العاكس الكهربائي Inverter أحد أهم أجزاء نظام الطاقة الشمسية، ويقوم العاكس بتحويل الطاقة الناتجة من الألواح الشمسية إلى شكل كهرباء قابل للاستخدام، لاستخدامه في منزلك أو مكان عملك.
ومع الاهتمام المتزايد بمصادر الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم، ارتفع الاهتمام بأنظمة الطاقة الشمسية أيضًا بمعدلات مذهلة، وتعد قدرة الشمس على تشغيل منزل بأكمله بمثابة ميزة بيئية ضخمة، ويعتبر اختيار العواكس الكهربائية قرارًا مهمًا، إذ يجب أن يعمل على زيادة إنتاج نظامك إلى الحد الأقصى مع الحصول على معدل فشل منخفض وضمان جيد.
ما هو العاكس الكهربائي؟
العاكس الكهربائي Inverter جهاز يحول كهرباء التيار المباشر (DC)، التي تولدها الألواح الشمسية، إلى كهرباء التيار المتردد (AC)، التي تستخدمها الشبكة الكهربائية.
في التيار المستمر (المباشر)، يتم الحفاظ على الكهرباء بجهد ثابت في اتجاه واحد، بينما في التيار المتردد، تتدفق الكهرباء في كلا الاتجاهين في الدائرة مع تغير الجهد من الموجب إلى السالب.
تعتبر العاكسات أحد أهم قطع المعدات في نظام الطاقة الشمسية، وهي مجرد مثال واحد لفئة من الأجهزة تسمى إلكترونيات الطاقة التي تنظم تدفق الطاقة الكهربائية.
تم إنشاء العاكس الكهربائي الأولى في القرن التاسع عشر وكان ميكانيكيًا، على سبيل المثال يمكن استخدام محرك الدوران للتغيير المستمر فيما إذا كان مصدر التيار المستمر متصلاً للأمام أو للخلف.
اليوم نصنع مفاتيح كهربائية من الترانزستورات، وهي أجهزة صلبة بدون أجزاء متحركة، وتصنع الترانزستورات من مواد شبه موصلة مثل السيليكون أو زرنيخيد الغاليوم، إنهم يتحكمون في تدفق الكهرباء استجابة للإشارات الكهربائية الخارجية.
إذا كان لديك نظام شمسي منزلي، فمن المحتمل أن يؤدي العاكس الخاص بك عدة وظائف. بالإضافة إلى تحويل الطاقة الشمسية الخاصة بك إلى طاقة تيار متردد، يمكنه مراقبة النظام وتوفير بوابة للاتصال بشبكات الكمبيوتر. تعتمد أنظمة تخزين البطاريات الشمسية المعززة على محولات متطورة لتعمل دون أي دعم من الشبكة في حالة انقطاعها، إذا كانت مصممة لذلك.
ومع إضافة المزيد من أنظمة الطاقة الشمسية إلى الشبكة، يتم توصيل المزيد من العاكسات بالشبكة أكثر من أي وقت مضى حيث يمكن للتوليد المعتمد على العاكس إنتاج الطاقة بأي تردد وليس له نفس خصائص القصور الذاتي مثل التوليد المعتمد على البخار، لأنه لا يوجد توربين.
ونتيجة لذلك، يتطلب الانتقال إلى شبكة كهربائية تحتوي على المزيد من العاكسات بناء محولات أكثر ذكاءً يمكنها الاستجابة للتغيرات في التردد والاضطرابات الأخرى التي تحدث أثناء عمليات الشبكة، والمساعدة في استقرار الشبكة ضد تلك الاضطرابات.
كيف يعمل العاكس الكهربائي؟
تتكون أنظمة الطاقة الشمسية من الألواح الشمسية، أو الألواح الكهروضوئية، وعاكس للطاقة الشمسية (مهم للغاية) ورف للحفاظ على كل شيء في مكانه، وقد تحتوي أيضًا على بطارية، اعتمادًا على النظام وعداد كهربائي، وستعتمد كمية ونوع الألواح لكل نظام على مخرجات الطاقة المطلوبة.
