فواتير الكهرباء على المدى الطويل. مع عاكس الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة، تُلغى فواتير الكهرباء تمامًا.ملحوظة: في بعض المناطق، قد يكون الفصل التام عن الشبكة الكهربائية مخالفًا للقانون. استشر مُثبِّت الكهرباء المحلي ومُزوِّد الخدمات قبل اتخاذ القرار.
- أنه مفيد للناس الذين يعيشون في المناطق النائية ويعانون من نقص الكهرباء.
- الموجات الناتجة من العاكسات الشمسية هي موجات جيبية نقية تيار متردد وهي تُشبه الطاقة التي نتلقاها من مصادر الطاقة التقليدية. وبالتالي، يُمكنها تشغيل أنواع مُختلفة من الأحمال المُستخدمة في المُستويات السكنية والتجارية والصناعية.
- هم فعاله من حيث التكلفه وتتطلب صيانة أقل بالمقارنة مع محولات الديزل.
- اطلع على بيع طاقة التيار المتردد تحويلها بواسطة العاكسات الشمسية إلى مقدمي خدمات الطاقة الكهربائية.
- يمكنك مزامنة محولات الطاقة الشمسية مع أجهزة أخرى أو استخدامها بمفردها. كما يمكن استخدامها مصادر في مجموعة واسعة من قدرات الطاقة مما يعني أنه يمكن استخدامه للمنازل وكذلك لشركات توزيع الكهرباء الكبيرة.
انظر أيضا: 3 مزايا وعيوب الألواح الشمسية غير المتبلورة
2. العيوب
- تبلغ تكلفة العاكس الشمسي حول 30٪ النظام بأكمله. العاكسات الشمسية باهظة الثمن، ويختلف سعرها حسب تصنيفات الكفاءة.
- العاكسات الشمسية عملية التحويل يحدث هذا فقط عندما تُنتج الألواح الشمسية طاقة تيار مستمر بوجود ضوء الشمس. لكي تعمل بكفاءة، يجب أن يتطابق جهد خرج الألواح الشمسية مع مستويات جهد التيار المستمر المنخفضة للمحول الشمسي.
- يتطلب بطاريات لتشغيل المنزل ليلاً عند انقطاع الطاقة الشمسية، مما يزيد من تكلفة النظام. بعد أن تعرفنا على مزايا وعيوب محولات الطاقة الشمسية، لننتقل إلى معرفة مدة عملها.
اقرأ أيضا: 3 مزايا وعيوب الألواح الشمسية أحادية PERC
ما هو عمر العاكس الشمسي؟
هناك أنواع مختلفة من العاكسات الشمسية أعمار متفاوتةيعتمد هذا على عدة عوامل، مثل العلامة التجارية، والمادة، والشركة المصنعة، ودرجة الرطوبة (في مكان التركيب)، والصيانة، والحرارة، وعمليات التشغيل، والحمل، وبعض العوامل ذات الصلة. يبلغ عمر محولات الطاقة الشمسية السلسلة للمنازل عدة سنوات، ولكن ليس أكثر من الألواح الشمسية. نعم، يمكن أن تدوم الألواح الشمسية للمنازل حتى 15 عامًا، وأحيانًا ضعف هذه المدة. أما محولات الطاقة السلسلة، فسيتعين استبدالها بعد 10-15 عامًا.
متوسط عمر العاكسات الدقيقة هو حوالي 20-25 سنة ويأتي مع ضمان لمدة 20 عامًا. كما يمكن أن تدوم مُحسِّنات التيار المستمر لمدة تصل إلى 25 عامًا.
لضمان استمرارية عمل عاكس الطاقة الشمسية الخاص بك وبقائه في حالة جيدة، عليكَ صيانة دورية وتركيبه في مكان يناسب احتياجاتك. يُفضّل تركيبه في مكان بارد.
انظر أيضا: ما هي مدة بقاء مولدات الطاقة الشمسية؟
ملحوظة: يجب أن تتم أعمال الصيانة والتركيب بواسطة فني محترف مرخص.
حسناً، تعرفت اليوم على سبعة أنواع من محولات الطاقة الشمسية. تتوفر في السوق أنواع مختلفة من محولات الطاقة الشمسية، منها المحولات السلسلة، والمحولات المركزية، والمحولات الدقيقة، والمحولات المستقلة، والمحولات التي تعمل بالبطارية، والمحولات المتصلة بالشبكة، والمحولات الهجينة، بقدرات مختلفة تناسب احتياجاتك. جميع محولات الطاقة الشمسية تؤدي نفس الغرض ولكن بمقاييس مختلفة، فبعضها مناسب للأنظمة الصغيرة، بينما يُعد البعض الآخر مثاليًا للعمليات واسعة النطاق مثل مزارع الطاقة الشمسية. مبدأ عمل محولات الطاقة الشمسية واحد بغض النظر عن نوعها، حيث تستخدم التيار المستمر من الألواح الشمسية وتحوله إلى تيار متردد. يختلف عمر الألواح الشمسية ويعتمد على عدة عوامل، ولا تنسَ مراعاة الإيجابيات والسلبيات.
