ادوات و اتصالات کاربردی در سیستم خورشیدی (فوتوولتاییک)

به منظور افزایش سطح ولتاژ و راندمان سیستم خورشیدی، در اتصالات بین پنل های خورشیدی از آرایش مختلفی استفاده می شود (آرایش سری یا موازی) که این مسئله حضور اتصالات با کیفیت و با طول عمر بالا را الزام می کند. برای این منظور در پنل های خورشیدی، وسیله از کانکتور نوع MC4 استفاده می شود. نکته قابل توجه این است که با اینکه بکمک اتصال سری و موازی پنل ها به یک دیگر باعث ‌افزایش ولتاژ می شود و می بایست مدنظر باشد که حتما مشخصات فیزیکی و الکتریکی پنل ها همانند یکدیگر باشند.

اینورتر (Inverter)

اینورتر خورشیدی یکی از ادوات اساسی در هر سیستم خورشیدی است. کارکرد اصلی اینورتر تغییر جریان برق مستقیم پانل های خورشیدی به جریان برق متناوب (AC به DC) است. برق تولید شده توسط پنل خورشیدی سولار سیستم به شارژ کنترلر، باتری و سپس به اینورتر جهت استفاده در منازل یا صنعت منتقل می شود. اجزای مختلف الکتریکی و الکترونیکی متصل به مدار در تبدیل کمک می کند. خروجی اینورتر های خورشیدی به چهار دسته تقسیم می شود:

خروجی به شکل موج مربعی، خروجی به شکل موج مربعی اصلاح شده، خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده (پله ای)، خروجی به شکل سیسنوسی خالص
اینورتر توصیه شده برای سولار سیستم، اینورتر های خورشیدی با خروجی سینوسی کامل می باشد؛ اما اگر هدف از نصب سیستم فتوولتاییک روشنایی و یا برق دوربین مدار بسته می باشد، می توان از اینورتر خورشیدی شبه سینوسی به جای اینورتر خورشیدی سینوسی استفاده نمود.
توان جریان متناوب تبدیل شده برای راه اندازي مصرف کننده هایی مانند تلویزیون ، یخچال ، مایکروویو و غیره استفاده می شود. برای برخی از برنامه های خاص ، می توانیم مستقیماً از توان جریان مستقیم از پنل خورشیدی مانند چراغ های شب LED ، یک شارژر تلفن همراه استفاده کنیم. به طور کلی ، از قدرت یک سیستم خورشیدی خانگی برای بارهای AC استفاده می شود.

اینورترها را می توان در چند گروه در نظر گرفت:

o اینورتر مستقل از شبكه

کاربرد اصلی آن نوع اینوترها در سیستم های از راه دور (Remoted System) می باشد که در آن، اینورتر خورشیدی از پنل جریان برق مستقیم (DC) باتری تغذیه می کند؛ این پانل باتری توسط پنل های خورشیدی شارژ می شود. این نوع اینورترها با شارژرهای اصلی باتری ادغام شده اند که می تواند برای تقویت باتری از یک جریان برق متناب (AC) استفاده شود.

o اینورتر متصل به شبکه

در این ساختارهای متصل به شبکه، تغذیه اینورتر در شبکه برق، توسط فاز و فرکانس متناظر انجام می شوند (بعنوان مثلا فرکانس 50 هرتز در هند و 60 هرتز در آمریکای شمالی). اینورتر های وابسته به شبکه به بصورت زیر دسته تقسیم می شوند:
- اینورتر های مرکزی و اینورتر های آرایه ای
  - اینورتر های مرکزی؛ ابتدا انرژی تولید شده توسط پنل های خورشیدی به جعبه تقسیم رفته و سپس به اینورتر مرکزی انتقال پیدا می کند تا برای مصرف کننده و یا انتقال به شبکه خطوط برق آماده شود. لازم به توضیح است که برای هر اینورتر مرکزی حداقل به 7 عدد صفحه خورشیدی نیاز دارد.

اینورتر های آرایه ای؛ این نوع از اینورتر ها به نام اینورتر شبکه ای (اینورتر رشته ای) و حتی میکرو اینورتر نیز شناخته می شود. برق تولید شده در هر صفحه خورشیدی به طور مجزا به اینورتر خورشیدی خود وصل می شود. از جمله مزایای این نوع از اینورترها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نصب کم هزینه و سریع نسبت به اینورتر های مرکزی
- کاهش خطر بروز آسب به پنل به علت تفکیک اینورتر پنل ها
- جلوگیری از وقوع حوادثی همچون آتش سوزی
- افزایش 5 برابری بازده پنل های خورشیدی
- توانایی گشترش سریع سیستم خورشیدی
از نظر کلی، می توان گفت که در عمل ساختار آرایش اینورتر های مرکزی و اینورتر های آرایه ای مشابه هم دیگر است.

اینورترهای پشتیبان باتری
- این نوع خاص از اینورترها به ویژه برای جذب انرژی از باتری طراحی شده اند. شارژ باتری با استفاده از یک شارژر روی صفحه حفظ می شود و انرژی اضافی به شبکه منتقل می شود. اینورترها این امکان را دارند که در هنگام قطع برق ، منبع تغذیه AC را برای بارهای خاص تأمین کنند. آنها همچنین عملکرد ضد جزیره ای دارند.

ميكرو اينورتر هاي متصل به شبكه
- میکرو اینورتر ها در صنایع خورشیدی مدرن هستند. آنها کوچک ، اندازه جمع و جور و قابل حمل با عملکرد بسیار زیادی هستند. آنها شامل تمام ویژگی های اینورترهای مرکزی هستند. میکرو اینورترها نسبت به نسل های رایج و قدیمی تر، چندین مزیت دارند. مزیت اصلی آنها این است که پنل‌ها را به صورت الکتریکی از هم ایزوله و مجزا می‌کنند؛ بنابراین وجود مقدار کمی سایه، گرد و خاک یا برف روی هر ماژول خورشیدی، یا حتی خرابی کامل آن، خروجی کل آرایه را یکباره و بدون تناسب کاهش نمی‌دهد. یکی دیگر از مزایای میکرو اینورتر برطرف کردن مشکلات اتلاف انرژی در مسیر انتقال انرژی از پنل تا اینورتر مرکزی می باشد. میکرو اینورتر هیچ نقطه شکستی ندارد که این مسئله در یک سیستم بزرگ با پنل های مختلف، بسیار حائز اهمیت می باشد؛ این به این معنی است که بر خلاف سیستم های اینورتر رشته ای، اگر یک پنل یا اینورتر کوچک دارای یک خطای جدی باشد، در بقیه سیستم تأثیری نخواهد داشت.
- عیب اساسی میکرو اینورتر این است که نسبت به توان معادل یک اینورتر مرکزی، هزینه اولیه تجهیزات بالاتری دارد؛ دلیل این امر این است که هر اینورتر باید در همسایگی پنل نصب شود (معمولاً در سقف) که این امر نگهداری آنها را سخت‌تر کرده و جابجایی و برداشتن آنها را پرهزینه تر می‌کند. یک میکرو اینورتر اغلب طول عمر بیشتری نسبت به اینورتر مرکزی دارد که نیاز به جایگزینی آن در طی طول عمر پنل های خورشیدی وجود دارد؛ بنابراین عیب مالی در ابتدا، ممکن است در طول عمر بیشتر تبدیل به یک مزیت شود.