إذا كانت الألواح الشمسية هي عضلة نظام الطاقة الشمسية الخاص بك, ثم العاكس هو دماغه. معاً, فهي تضمن حصولك على أكبر قدر ممكن من الكهرباء. معظم الناس على دراية بالألواح الشمسية, لأنها العنصر الأكثر وضوحًا في نظام الطاقة الشمسية. لكن, يعد العاكس الشمسي عنصرًا حيويًا بنفس القدر الذي يجب مراعاته, لأنه يحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء صالحة للاستخدام في منزلك.
تتناول هذه المقالة ما يقوم به العاكس الشمسي, كيف تعمل محولات الطاقة الشمسية, لماذا العاكسون للطاقة الشمسية ضرورية, وكم تكلفة العاكس الشمسي.
كيف تعمل محولات الطاقة الشمسية
تنتج الألواح الشمسية تيارًا مباشرًا (العاصمة) كهرباء, لكن منزلك يستخدم التيار المتناوب (تكييف) كهرباء, وبالتالي لديك مشكلة: منزلك يحتاج إلى مساعدة لاستخدام الطاقة الشمسية. هذا عندما يأتي دور العاكس الشمسي.
ما هو بالضبط العاكس? تتمثل الوظيفة الرئيسية لعاكس الألواح الشمسية في تحويل كهرباء التيار المستمر الناتجة عن الألواح الشمسية إلى كهرباء تيار متردد قابلة للاستخدام في المنزل. بسبب هذا, يمكن أيضًا الإشارة إلى العاكس الشمسي على أنه محول للطاقة الشمسية.
حيث أن معظم الأجهزة تتطلب طاقة التيار المتردد, يجب أن يقوم نظام الطاقة الشمسية لديك بتحويل طاقة التيار المستمر إلى كهرباء قابلة للاستخدام قبل استخدامها لتشغيل هذه المنتجات. العاكس هو العقل المدبر وراء هذا التحويل, السماح لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك بتوفير الطاقة للأدوات الإلكترونية الخاصة بك.
راجع كيف تعمل الطاقة الشمسية للحصول على وصف أكثر تفصيلاً لهذه العملية.
فضلاً عن ذلك, عندما يكون المنزل الذي يعمل بالطاقة الشمسية متصلاً بالشبكة الكهربائية, العاكس للطاقة المنزلية يعمل كوسيط بين المنزل والشبكة الكهربائية. يُعرف هذا بالعاكس المتصل بالشبكة. يضمن العاكس المرتبط بالشبكة حصول منزلك على الكهرباء دون انقطاع, بغض النظر عن كمية الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية الخاصة بك.
في حالة قيام نظام الطاقة الشمسية الخاص بك بتوليد كهرباء أكثر مما يحتاجه منزلك, يمكن للعاكس الكهروضوئي إعادة الكهرباء الزائدة إلى الشبكة. مع ذلك, إذا كانت الألواح الشمسية الخاصة بك تنتج بعض الكهرباء ولكن ليس بما يكفي لتشغيل منزلك بالكامل, سيجمع العاكس بين الطاقة الشمسية وطاقة الشبكة.
أثناء الليل, عندما لا تنتج الألواح الشمسية الكهرباء, قد يتطلب منزلك 100 في المائة من طاقتها من الشبكة, أو قد يكون العاكس قادرًا على الجمع بين طاقة الشبكة والطاقة المحفوظة في البطاريات الشمسية.
في كلتا الحالتين, يعد عاكس ربط الشبكة مسؤولاً عن ضمان حصول منزلك على طاقة كافية في أي من هذه المواقف, ولن تلاحظ الفرق أثناء التنقل بينهما.
العاصمة مقابل التيار المتردد الكهربائية
الاستجابة الأنسب لـ "ماذا يفعل العاكس?
لفهم الفرق بين طاقة التيار المستمر والتيار المتردد.
التيار المباشر (العاصمة) الكهرباء تنطوي على تدفق أحادي الاتجاه للشحنة الكهربائية. في المقابل, التيار البديل (تكييف) تحدث الكهرباء عندما يتغير اتجاه تدفق التيار (أو يبدل الاتجاه).
