لماذا تحتاج إلى عاكس طاقة لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك

يحتاج نظام الطاقة الشمسية الخاص بك إلى عاكس لتحويل كهرباء التيار المباشر (DC) التي تجمعها ألواحك إلى تيار متناوب (AC). علاوة على ذلك، تخدم هذه العاكسات وظائف أخرى متعددة داخل منزلك ويجب أن تؤدي أيضاً أي مهام صيانة مطلوبة.

يعد حجم العاكس أحد الاعتبارات الحاسمة في تصميم نظام طاقة شمسية زائد بطارية فعال. قد يواجه العاكس الأصغر حجمًا خسائر في الكفاءة أثناء تحويله من التيار المستمر إلى مصادر طاقة التيار المتردد، مما يؤدي إلى خسائر في الكفاءة أثناء التشغيل.

ما هو العاكس؟

تقوم العاكسات بتحويل كهرباء التيار المباشر (DC) إلى تيار متناوب (AC). وهذا يمكّن من توصيل الأجهزة الإلكترونية مباشرةً بالمنافذ التي توفر طاقة التيار المتردد داخل المنازل؛ وعلى عكس التيار المستمر، يمكن للتيار المتردد أن يتدفق في كلا الاتجاهين وبالتالي يجب توجيهه بشكل صحيح ليعمل بفعالية.

يعمل العاكس من خلال التحكم في مجموعة من المفاتيح من خلال معالج دقيق، مع التبديل بتردد أعلى بكثير من معظم الأجهزة المنزلية التي تعمل عليها (50-60 هيرتز لمعظم الأجهزة المنزلية)، وذلك لإنتاج موجات شبه جيبية بتردد أقل من 3% تشوه توافقي كلي (THD).

يتم حساب تصنيف كفاءة عاكس الطاقة عن طريق طرح خسائر التحويل من إجمالي طاقة الإدخال المستهلكة ثم نشر هذا الرقم إما كتصنيف طاقة خرج التيار المستمر أو قيمة كفاءة اليورو.

تُعد العاكسات عنصراً أساسياً في أي نظام للطاقة الشمسية، حيث تقوم بتحويل الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية إلى كهرباء يمكن استخدامها في المنازل والشركات على حد سواء. تقوم المحولات التقليدية "السلسلة" التقليدية بتوصيل جميع الألواح الشمسية معاً لاستيعاب جميع مخرجات التيار المستمر في وقت واحد؛ ويختار الناس بشكل متزايد المحولات الصغيرة المتصلة مباشرةً بألواح فردية لتوليد طاقة أكثر كفاءة وطاقة احتياطية في حالة تعطل الشبكة؛ وعادةً ما تتميز بحماية مستشعر درجة الحرارة لحماية هذه الأجهزة من الحرارة الزائدة.

تقوم المحولات بتحويل كهرباء التيار المباشر (DC) إلى كهرباء تيار متردد (AC).

في أنظمة الطاقة الشمسية، تقوم العاكسات بتحويل طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى كهرباء تيار متردد يمكن للأجهزة المنزلية والإلكترونيات استخدامها. كما أنها تحمي المعدات والأسلاك المنزلية في حالة انقطاع التيار الكهربائي، وتمنع نقل الكهرباء إلى خطوط الكهرباء الخارجية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وتتيح لك الحصول على أرصدة طاقة صافية (خصومات على فاتورة الكهرباء مقابل إرسال الطاقة الشمسية الزائدة إلى شركة الكهرباء) عند توصيلها بالشبكة.

تعمل العاكسات عن طريق تشغيل وإيقاف تشغيل عدد كبير من الترانزستورات (أو أشباه الموصلات) بسرعة. ومع فتح وإغلاق كل زوج من الترانزستورات على فترات زمنية مختلفة، يرتفع تيارها الكهربائي وينخفض بالتناظر؛ مما يخلق ما يعرف بالموجة الجيبية. ويشبه شكل الموجة الناتج شكل التلال المتدحرجة.

تتدفق كهرباء التيار المستمر في اتجاه واحد فقط بينما تتناوب كهرباء التيار المتردد في التدفق عدة مرات كل ثانية. يقوم العاكس بتحويل جهد التيار المستمر (عادةً 12 أو 24 أو 48 فولت) إلى جهد التيار المتردد القياسي للمرافق 120 أو 240 فولت عند 60 هرتز.

