آیا می توان از هر اینورتری در سیستم های خورشیدی استفاده کرد؟
برای پاسخ به این سوال که در سیستم های خورشیدی از چه نوع اینورتری استفاده کنیم تا بیشترین بازده انرژی خورشیدی را داشته باشیم ، ابتدا باید شناخت کاملی از اینورتر و انواع آن پیدا کنیم .
به همین منظور شما را به خواندن ادامه این مقاله دعوت می نماییم .
اینورتر چیست ؟
اقلیم کشور ایران در منطقه‌ای قرار گرفته که از میزان تابشی بسیار ایده‌آل برخوردار بوده و بحث جایگزینی سوخت‌های فسیلی با انرژی پاک، رایگان و همیشه در دسترس خورشیدی در کشورمان بیش از پیش مطرح است. اما در کاربرد روزمره انرژی خورشیدی باید درنظر داشت که برق خروجی پنل‌های سولار از نوع مستقیم (DC) می‌باشد که از طریق شارژ کنترلر، باتری‌های بانک باتری را شارژ می‌نماید.
ولتاژ خروجی بانک باتری نیز از نوع DC است که برای تغذیه بارهایی که که برای برق شهر طراحی شده‌اند، قابل استفاده نیست. بنابراین بین ورودی بار AC و خروجی DC باتری نیاز به واسطه‌ای هست که این تبدیل را انجام دهد. چنین دستگاهی که وظیفه تبدیل برق DC به AC را بر عهده دارد، اینورتر (Inverter) نامیده می‌شود.
یک اینورتر خورشیدی (Solar Inverter) برای داشتن عملکردی مناسب ، به‌عنوان بخش انتقال توان سیستم فتوولتائیک باید ویژگی‌های مطلوبی داشته باشد. رویکرد کنترل اینورتر که ارتباط منبع فتوولتائیک با شبکه برق را برقرار می‌کند، باید برای حصول اطمینان از انتقال انرژی به‌صورت کارآمد، اهداف اصلی زیر را برآورده سازد:
• تبدیل مناسب توان ورودی DC به یک جریان خروجی AC که به شبکه تزریق می‌شود.
• استحصال حداکثر توان از منبع فتوولتائیک با استفاده از ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) صفحه‌های خورشیدی که با شدت تابش نور خورشید و درجه حرارت تغییر می‌کند. برای ردیابی نقطه حداکثر توان روش‌های مختلفی پیشنهاد شده است .
بنابراین نوع و ساختار اینورتر هرچه که باشد ، باید بتواند ویژگی های بالا را داشته باشد . با توجه به نحوه قرارگیری اینورترها در کنار ماژول‌ها و یا آرایه‌های فتوولتائیک، پیکربندی‌های مختلفی برای اتصال یک سیستم فتوولتائیک به شبکه وجود دارد.
اینورترهای خورشیدی را می توان بر اساس ساختار به چهار دسته تقسیم بندی کرد :
- اینورتر مرکزی
- اینورتر رشته ای
- اینورتر چند رشته ای
- میکرو اینورتر
اینورتر مرکزی :
این ساختار پراستفاده‌ترین و متداول‌ترین ساختار در سیستم‌های فتوولتائیک بزرگ‌مقیاس است. به همین خاطر، این سیستم‌ها غالباً سه فاز هستند. اینورتر متمرکز ، ارتباط تعداد زیادی از صفحه‌های فتوولتائیک را به شبکه برقرار می‌کند. در ابتدا ، صفحه‌ها به‌صورت سری و به شکل یک رشته متصل آرایش پیدا میکنند.
هر کدام از این رشته‌ها قابلیت تولید ولتاژ موردنیاز را برای آنکه به تقویت ولتاژ نیاز نباشد دارا هستند. پس از آن، رشته‌ها از طریق دیودهای رشته‌ای به‌منظور رسیدن به سطح توان بالا به‌صورت موازی متصل می‌شوند.
با توجه به پیچیدگی کمتر در نصب و نیز هزینه کم، به نظر می‌رسد این ساختار راه‌حل مناسبی برای سیستم فتوولتائیک چندمگاواتی باشد. بااین‌حال، چند اِشکال عمده این توپولوژی مانند:
- اندازه بزرگ
- ایجاد سر و صدا و گرما که استفاده از سیستم ھای خنک کننده را ضروری می کند.
- کاھش شدید خروجی در مواقع نقص و یا سایه حتی در یکی از پنل ھا
- خطرات بیشتر به دلیل سطح ولتاژ بالا
به‌طورکلی، بالاترین انرژی خروجی در یک اینورتر متمرکز، تنها زمانی دست‌یافتنی است که همه پنل‌ها دقیقاً مشابه و تحت شرایط جوی یکسان کار کنند. در عمل، این امر به دلیل تغییرات پارامتری ناشی از دما ، گردوغبار روی سطح صفحه و سایر شرایط جوی تقریباً غیرممکن است. علاوه بر این، سایه درختان اطراف و یا ساختمان‌ها، ابرها و پرندگان می‌تواند سبب تنوع تابش خورشید روی صفحات شود.
