اینورتر خورشیدی چیست: انواع، مزایا و معایب

اینورتر خورشیدی چیست؟

انرژی خورشیدی، الکتریسیته را به شکلی که بتوان چراغ رومیزی را با ان روشن کرد، تامین نمی کند. اینورتر خورشیدی، برق تولیدی توسط پنل های خورشیدی را به چیزی تبدیل می کنند که واقعاً بتوان از آن استفاده کرد.

به آن بعنوان یک صرافی برق فکر کنید. ممکن است مشتی ین داشته باشید، اما تا زمانی که آن را به دلار تبدیل نکنید، قادر به پرداخت هزینه ناهار خود در ایالات متحده نخواهید بود.

منزل شما برای انتقال برق جریان متناوب (AC) سیم کشی شده است. برق تولیدی توسط پنل های خورشیدی در ابتدا بصورت جریان مستقیم (DC) می باشد. اینورترها برق DC خام را به برق AC تبدیل می کنند تا لامپ بتواند از آن برای روشن کردن اتاق استفاده کند.

اینورترها قطعات بسیار مهمی از تجهیزات سیستم خورشیدی پشت بام هستند. سه نوع اینورتر قابل دسترس می باشد: اینورترهای رشته ای، میکرو اینورترها و بهینه سازهای برق.

انواع اینورتر خورشیدی، مزایا و معایب

اینورترهای رشته ای

اینورترهای رشته‌ای دارای یک اینورتر متمرکز – یا، طبق تشبیه – یک ایستگاه صرافی مرکزی هستند.

این یک اینورتر استاندارد است و در صورتیکه سایه درختان مجاور یا یک دودکش بزرگ وجود نداشته باشد به خوبی کار می کند. همچنین قرار گیری تمام پنل های خورشیدی در یک جهت، عالیست.

اینورترهای رشته ای در صنعت استاندارد نوع بوده و کم هزینه ترین گزیه محسوب می شوند.

مزایا:

معایب:

اینورترهای میکرو

اینورترهای میکرو دارای یک واحد کوچک در قسمت تحتانی یا بصورت تعبیه شده برای تبدیل برق در هر پنل خورشیدی مجزا هستند. در مورد آن بصورت ایستگاه های صرافی کوچکی که در هر گوشه خیابان وجود دارند، فکر کنید.

این مسئله هر پنل را قادر می سازد که مستقل از همسایگان خود در اوج کارایی فعالیت کند. حتی اگر کنار پنل شاخه درختی باشد که بیشتر روز روی آن سایه می اندازد، سایر پنل ها می توانند با ظرفیت کامل کار کنند.

همچنین می توان عملکرد هر پنل را بصورت جداگانه نظارت کرد که برای تشخیص هر گونه مشکل در مورد یک پنل مفید است، بنابراین امکان تعمیر قبل از کاهش بهره‌وری کل سیستم، وجود دارد.

هرگونه افت کارایی تنها بر روی یک پنل تاثیر گذار است. این نوع اینورتر ها ممکن است نسبت به انواع رشته ای گرانتر باشند، اما می توانند با دریافت انرژی بیشتر از کل سیستم، نتیجه بهتری داشته باشند.

میکرو اینورترها همچنین در صورت نیاز، افزایش مصرف برق را تسهیل می کنند. فرض کنید یک ماشین برقی خریداری کرده اید و برای شارژ آن هر شب به برق زیادی نیاز دارید. افزودن پنل های خورشیدی و اینورترهای بیشتر، آسان تر و ارزان از افزودن یک اینورتر مرکزی اضافی در سیستم اینورتر رشته ای می باشد.

مزایا:

معایب:

بهینه سازهای برق

اینها هم از لحاظ نحوه عملکرد و هم از نظر قیمت، جایی بین اینورترهای رشته و میکرو اینورترها قرار دارند.