عندما تشرق الشمس، تمتص طبقات أشباه الموصلات الضوء وترسل الطاقة إلى الخلية الكهروضوئية. تدور هذه الطاقة وتفقد الإلكترونات الصدمات، وتنتقل بين الطبقات الموجبة والسالبة، منتجة تيارًا كهربائيًا يعرف بالتيار المباشر DC بمجرد إنتاج هذه الطاقة، يتم تخزينها في بطارية لاستخدامها لاحقًا أو إرسالها مباشرة إلى العاكس.
تشرق الشمس على الألواح الشمسية أو الخلايا الكهروضوئية ، المصنوعة من طبقات شبه موصلة من السيليكون البلوري أو زرنيخيد الغاليوم. هذه الطبقات عبارة عن مجموعة من الطبقات الموجبة والسالبة، والتي ترتبط ببعضها بواسطة وصلة.
يعمل العاكس الكهربائي عن طريق استيعاب التيار المباشر المتغير، أو مخرج DC ، من الألواح الشمسية الخاصة بك وتحويله إلى تيار متناوب 120 فولت / 240 فولت، أو مخرج ACتعمل الأجهزة الموجودة في منزلك بالتيار المتردد، وليس بالتيار المستمر، ولهذا السبب يجب على العاكس الشمسي تغيير خرج التيار المستمر الذي يتم جمعه بواسطة الألواح الشمسية الخاصة بك.
عندما يتم إرسال الطاقة إلى العاكس، تكون بتنسيق التيار المباشر المستمر DC، ولكن منزلك يحتاج إلى تيار متردد AC يلتقط العاكس الطاقة ويمررها عبر محول، والذي يقوم بعد ذلك بإخراج تيار متردد.
يقوم العاكس، في جوهره، بخداع المحول ليعتقد أن التيار المستمر هو في الواقع تيار متردد، عن طريق إجباره على التصرف بطريقة مثل التيار المتردد، يقوم العاكس بتشغيل التيار المستمر من خلال اثنين أو أكثر من الترانزستورات التي يتم تشغيلها وإيقافها بسرعة فائقة وتغذيتها وجهان مختلفان للمحول.
ما هو حجم العاكس الكهربائي الأفضل؟: من الأفضل الحصول على عاكس قادر على التعامل مع الطاقة القصوى التي يمكن أن ينتجها نظام الطاقة الشمسية، إذا كنت تبحث عن نظام طاقة شمسية بقدرة 3 كيلو وات، فستحتاج إلى ألواح بقدرة 3 كيلو وات وعاكس شمسي بقدرة 3 كيلو وات، وهناك استثناءات لهذه القاعدة.
قدرة العاكس الكهربائي على مقاومة الطقس: القاعدة العامة هي أنه كلما كان العاكس الشمسي الخاص بك أكثر حماية، كلما طال أمده وكان أداؤه أفضل، ويعد هذا أمرًا كبيرًا يجب مراعاته عند النظر إلى مكان وجود العاكس الخاص بك، إذا كان مقاومًا للطقس، فإنه يوفر لك المزيد من المرونة عندما يتعلق الأمر بوضعه، ولكن إذا لم يكن كذلك، فقد تحتاج إلى التفكير في الحصول على قفص مقاوم للطقس للحماية.
أنواع العاكس الكهربائي في الطاقة الشمسية
الآن أنت تعرف ما هو العاكس الكهربائي الشمسي وكيف يعمل، وحان الوقت لإلقاء نظرة على الأنواع المختلفة من العاكسون. هناك 4 أنواع مختلفة من محولات الطاقة الشمسية، ولكل منها فوائد مختلفة:
- العاكس الكهربائي السلسلة String Inverters
العاكس الكهربائي السلسلة هو المعيار لمعظم الأنظمة السكنية، إنها تعمل عن طريق توصيل ألواح شمسية متعددة في مصفوفة وإرسال الطاقة إلى عاكس مركزي لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد متوافق مع الشبكة.
العاكس الكهربائي السلسلة ميسور التكلفة وفعال ، يمكن لعاكس واحد توصيل ما يصل إلى 24 لوحة، وتكون الصيانة أسهل نظرًا لوجود عدد أقل من أجزاء العمل، ولكن نظرًا لأن كل لوحة على حدى يتم توصيلها معًا، فإنها تعمل بشكل أساسي كوحدة واحدة، وهذا يعني أن تقليل خرج الطاقة للوحة واحدة سيؤدي إلى تقليل كفاءة كل لوحة في السلسلة.