تستخدم الشبكة الكهربائية في الولايات المتحدة 60 هرتز التيار المتردد, مما يعني أن القوة تقلب الاتجاه 60 مرات كل ثانية.
عندما تضرب أشعة الشمس الخلايا الكهروضوئية (الكهروضوئية) لوحات, أنها تتسبب في انتقال إلكترونات الخلايا الشمسية. حركتها في اتجاه واحد, الذي يولد كهرباء التيار المستمر. تجمع الدوائر الموجودة داخل الألواح الشمسية هذا التيار وترسله إلى عاكس الطاقة الشمسية الكهروضوئية, الذي يحول تيار التيار المستمر إلى كهرباء تيار متردد.
مميزات العاكس الشمسي
على الرغم من أن محول الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاص بك يسمح لك بالحصول على تيار مفيد من أشعة الشمس, فهو قادر على فعل ما هو أكثر من ذلك بكثير. يمكن أن يساعدك عاكس الألواح الشمسية على زيادة إنتاج الطاقة إلى الحد الأقصى, مراقبة إخراج النظام الخاص بك, التواصل مع شبكة المرافق, واكتشاف العيوب التي قد تسبب ضررًا لنظام الطاقة الشمسية لديك.
تحسين توليد الطاقة
تقوم محولات الطاقة الشمسية بمراقبة جهد مجموعة الطاقة الشمسية الخاصة بك لزيادة الطاقة التي تعمل بها الألواح الشمسية الخاصة بك, مما يسمح لك بإنتاج أكبر قدر ممكن من الطاقة وأنظف كهرباء ممكنة.
تنتج محولات الطاقة الشمسية المنزلية المتصلة بالشبكة أيضًا موجة جيبية أكثر نقاءً (وهو مقياس لمدى سلاسة اتجاه التغيرات الحالية) من العاكسون منخفضة التكلفة, ضمان أن أجهزتك الحساسة تعمل بسلاسة وكفاءة.
مراقبة أداء النظام
في يوم مشرق, إنه لأمر رائع أن تشاهد نظام الطاقة الشمسية الخاص بك وهو ينتج آلاف الواط, لذلك فمن الطبيعي أن يرغب معظم أصحاب المنازل في إيجاد وسيلة لتتبع فعالية استثماراتهم.
تسمح لك بعض محولات الألواح الشمسية بتتبع أداء النظام الشمسي الخاص بك عبر تطبيق الهاتف المحمول أو موقع الويب. تتضمن غالبية محولات الألواح الشمسية طريقة لعرض كمية الطاقة التي تنتجها حاليًا.
ستقوم بعض محولات المنزل تلقائيًا بتقييم تشغيل نظام الطاقة الشمسية الخاص بك وإبلاغك إذا وجدت مشكلة في أي مكون إذا كانت الأمور لا تعمل بشكل صحيح. أيضًا, يمكنك الاستفادة من تتبع أداء العاكس المنزلي لمراقبة كيفية عمل مكونات النظام الخاص بك والتأكد من أنه ينتج الكمية الصحيحة من الكهرباء.
عمليات النقل باستخدام شبكة المرافق
في حالة انقطاع التيار الكهربائي لفترة وجيزة, تمنع محولات الطاقة الشمسية توجيه الكهرباء من الألواح الخاصة بك إلى خطوط الطاقة الخارجية. لذلك, سيتم حماية عمال الخط الذين يقومون بفحص الشبكة أو إصلاحها من الأذى.
إذا كان لديك بنك كامل للبطاريات الشمسية أو إذا كان منزلك لا يستخدم كل الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية, يمكن للعاكس أيضًا تغذية الكهرباء الزائدة في الشبكة لمساعدتك في الحصول على أرصدة صافية للطاقة.