همانند اینورترهای میکرو، بهینه سازهای برق دارای بخشی (“بهینه ساز”) در قسمت تحتانی و درون هر پنل خورشیدی هستند. اما به جای تغییر مستقیم DC به AC در محل، این اینورترها جریان را قبل از ارسال آن به یک اینورتر مرکزی بهینه سازی می کنند. این مدل نسبت به اینورتر رشته‌ای کارآمدتر است، زیرا تولید ضعیف یک پنل کل سیستم را کند نمی‌کند، و نسبت به راه‌اندازی یک اینورتر استاندارد میکرو نیز از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

تصور کنید که بتوانید در صرافی جلوی صف باشید. این به اندازه داشتن صرافی خودتان و در چند قدمی منزلتان سریع یا راحت نیست، اما پس از رسیدن به دفتر مرکزی دیگر منتظر نمی مانید.

اینورترهای میکرو و بهینه سازهای برق در حال محبوب شدن هستند و با پیشرفت فناوری قیمت ها نیز کاهش می یابدن.

ما در این پست جزئیات بیشتری در مورد بهینه سازهای قدرت داریم.

مزایا:

معایب:

در نهایت، بهترین اینورتر برای شما به شکل و سایز سقف، درختان مجاور، میزان انرژی مورد نیاز و بودجه شما بستگی دارد.

در اینورتر خورشیدی به دنبال چه چیزی باشید

بطور خلاصه، سه نوع اینورتر وجود دارد: اینورترهای رشته ای، اینورتر های میکرو و بهینه سازهای قدرت. همه آنها برق تولید شده پنل های خورشیدی را از جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) تبدیل می کنند. این باعث می شود انرژی برای خانه شما قابل استفاده باشد.

در اینجا چند نکته برای خرید اینورتر وجود دارد…

گارانتی اینورتر خورشیدی

اکثر افراد در خرید دستگاه های الکترونیکی دارای گارانتی احساس راحتی بیشتری می کنند. اینورترهای خورشیدی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. بیشتر اینورترها ضمانت های 5 تا 10 ساله دارند، هرچند برخی از آنها تا 25 سال قابل تمدید هستند.

هنگام بررسی یک شرکت، مطمئن شوید که می دانید چه چیزی در گارانتی گنجانده شده و چه چیزی گنجانده نشده است. برای مثال، برخی از بهینه سازهای برق ممکن است اینورتر مرکزی را تحت گارانتی قرار نداده باشند.

همچنین از درک شرایط گارانتی مطمئن شوید. آیا در صورت بروز ایراد داخلی و همچنین در صورت آسیب خارجی دستگاه هزینه ها پوشش داده می شوند؟ اگر مجبور به ارسال قطعات باشید، هزینه دستمزد یا حمل و نقل از شما دریافت می شود؟ اینها همه سؤالات مهمی هستند که باید پرسید.

دماهای عملیاتی اینورتر خورشیدی

مانند اکثر تجهیزات الکترونیکی، اینورترها نیز زمان هایی که خنک باشند بهترین عملکرد را دارند. دمای عملیاتی ایمن ترین محدوده دمایی است که یک اینورتر حفظ می کند.

بطور طبیعی اینورترها حین کار مقداری گرما تولید می کنند. از آنجایی که آنها معمولاً در یک محیط غیرقابل کنترل و در خارج از منزل هستند، در معرض طیف گسترده ای از نوسانات دمایی قرار دارند.

مشخص است که همیشه شرایط ایده آل نبوده و گاهی یک اینورتر باید سخت تر از دیگران کار کند. هر چه دمای عملیاتی بالاتر باشد (هر چه گرمای بیشتری را تحمل کند)، بهتر است.

راندمان اینورتر خورشیدی

دو عدد برای بازده اینورتر خورشیدی وجود دارد: بازده حداکثر و بازده وزنی.

بازده حداکثر، بازده زمانی است که اینورتر بصورت بهینه کار می کند. بهتر است بدانید بهترین حالت چیست، اما همچنین لازم به ذکر است که همیشه به آن سطح نخواهد رسید. بعضی روزها ممکن است فقط برای یک یا دو ساعت به حداکثر بازدهی برسد، یا شاید اصلاً نرسد.

وزنی بازده در متغیرهایی مانند سطوح ورودی DC ظاهر می شود. این بازده ارزیابی دقیق تری را ارائه می دهد زیرا نور خورشید، دما و سایر عناصر محیطی در طول روز بر بازده اینورتر تأثیر گذارند.