- العاكس الكهربائي الدقيق Microinverters
العاكس الكهربائي الدقيق يقوم بتحويل طاقة التيار المتردد على جميع اللوحات الفردية، وهذا يعني أن كفاءة إحدى اللوحات لن تؤثر على اللوحات الأخرى، وتوفر المحولات الدقيقة أيضًا مراقبة على مستوى اللوحة حتى تتمكن من تحديد متى تحتاج إلى الصيانة للحصول على أقصى قيمة من نظامك.
تعتبر الأنظمة ذات العواكس الدقيقة مثالية للتركيبات حيث قد ترى بعض اللوحات ظلًا لجزء من اليوم، لكن تعقيدها يجعلها أكثر تكلفة من محولات السلسلة، وفي بعض الأحيان يمكن أن تتطلب المزيد من الصيانة بسبب وجود المزيد من نقاط الفشل، ومع ذلك من الأسهل بكثير زيادة إنتاج نظامك لاحقًا عن طريق تركيب المزيد من الألواح مقارنةً بمحول السلسلة، حتى تتمكن من التحويل إلى الطاقة الشمسية بمرور الوقت بقدر ما تستطيع.
- مُحسِّنات الطاقة Power Optimizers
تجمع أدوات تحسين الطاقة بين تكلفة وموثوقية العاكس الكهربائي السلسلة مع تعزيز الكفاءة ومراقبة اللوحة لنظام العاكس الدقيق، يمكنك توفير المال عند التثبيت مقارنةً بالعاكسات الدقيقة، ولكن مثل نظام عاكس السلسلة القياسي، قد يكون من الصعب التوسع لاحقًا.
ومُحسِّنات الطاقة عبارة عن إلكترونيات طاقة على مستوى الوحدة تهدف إلى مساعدة الألواح الشمسية الخاصة بك على الأداء بأقصى قدر من الكفاءة لأطول فترة ممكنة، ويتم تثبيت كل من المحولات الدقيقة ومحسنات الطاقة على الألواح الشمسية الفردية، ولكن مع مُحسِّن الطاقة، لا يزال التحويل يحدث عند عاكس مركزي.
- العاكس الهجين Hybrid Inverters
تجمع العاكسات الهجينة بين عدة أنواع من تكنولوجيا الطاقة الشمسية في وحدة أصغر حجمًا وبأسعار معقولة، وهي مصممة لقراءة المستويات الحالية وتحديد ما إذا كان سيتم تحويل الطاقة للاستخدام مع الأجهزة أم لا، أو إرسالها إلى الشبكة، أو استخدامها لشحن نظام بطارية احتياطية حتى تتمكن من تشغيل أجهزتك المهمة أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
العديد منها قابلة للبرمجة بشكل كبير، مما يسمح لك باختيار أفضل الأوقات لتشغيل الطاقة من الشبكة، أو الألواح الشمسية، أو البطارية الاحتياطية.
على عكس محولات الطاقة الشمسية القياسية، التي تحول التيار من تيار مستمر إلى تيار متردد ثم يعود إلى تيار مستمر لشحن البطارية، يمكن للعاكسات الهجينة تغذية طاقة التيار المستمر مباشرة إلى البطارية، مما يجعلها أكثر كفاءة.
كيف تختار العاكس الكهربائي الأفضل؟
اختيار العاكس الكهربائي من حيث النوع والعلامة التجارية أمر يتعلق حقًا بمشروعك الشمسي المحدد وأهدافك لهذا المشروع، على سبيل المثال إذا كنت تقوم بتثبيت نظام بقدرة 20 كيلو واط أو أكثر، فمن المحتمل أن تكون محولات السلسلة هي أفضل رهان لك، لأنها الخيار الأكثر قابلية للتطوير.إذا كان لديك منزل ذو حجم نموذجي ولديك بعض التظليل على سطح منزلك، فقد تكون المحولات الدقيقة أو مُحسِّنات الطاقة الشمسية هي الأكثر منطقية.
وهناك عدد من الأسئلة الإجابة عليها يساعدك في اختيار العاكس الكهربائي الملائم لك على النحو التالي:
- هل يمكن استخدامه في بلدك وهل تمت الموافقة عليه؟
أول شيء يجب البحث عنه عند اختيار العاكس الكهربائي هو معرفة ما إذا كان يتوافق مع المعايير والاشتراطات في دولتك.