كشف الخلل
إذا لم تتم صيانتها بشكل صحيح, قد يؤدي تقادم الأسلاك الكهربائية ومعدات الطاقة الشمسية وتدهورها إلى حدوث مشكلات كهربائية خطيرة مثل الأعطال الأرضية أو الأقواس. في حالة حدوث مثل هذا, سيكتشف عاكس الطاقة الشمسية المشكلة على الفور ويغلق, حماية بقية النظام وتنبيهك بالحاجة إلى الخدمة قبل حدوث المزيد من الضرر.
مقارنة العديد من نماذج العاكس للطاقة الشمسية
تعتمد محولات الطاقة الشمسية التي ستستخدمها شركتك الشمسية على تعقيد سقف منزلك, كمية وتواتر الظل على سطح منزلك, الغرض من استخدام الطاقة الشمسية الخاصة بك, لوائح المرافق الخاصة بمنطقتك السكنية, الشركات المصنعة التي تعاونوا معها, ومتغيرات أخرى.
محولات السلسلة, محولات دقيقة, محسنات الطاقة, والعاكسات الهجينة هي الأنواع الأربعة الأساسية لمحولات الطاقة الشمسية, ولكل منها مزايا وعيوب.
سلسلة العاكس
العاكس سلسلة, يُعرف أحيانًا باسم العاكس "المركزي", مناسب لتصميمات أنظمة الطاقة الشمسية الأبسط. السلسلة عبارة عن مجموعة من الألواح الشمسية, ويمكن توصيل سلاسل متعددة بعاكس مركزي واحد. من الألواح, تنتقل الطاقة الكهربائية إلى العاكس المركزي, الذي يحول كهرباء التيار المستمر إلى كهرباء تيار متردد قبل إتاحتها لتشغيل منزلك.
يعد عاكس السلسلة هو الأسهل في الصيانة لأنه يقع عادةً في الطابق السفلي, المرآب, أو غيرها من المناطق التي يسهل الوصول إليها. وهو أيضًا الخيار الأقل تكلفة, حيث يلزم وجود عاكس واحد فقط لاستيعاب العديد من الألواح على أسطح متعددة. أخيرا, عادةً ما يكون عاكس السلسلة أكثر متانة نظرًا لتصميمه الأبسط ووظيفته الأساسية.
عيب عاكس السلسلة هو أن الأداء الضعيف في إحدى اللوحات يمكن أن يؤثر على أداء اللوحات الأخرى في السلسلة. نظرًا لأن عاكس السلسلة لا يمكنه تحسين أداء كل لوحة على حدة, فهو غير مناسب للأسطح ذات الظل الثابت. فضلاً عن ذلك, يكون أداء عاكس السلسلة ضعيفًا في تصميمات الأنظمة المعقدة حيث لا يمكن تجميع اللوحات ببساطة في سلاسل.
إذا اخترت حلاً منخفض التكلفة وكان سقف منزلك ذو تصميم بسيط ويتلقى ضوء الشمس بانتظام, عادةً ما يكون عاكس السلسلة هو الخيار الأفضل.
محولات دقيقة
على النقيض من محولات السلسلة, العاكسات الدقيقة متناثرة, ويتم وضع عاكس مصغر بجوار كل لوحة شمسية. بدلاً من انتقال الطاقة من جميع اللوحات إلى عاكس واحد قبل تحويلها, تعمل هذه التقنية على تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد في كل لوحة.
تعد المحولات الدقيقة خيارًا ممتازًا للمنازل ذات التصميمات المعقدة للمصفوفة الشمسية أو تظليل السقف الثابت. تعمل على تحسين أداء كل لوحة في الموقع للحد من تأثيرات الظل, ويمكنك مراقبة مخرجات نظامك في كل لوحة.
ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كل لوحة إضافية تأتي مع العاكس الخاص بها, قد تسهل المحولات الدقيقة أيضًا توسيع نظامك في المستقبل. مع العاكس سلسلة, عادةً ما يكون حجم العاكس مناسبًا لكمية الألواح التي سيتم وضعها في البداية، وهو غير مصمم لاستيعاب المزيد من توليد الكهرباء.