اصطلاحات کلیدی اینورتر خورشیدی برای دانستن

Clipping/Scalping 

این اصطلاح برای توصیف انرژی خروجی از دست رفته به دلیل کوچک بودن اینورتر بکار می رود. هر اینورتر مشخص دارای یک حداکثر توان نامی (در سطح مسکونی، اندازه‌گیری شده بر حسب وات یا کیلووات) است. وقتی انرژی خورشیدی بیش از حداکثر توان نامی آن اینورتر (میزانی که اینورتر می‌تواند تحمل کند) DC را تامین می‌کند، توان حاصل «قطع» می‌شود. مد نظر قرار دادن حداکثر توان خروجی سیستم های خورشیدی مهم بوده و بایستی اینورتری با سایز، مدل و نوع صحیح انتخاب شود تا از قطع شدن بیش از حد اجتناب شود.

طبیعی است که سایز سیستم DC حدود 2/1 برابر بیشتر از حداکثر توان AC سیستم اینورتر باشد. برای مثال، یک آرایه PV خورشیدی 12 کیلوواتی که به یک اینورتر 10 کیلوواتی متصل شده، DC:AC یا “نسبت بار اینورتر” 2/1گفته می شود. با در نظر گرفتن شرایط واقعی و خاص محل تاثیر گذار بر توان خروجی، ممکن است سایز آرایه خورشیدی کمی بزرگ‌تر از حداکثر توان نامی اینورتر باشد، چون احتمالا” «روزهای محدودکننده توان» بسیار اندک یا نمونه هایی از قطع جریان برای آن سیستم وجود داشته باشد.

بازده اینورتر

درصدی که به ما می گوید چه میزان برق DC ورودی به یک اینورتر به عنوان برق AC قابل استفاده خارج می شود. هیچ اینورتری بازده 100٪ ندارد، هرچند برخی از آنها به شرایط مطلوب نزدیک می باشند. در تبدیل DC به AC، برق به صورت گرما تلف می شود. با اینکه بازده اینورتر عامل مهمی است که در فرآیند انتخاب بایستی مد نظر قرار گیرد، اما عوامل دیگری نیز، مانند گارانتی، قیمت، عمر مورد انتظار، قابلیت سرویس و عملکردهای نظارت بر هزینه اقتصادی پروژه تأثیر می‌گذارند.

توان حداکثر

این بالاترین مقدار توان مجاز برای تامین برق یک اینورتر است، که تابعی از مشخصات اینورتر یا حداکثر برق تولید شده توسط پنل خورشیدی است. این در مبادله بهینه بین ولتاژ و جریان در امتداد منحنی IV (جریان و ولتاژ) پنل مشخص رخ می دهد.

نقطه حداکثر توان (MPP)

توان خروجی یک سیستم خورشیدی با شرایطی مانند میزان دریافت نور خورشید، دما و سایر عوامل تغییر می کند. یک سیستم فتوولتائیک خورشیدی با شیب ثابت، ساکن و بر روی پشت بام یا زمین ممکن است حداکثر توان نامی خود را طی مدت زمان محدودی از روز تولید کند. هر سلول خورشیدی دارای منحنی IV خاص خود می باشد که حداکثر توان خروجی آن را به تغییرات جریان (I) و ولتاژ (V) مرتبط می کند.

ردیاب نقطه حداکثر توان (MPPT)

دستگاهی که به طور دوره ای مشخصات یک پنل، رشته ای از پنل ها یا یک سیستم معین را ردیابی کرده و ولتاژ و آمپراژ را متناسب با آن بهینه و برای تولید حداکثر توان تغییر می دهد.

اینورتر میکرو 

دستگاهی که جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط یک پنل خورشیدی را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. اینورترهای میکرو معمولاً در جا یا پشت هر پنل خورشیدی مجزا در یک آرایه متصل و نصب می شوند. اکثر میکرو اینورترها روی زمین قرار می گیرند، در حالی که برخی نیز توسط سازنده به صورت پنل یکپارچه عرضه می شوند. برندهای محبوب اینورترهای میکرو عبارتند از: Enphase، Chilicon، APS، ABB، SMA و

بهینه ساز

یک اینورتر DC-DC، بهینه ساز یا “بهینه ساز پنل”، یک دستگاه برقی قدرت در سطح ماژول است که با اندازه گیری پیوسته MPPT هر پنل جداگانه، خروجی سیستم خورشیدی را افزایش می دهد. بهینه سازهای پنل مشخصات عملیانی را از طریق یک سیستم نظارتی به منظور تسهیل عملیات ها و هرگونه تعمیر و نگهداری ضروری تقویت می کنند. در واقع، بهینه‌سازها از طراحی‌ها و تمهیدات سیستم انعطاف‌پذیر – با جهت‌گیری‌های متعدد پنل، شیب‌ها، آزیموت‌ها و انواع ماژول در یک رشته معین حمایت می‌کنند.