اینورتر رشته ای :
پس از اینورترهای متمرکز، اینورترهای رشته‌ای برای کاربردهای تجاری و مسکونی ترجیح داده می‌شوند. اینورتر رشته‌ای یک نسخه کاهش‌یافته از اینورتر متمرکز یا مرکزی است که در آن یک رشته منفرد از صفحه‌های خورشیدی به اینورتر متصل است.
ولتاژ ورودی ممکن است برای عدم نیاز به تقویت ولتاژ، به اندازه کافی بالا باشد. اینورترهای رشته‌ای از تلفات عدم تطابق بین رشته‌ها جلوگیری میکنند و این اجازه را می‌دهند که هر رشته در نقطه حداکثر توان آن به کار گرفته شود. علاوه بر این، دیودهای رشته‌ای برداشته شده است که خود باعث کاهش اتلاف انرژی می‌شود.
از لحاظ استمرار و تداوم عملکرد نیز، بسیار بعید است که همه اینورترهای رشته‌ای به‌طور هم‌زمان افت داشته باشند.علاوه بر این ، اینورترهای اضافه نه‌تنها تلفات تبدیل توان بلکه هزینه سیستم را نیز بالا می‌برند.
اینورتر چند رشته ای :
ساختار این نوع اینورتر توسعه‌یافته ساختار رشته‌ای است که در آن چند رشته وجود دارد . هرکدام از رشته‌ها یک مبدل DC/DC مربوط به خود را دارند و به یک اینورتر مشترک DC/AC متصل هستند. در مقایسه با سیستم مرکزی، هر رشته را می‌توان به‌صورت جداگانه کنترل کرد.
مبدل DC/DC نیز برای بالا بردن ولتاژ رشته به شین DC استفاده می‌شود. وجود یک شین DC وظایف اینورتر را کاهش می‌دهد زیرا MPPT توسط مبدل DC/DC تحقق می‌یابد.
این توپولوژی همچنین باعث می‌شود سیستم فتوولتائیک قابل‌انعطاف باشد. در واقع ، صفحه‌های یک رشته می‌توانند با صفحه‌های رشته دیگر در اندازه، فناوری و یا مقادیر نامی توان متفاوت داشته باشند. علاوه بر این، می‌توان به‌راحتی یک رشته جدید را همراه مبدل DC/DC به سیستم موجود وصل کرد و آن را گسترش داد .
میکرو اینورتر :
در سال‌های اخیر موضوع میکرواینورتر یا ماژول AC با توجه به برتری‌های نسبی که در مقایسه با سایر پیکربندی‌ها دارد مورد توجه قرار گرفته است. چنین تعریفی برای ماژول AC بیان شده است :
ماژول AC یک محصول الکتریکی است که ترکیبی از یک سلول خورشیدی و یک اینورتر الکترونیک قدرت بوده و در صورت اتصال به شبکه، نور را به برق AC تبدیل می‌کند. درواقع یکی برتری‌های اصلی این ساختار همان ماژول و یکپارچه بودن آن است.
استفاده از میکرواینورترها خصوصاً برای نصب روی سقف خانه‌ها از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر است. معمولاً مدار در یک جعبه آلومینیومی کوچک به پشت ماژول خورشیدی الحاق می‌شود.
سیستم‌های فتوولتائیک که از میکرواینورترها تشکیل می‌شوند می‌توانند انرژی بیشتری از صفحه‌های خورشیدی استحصال کنند. سیستم‌های فتوولتائیک بر اساس میکرواینورتر می‌توانند تا درصد مناسبی انرژی بیشتری نسبت به سیستم‌های مبتنی بر اینورتر مرکزی و رشته‌ای استخراج کنند زیرا در هر ماژول ردیابی نقطه حداکثر توان به‌صورت جداگانه انجام می‌شود.
علاوه بر این، زمان نصب و راه‌اندازی میکرواینورتر بسیار کمتر از سایر ساختارها است. خطر قوس الکتریکی و آتش نیز در این سیستم‌ها کاهش می‌یابد زیرا هیچ ولتاژ DC بالایی با توان زیاد در سیستم سیم‌کشی وجود ندارد. از آن‌جایی‌که هر ماژول به‌طور مستقل به شبکه متصل است، خرابی یک ماژول بر بهره‌برداری از ماژول‌های دیگر تأثیر نمی‌گذارد. علاوه بر این، تشخیص خرابی در سیستم نیز راحت‌تر می‌شود.
امیدواریم این آموزش برای شما مفید به بوده باشد
آکادمی انرژی های تجدیدپذیر ، برترین آموزشگاه ارائه دهنده مدرک رسمی سازمان آموزش فنی و حرفه ای در کشور