من عيوب المحولات الدقيقة أنها أكثر تكلفة من محولات السلسلة. لكن, منذ أن تم وضعها على السطح, قد تكون الصيانة أكثر صعوبة إذا كانت تتطلب صيانة.
تعتبر المحولات الدقيقة مثالية لزيادة إنتاج الطاقة إلى أقصى حد على الأسطح المعقدة حيث تواجه الألواح اتجاهات مختلفة أو في المناطق المظللة.
محسنات الطاقة
تعد المُحسِّنات بمثابة حل وسط بين المحولات الدقيقة ومحولات السلسلة. على غرار العاكس سلسلة, يتم نقل الكهرباء من الألواح الشمسية الخاصة بك إلى عاكس مركزي. على عكس المحولات الدقيقة, توجد أجهزة تحسين الطاقة بجوار الألواح الشمسية الفردية.
قبل نقل الطاقة إلى سلسلة العاكس, تعمل أجهزة تحسين الطاقة على تحسين جهد الكهرباء (وبالتالي تكييف الكهرباء DC). من خلال تحسين إخراج كل لوحة, يمكنهم الحد من تأثيرات التظليل على أي لوحة معينة.
إذا كان منزلك يحتوي على سقف معقد (فكر في الأسطح ذات المداخن, الجملونات, وغيرها من العوائق), يمكن لمُحسِّني الطاقة أيضًا المساعدة في تحسين نظامك لمواجهة هذه العوائق.
العيب الرئيسي لمحسنات الطاقة هو أنها أكثر تكلفة من محولات السلسلة القياسية, لكنها عادة ما تكون تكلفتها أقل من المحولات الدقيقة. على غرار المحولات الدقيقة, يمكن لمحسنات الطاقة تعقيد الصيانة.
إذا كان سقف منزلك أكثر تعقيدًا وترغب في تعزيز الأداء دون الاستثمار في المحولات الدقيقة, الحل الأفضل هو محسنات الطاقة.
العاكس الهجين
أحدث إضافة إلى مجال محولات الطاقة الشمسية هي محولات هجينة. العاكس الهجين هو مزيج من العاكس الكهروضوئي وعاكس البطارية, وهو متوفر في كل من تكوين السلسلة المستقيمة وتكوين السلسلة الأمثل.
الميزة الأساسية للعاكس الهجين هي أنه يمكنه تحويل الكهرباء في كلا الاتجاهين, حتى يتمكن من تحويل طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى طاقة تيار متردد للمنزل, ويمكنه أيضًا تحويل طاقة التيار المتردد من الشبكة إلى طاقة التيار المستمر لشحن بطارية شمسية أو سيارة كهربائية.
أصحاب المنازل الذين يبحثون عن حلول احتياطية للطاقة يعتمدون هذه التكنولوجيا حيث يمكن تركيبها بشكل مشابه للعاكس التقليدي, وإضافة بطارية إلى النظام لا يفرض تكلفة كبيرة.
بمجرد حصولك على هذه البطارية, يمكنك سحب الطاقة من الشبكة لشحنها, مما يسمح لك بتخزين الطاقة عندما تكون أقل تكلفة واستخدامها عندما تكون الأسعار أعلى والطاقة الشمسية لا تلبي جميع احتياجاتك.
منذ عدد المركبات الكهربائية (إيف) يستمر في الارتفاع, تتمتع بعض العاكسات الهجينة بقدرة إضافية على شحن المركبات الكهربائية. حيث يمكن توصيل شاحن السيارة الكهربائية مباشرة بالعاكس الهجين, تحسينات اللوحة الرئيسية ليست ضرورية.
مرة أخرى, العيب الأساسي هو التكلفة, والعاكسات الهجينة تشبه محولات السلسلة, وبالتالي فهي ليست قابلة للتكيف مع تصاميم السقف المعقدة أو التظليل.
تعد العاكسات الهجينة بديلاً رائعًا لأولئك الذين يفكرون في حلول تخزين الطاقة أو لديهم خطط لإضافة سيارة كهربائية مشحونة بالطاقة الشمسية.