از آنجایی که بهینه‌سازها یک فناوری DC-DC یا DC-بهم پیوسته هستند، سیستم‌هایی که از این فناوری بهره می برند عموماً با راه‌حل‌های ذخیره‌سازی برق متصل به DC یا پشتیبان‌گیری باتری، مانند Tesla Powerwall، سازگار خواهند بود. شاید مفیدترین مزیت استفاده از بهینه ساز DC، MPPT در سطح پنل یا ردیابی نقطه حداکثر توان باشد. نتیجه افزایش بهره وری انرژی از یک پنل، به ویژه هنگام قرار گیری در معرض سایه های دوره ای یا فراگیر می باشد.

نقطه اوج توان

نقطه بیشینه توان، به نقطه‌ای گفته می‌شود که در آن سیستم فتوولتائیک خورشیدی بیشترین توان خروجی خود را تولید می‌کند. این نقطه در منحنی جریان-ولتاژ ماژول فتوولتائیک واقع شده و در آن محصول جریان و ولتاژ در سطح بیشینه خود است.

نقطه بیشینه توان در طراحی و عملکرد سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی بسیار مهم است زیرا بیشترین میزان توانی که سیستم می‌تواند تولید کند، به آن وابسته است. برای دستیابی به بیشینه توان خروجی، سیستم فتوولتائیک باید به گونه‌ای طراحی و نصب شود که در شرایط عادی به نقطه بیشینه توان نزدیک باشد.

برای پیدا کردن نقطه بیشینه توان یک سیستم فتوولتائیک، پارامترهای مختلفی مانند دما، تابش نور، و سایه‌بانی باید مورد بررسی قرار گیرند. این اطلاعات می‌توانند برای بهینه سازی طراحی و عملکرد سیستم استفاده شوند و عملکرد و کارایی آن را بیشینه کنند.

اینورتر رشته ای

دستگاهی که برق جریان مستقیم (DC) تولیدی توسط گروهی از پنل‌های خورشیدی (موسوم به رشته‌ها) را به برق جریان متناوب (AC) قابل استفاده تبدیل می‌کند. اینورترهای رشته ای به عنوان یک فناوری خورشیدی “هدفمند” در نظر گرفته می شوند که مشخص شده موثر ایمن و قابل اعتماد هستند. اینورترهای رشته ای 240 ولت AC خانگی معمولاً ضمانت ساخت حدوداً 10 ساله دارند.

زمانیکه اینورتر رشته ای براساس مشخصات، کد و بهترین روش های سازنده نصب شود، ممکن است در طول عمر سیستم فتوولتائیک به سرویس یا در نهایت تعویض نیاز داشته باشد. با Pick My Solar تماس بگیرید تا متوجه شوید که ضمانت ساخت سیستم خورشیدی و همچنین ضمانت سازنده اینورتر چه مواردی را در بر می گیرد. بسته به اهداف، بودجه و ترجیحات فردی، اینورترهای رشته ای می توانند گزینه بسیار مناسبی برای سیستم PV خورشیدی باشند.

نتیجه گیری

در نظام‌های خورشیدی، تبدیل‌کننده برق خورشیدی نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. هدف از استفاده از تبدیل‌کننده برق خورشیدی، تبدیل جریان مستقیم تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی به جریان متناوب برای استفاده در سیستم برق شهری یا ذخیره‌سازی در باتری‌هاست. انتخاب بهترین تبدیل‌کننده برق خورشیدی، بسته به نیاز و شرایط مختلف، از جمله اندازه و قدرت سیستم، نوع باتری و هزینه سیستم، متفاوت است.