قد تقوم العاكسات بتخزين الطاقة التي تقوم بتحويلها في بطاريات لحالات الطوارئ أو حالات ذروة الطلب. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام العاكسات أيضاً في أنظمة الطاقة المتجددة لتحويل مخرجات توربينات الرياح أو المولدات الكهرومائية إلى كهرباء تيار متردد قابلة للاستخدام من قبل الأجهزة الأخرى في النظام.

يمكن للعاكسات تخزين الكهرباء في البطاريات.

تعمل الألواح الشمسية على تسخير ضوء الشمس لإطلاق الإلكترونات من رقائق السيليكون، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي. ولسوء الحظ، لا يمكن استخدام هذا التيار المباشر (DC) من قبل معظم الأجهزة المنزلية؛ وبالتالي فإن نظام الطاقة الشمسية الخاص بك يتطلب عاكساً يحولها إلى طاقة تيار متردد يمكن لمنزلك الاستفادة منها.

تخدم العاكسات وظائف متعددة تساعد في تشغيل نظامك الشمسي. على سبيل المثال، فهي تراقب جهد اللوحة لتحديد مستويات الطاقة القصوى لإخراج الوحدات، وبالتالي تجنب تشغيل الأوتار بشكل كبير جداً وبالتالي تقليل إنتاج الطاقة الكلي من نظامك. وعلاوة على ذلك، تحتوي العاكسات على وظائف حماية النظام من الأعطال لاكتشاف وإيقاف التشغيل إذا حدث خلل ما في الألواح أو الأسلاك وإيقاف تشغيل النظام على الفور إذا حدث عطل ما في أي من الحالتين.

توفر العاكسات الذكية طبقة أخرى من التواصل مع الشبكة. ويمكن للمحولات الموصولة بأنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة أن تكتشف الانحرافات في التردد والجهد عن القيم القياسية وتستجيب بطرق مختلفة؛ وقد يتحمل بعضها الانقطاعات الصغيرة؛ وإذا استمر الانحراف لفترة طويلة جداً يمكن أن تنفصل عنها وتتوقف تماماً.

توفر العاكسات الأخرى طاقة تفاعلية عند الضرورة للشبكة، مما يساعد على تحقيق التوازن ويجعل عمل شركات المرافق أبسط. وعلاوة على ذلك، تسمح هذه العاكسات بإعادة الطاقة الشمسية الزائدة إلى الشبكة - مما يوفر المال من خلال أرصدة الطاقة الصافية على فاتورة الكهرباء!

يمكن للعاكسات التواصل مع الشبكة.

مع تزايد استخدام الطاقة الشمسية على نطاق واسع، ازدادت أهمية تواصل العاكسات مع الشبكة بشكل كبير. فهي تحتاج إلى إبلاغها عندما يتجاوز توليدها الاستهلاك حتى تتمكن من الحصول على رصيد. كما يجب أن تكون قادرة على تغيير الإخراج مع تغيرات التوليد والطلب الأخرى - وهو جانب يُعرف باسم التحكم التلقائي في التوليد على الشبكة.

توفر العاكسات خدمات الشبكة الأخرى مثل استجابة الجهد والتردد. على الشبكة، يتذبذب الجهد (القوة التي تدفع الشحنة الكهربائية إلى الأمام) والتيار (تدفق الجسيمات المشحونة) باستمرار. مع وجود عاكسات مزودة بميزات لمزامنة كلاهما في الطور، مما يجعل طاقتهما "حقيقية" أكثر للأجهزة المتصلة لاستيعابها.

وبالمثل، عند دمجها مع أنظمة الطاقة الشمسية، يمكن للعاكسات أن تساعد البطاريات على الاستجابة للتقلبات في جهد الشبكة من خلال ضبط الخرج عند ارتفاع الجهد أو انخفاضه - مما يساعد على حماية البطاريات ومعدات الشبكة الأخرى من التلف أو التعطل.

يمكن أن تتصل العاكسات بالشبكة عبر معدات اتصال مدمجة فيها مباشرةً أو ملحقة بها كملحقات، وترسل معلومات حول توليد الطاقة الخاصة بها واستخدامها مباشرةً إلى بوابة إنترنت أو أجهزة مراقبة بحيث يمكن للمالكين والمرافق وأنظمة أتمتة الشبكة تتبع كل ما يحدث داخلها.