إنتاجية العاكس الشمسي
أثناء تحويل التيار المستمر إلى كهرباء تيار متردد بواسطة العاكس, يتم إهدار بعض الطاقة كحرارة. تعتبر محولات الطاقة الشمسية ذات الجودة الأفضل أكثر كفاءة, وبالتالي يقومون بتحويل المزيد من الكهرباء دون تكبد خسائر كبيرة.
تختلف كفاءة التحويل حسب النموذج, لكن غالبية محولات الجودة تتراوح بين 97% و 99% فعال, وبالتالي فإن فقدان الطاقة يكون في حده الأدنى. مع ذلك, التظليل وعوامل أخرى يمكن أن يكون لها تأثير على كفاءة نظام الطاقة, ويلعب العاكس الكهروضوئي دورًا في الحد من هذه الخسائر.
تحجيم العاكس الشمسي
عادة, تشير الشركات المصنعة للعاكس إلى الحد الأقصى لطاقة الإدخال التي يمكن أن تقبلها منتجاتها والحد الأقصى لطاقة الإخراج. على سبيل المثال, عاكس سلسلة مع الحد الأقصى من طاقة الإدخال 4,000 قد تستوعب ما يصل إلى 4,000 واط من طاقة الألواح الشمسية.
في الممارسة العملية, نادرًا ما تحصل على تصنيف الطاقة الموضح على لوحة اسم العاكس الخاص بك (يتحقق في ظروف الاختبار القياسية, أو شركة الاتصالات السعودية). في الحقيقة, يمكن أن تؤدي أنشطتك اليومية المعتادة إلى تقليل تصنيف الطاقة بمقدار 20%.
لتقليل التكاليف, يتم اختيار محولات الطاقة الشمسية ذات الحد الأقصى لطاقة الإدخال أقل من الحد الأقصى لإخراج اللوحة الشمسية الخاصة بك بشكل متكرر. وينتج عن هذا بعض القطع عند توليد الطاقة القصوى, نظرًا لأن النظام غير مصمم لإدارة الحد الأقصى من الطاقة التي يمكن أن تولدها اللوحات, حيث نادرًا ما يتم الوصول إلى هذا المستوى من القوة في يوم عادي.
قطع العاكس
عند بناء نظام الطاقة الشمسية, من الضروري مطابقة حجم العاكس الكهروضوئي مع حجم المجموعة الشمسية لتحويل الطاقة بشكل مثالي. قد تتفاجأ عندما تعلم أنها ليست تطابقًا مثاليًا في العادة, وفقط لأن لديك 5 كيلو وات من الألواح الشمسية لا يعني بالضرورة أنك ستدمجها مع عاكس بقدرة 5 كيلو وات.
عادة, من الأكثر فعالية من حيث التكلفة اختيار عاكس يمكنه التعامل مع كمية كهرباء أقل من الحد الأقصى من الطاقة التي يمكن أن تنتجها الألواح الشمسية. يحدث القطع عندما تنتج الألواح الشمسية كهرباء أكثر مما يستطيع العاكس التعامل معه, مما يؤدي إلى فقدان الطاقة الزائدة.
إذا كنت تتخيل إنتاج الكهرباء كموجة, الذي يرتفع مع ارتفاع الشمس في السماء ويوفر المزيد من ضوء الشمس المباشر, ثم يشير القطع العاكس ببساطة إلى قطع ذروة الموجة.
ومع ذلك, من المنطقي "التخلص من" هذه القوة الزائدة لأن صفائف الألواح الشمسية نادراً ما تصل إلى الحد الأقصى لمخرجاتها. ويفضل تصميم النظام لإدارة كمية الكهرباء المتوقعة, حتى لو كان ذلك يعني فقدان قدر قليل من القدرة في الأيام الإنتاجية بشكل استثنائي. إذا قمت بإنشاء نظام لاستيعاب الحد الأقصى من توليد الطاقة, لن يتم استخدام غالبية هذه السعة في الأيام المتوسطة.