- كم يجب أن تدفع مقابل العاكس الكهربائي؟
هذا سؤال يصعب الإجابة عليه، حيث يتم تقديم العاكسات المتصلة بالشبكة في الغالب كجزء من حزمة نظام الطاقة الشمسية، لكن يمكن أن يمثل هذا المكون حوالي 20% من تكلفة النظام.، لكن لا تشتري أبدًا أرخص عاكس للطاقة الشمسية في السوق، ليس لدى المنتجات الرخيصة فرصة للاستمرار، ولا تشتري أبدًا منتجًا لا ينتمي إلى علامة تجارية.
- ما هي سعة العاكس الشمسي الأفضل للشراء؟
يجب أن يكون العاكس الكهربائي قادرًا على التعامل مع الحد الأقصى من الطاقة التي يمكن لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك توليدها، وهذا يعني عادةً أنه إذا كنت تريد نظام طاقة شمسية بقدرة 5 كيلو وات، فستحصل على ألواح بقدرة 5 كيلو وات وعاكس شمسي بقدرة 5 كيلو وات يناسبك.
- هل هو مقاوم للطقس؟
العاكس الكهربائي الخاص بك هو عبارة عن صندوق من الإلكترونيات الحساسة وكلما كان محميًا بشكل أفضل من الحرارة والطقس، كان أداءه أفضل ومدة استمراره لفترة أطول.
معظم العواكس المتصلة بالشبكة مقاومة للطقس، لكن العواكس غير المقاومة للطقس قد تتطلب إضافة قفص مقاوم للطقس بتكلفة إضافية عليك.
- ما مدى جودة الضمان؟
عادةً ما يتراوح عمر العواكس الكهربائية المتصلة بالشبكة من 10 إلى 20 عامًا، يجب أن تتوقع أن تستمر معظم الوحدات عالية الجودة لمدة 10 سنوات على الأقل.
- هل العاكس الكهربائي قابل للتوسيع؟
يمكن أن يكون هذا أحد الاعتبارات المهمة إذا كنت تنوي توسيع نظام الطاقة الشمسية الخاص بك في المستقبل، عادة ما يكون من الأسهل إما تثبيت جميع الألواح التي تريدها من البداية، أو تثبيت نظام شمسي منفصل آخر، ولكن إذا كنت تريد عاكسًا يمكنه قبول لوحات إضافية في المستقبل، فإن أحد الحلول هو استخدام عاكس متعدد MPPT (تتبع الحد الأقصى لنقاط الطاقة).
- مدى القدرة على عرض المعلومات؟
تحتوي معظم محولات الطاقة الشمسية على أضواء عرض تشير إلى ما إذا كانت الوحدة في وضع التشغيل أو الإيقاف أو في وضع الاستعداد، يمكن أن تحتوي أيضًا على شاشات عرض رقمية تشير إلى بعض أو كل المعلومات مثل كمية الطاقة (كيلوواط ساعة) المنتجة يوميًا والمنتجة منذ تركيب الوحدة، والتي تنتجها الوحدة حاليا، وعدد الساعات التي كانت الوحدة تنتج فيها الطاقة.
- مدى كفاءة العاكس الكهربائي المتصل بالشبكة؟
عادة ما تكون الكفاءة الأعلى هي الأفضل، ولكن بعض العاكسات تتمتع بتبريد نشط، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة عمر الوحدات ولكنه يمنحها تصنيف كفاءة أقل قليلاً من العاكسات التي لا تحتوي عليها. لذا فإن الكفاءة الأعلى ليست دائمًا الأفضل.
وتعد كفاءة العاكس الكهربائي مقياسًا لمدى جودة تحويل الجهاز للكهرباء التي يتلقاها من الألواح الشمسية إلى طاقة يمكن أن يستخدمها منزلك أو تصديرها إلى الشبكة، تتمتع محولات الطاقة الشمسية القديمة القائمة على المحولات والمتصلة بالشبكة بكفاءة تبلغ حوالي 93٪ أو أفضل، في حين أن الأجهزة التي لا تحتوي على محولات والمباعة اليوم هي نموذجية بنسبة 96% أو أفضل.
تابعونا علي الانستجرام
اقرأ ايضا :
دور الطاقة الشمسية في تخفيف أزمة الطاقة العالمية