لوائح الطاقة الشمسية العاكسة المحلية
سيكون فني تركيب الطاقة الشمسية المؤهل على دراية بأي قيود محلية تحكم استخدام الطاقة الشمسية وأي متطلبات قياس صافية ولوائح اتصال. على سبيل المثال, في العديد من الولايات, للتأهل لصافي القياس, يجب أن يتوافق نظامك الشمسي مع الحد الأقصى المحدد أو الحد الأقصى لكمية الطاقة المنتجة كنسبة من متوسط استخدامك.
يتم تحديد الحد الأقصى لحجم النظام عادةً من خلال الحد الأقصى لإنتاج الطاقة للعاكس الخاص بك, ليس الحد الأقصى لمخرج الطاقة في لوحاتك, لأن هذا يحدد إجمالي كمية الطاقة التي يمكن أن يغذيها التثبيت الخاص بك في الشبكة.
ما هي تكلفة العاكس للطاقة الشمسية?
من الصعب تقدير سعر عاكس الطاقة الشمسية الكهروضوئية لأن تصميم كل نظام فريد من نوعه. يمكن زيادة حجم العاكس الكهروضوئي أو تقليله بناءً على متطلبات الطاقة في منزلك وبنية النظام الكهروضوئي.
فضلاً عن ذلك, كثيرًا ما يقوم القائمون على التركيب بالشراء بكميات كبيرة ولديهم اتصالات مباشرة مع الموردين, لذلك قد تختلف أسعارها عن أسعار المشترين المباشرين.
تتراوح أسعار محولات السلسلة عادة من $1,000 ل $2,000 او اكثر, اعتمادًا على معايير مثل حجم النظام, نوع الاتفاقية الشمسية, البائع, وأي خصوصيات محلية.
ضع في اعتبارك أنك ستحتاج إلى مُحسِّن طاقة واحد لكل لوحة شمسية وعاكس لربطهما.
تعد المحولات الدقيقة أكثر تكلفة من محولات السلسلة, تكلف في كثير من الأحيان $1,000 أو أكثر من محولات السلسلة ذات الحجم المماثل. تذكر أنه يمكن زيادة حجم عاكس السلسلة بتكلفة إضافية مخفضة, وبالتالي فإن العاكس ذو السلسلة الكبيرة ليس بالضرورة أن يكون مكلفًا بمرتين. في المقابل, يجب تثبيت محولات دقيقة على كل لوحة, لذا فإن مضاعفة عدد الألواح من المحتمل أن يؤدي إلى مضاعفة تكاليف العاكس.
كم من الوقت تستمر العاكسات الشمسية عادة؟?
عادة ما يكون عمر محولات السلسلة 10 ل 15 سنين, ولكن يمكن البقاء على قيد الحياة حتى 20 سنوات إذا تم تركيبها في مكان بارد, موقف جيد التهوية وصيانته بعناية.
تعتبر المحولات الدقيقة ومحسنات الطاقة جديدة جدًا في السوق, وبالتالي هناك معلومات أقل فيما يتعلق بعمرهم المتوقع. ومع ذلك, غالبية الشركات المصنعة على يقين من أن أجهزتها سوف تدوم أكثر من ذلك 20- إلى الضمانات المصاحبة لها لمدة 25 عامًا.
ما هو العاكس المناسب لمنزلي؟?
يعد استخدام حاسبة توفير الطاقة الشمسية المجانية طريقة بسيطة للبدء إذا كنت تفكر في الاستثمار في نظام الطاقة الشمسية لمنزلك وتحديد خيار العاكس المثالي بالنسبة لك.
سوف تتلقى تقديرًا للمبلغ المالي الذي ستوفره عن طريق تركيب الألواح الشمسية في منزلك, العوامل التي تؤثر في متطلبات التثبيت الإقليمية, مثل نوع العاكس الذي ينصح به عادةً.
سيتم ربطك أيضًا بمتخصص في الطاقة الشمسية يمكنه تحليل حلول الطاقة الشمسية المختلفة المناسبة لمنزلك, بما في ذلك إمكانيات العاكس, ومساعدتك في اختيار الخيار الذي يناسب متطلبات عائلتك.
