مع استمرار شعبية مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية في النمو ، أصبحت الحاجة إلى أنظمة فعالة لتحويل وإدارة هذه الطاقة أكثر إلحاحًا. أحد المكونات الأساسية في أي نظام شمسي مرتبط بالشبكة هو العاكس الشبكي. يلعب هذا الجهاز دورًا محوريًا في تحويل الكهرباء الحالية (DC) التي تم إنشاؤها بواسطة الألواح الشمسية إلى كهرباء التيار (AC) بالتناوب التي يمكن إطعامها في الشبكة الكهربائية. من خلال القيام بذلك ، تمكن محولات الشبكة من الطاقة الشمسية من دمجها بسلاسة في الشبكة ، مما يوفر حلاً مستدامًا وفعالًا لتشغيل المنازل والشركات والمجتمعات بأكملها.
بالإضافة إلى تحويل الكهرباء ببساطة ، تضمن محولات شبكات الشبكة أيضًا أن الطاقة التي يتم تغذيتها في الشبكة هي المرحلة الصحيحة والجهد ، مما يجعلها آمنة للتوزيع. إذا كان نظام الطاقة الشمسية ينتج عن الكهرباء أكثر من احتياجات المنزل أو المباني ، فسيتم إرسال الطاقة الزائدة إلى شبكة المرافق ، وغالبًا ما تسمح للمالك بتلقي الاعتمادات أو المدفوعات في مقابل عملية تسمى Net Metering.
يعمل العزفون الشبكيون من خلال سلسلة من الخطوات لضمان دمج الطاقة الشمسية بأمان في الشبكة الكهربائية:
الخطوة الواحدة في هذه العملية هي تحويل الكهرباء DC الناتجة عن الألواح الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد. يتم ذلك باستخدام مكونات أشباه الموصلات ، مثل الترانزستورات ، التي تعمل على تشغيل التيار وإيقافها بسرعة لإنشاء تيار متناوب.
تعمل الشبكة بتردد محدد (عادةً 50 أو 60 هرتز) والجهد (غالبًا 120 أو 240 فولت في الأنظمة السكنية). يجب أن يتطابق العاكس الشبكي إلى هذه المعلمات لتجنب المشكلات المتعلقة بتوافق الشبكة. يتم تحقيق ذلك من خلال الخوارزميات وأنظمة التحكم المتقدمة التي تنظم الإخراج لتتناسب مع ظروف الشبكة.
تتمثل إحدى الميزات الرئيسية في محولات الشبكات في تزامنها مع قوة الشبكة. يراقب العاكس باستمرار تردد الشبكة ومرحلة ، مما يضمن أن الطاقة التي تولدها تتناغم مع إشارة الشبكة. هذا يمنع المشكلات المحتملة مثل التحميل الزائد أو إتلاف البنية التحتية للشبكة.
تأتي العزفون شبكات الشبكة أيضًا مع ميزات السلامة مثل الحماية المضادة للآثار. يحدث Islanding عندما يستمر العاكس في توفير الطاقة لجزء من الشبكة حتى بعد انخفاض الشبكة الرئيسية. قد يكون هذا خطيرًا على عمال المرافق الذين يقومون بإصلاح الشبكة. يكتشف العاكس تلقائيًا فشل الشبكة وينفصل عن الشبكة ، مما يضمن عدم الاستمرار في توفير الطاقة.
تم تجهيز العزف المتقدم لشبكة الشبكة بتقنية تتبع نقاط الطاقة القصوى (MPPT) ، والتي تعمل على تحسين حصاد الطاقة من الألواح الشمسية عن طريق ضبط جهد التشغيل إلى نقطة الطاقة في اللوحة. هذا يضمن أن النظام يولد أكبر قدر ممكن من الطاقة في ظل ظروف أشعة الشمس المختلفة.
هناك عدة أنواع من محولات الشبكات ، كل منها مناسب للتطبيقات وتكوينات النظام المختلفة:
محولات السلسلة هي النوع الشائع لعاكس الشبكة. في هذا النظام ، تغذي الألواح الشمسية المتعددة (عادة متصلة في سلسلة) قوتها في عاكس واحد. يقوم العاكس بعد ذلك بتحويل طاقة DC مجتمعة من سلسلة الألواح بأكملها إلى AC. هذا النوع من العاكس فعال من حيث التكلفة وبسيط للتثبيت ولكنه يمكن أن يعاني من خسائر الكفاءة إذا كانت بعض اللوحات مظللة أو منخفضة الأداء.
الدقيقات الدقيقة عبارة عن محولات صغيرة مثبتة على كل لوحة شمسية فردية. يسمح هذا لكل لوحة بالعمل بشكل مستقل ، والتي يمكن أن تزيد بشكل كبير من الكفاءة الإجمالية للنظام ، وخاصة في المنشآت المظللة جزئيًا أو غير المنحى. تعد Microinverters أكثر تكلفة من محولات السلسلة ولكنها توفر إخراج الطاقة أعلى ومزيد من المرونة في تصميم النظام.
مُحسّنات الطاقة ليسوا محولات نفسها ولكنها أجهزة تعمل جنبًا إلى جنب مع محولات السلسلة. يتم تثبيتها على كل لوحة شمسية وتحسين إخراج الطاقة لكل لوحة بشكل فردي. الطاقة التي تعمل كل لوحة تعمل بكفاءتها ، في حين أن العاكس السلسلة لا يزال يحول طاقة التيار المستمر إلى التيار المتردد للشبكة.
العاكس الهجين عبارة عن مزيج من العاكس الشبكي وعاكس البطارية. تسمح هذه الأنظمة بتخزين الطاقة في البطاريات للاستخدام لاحقًا ، بالإضافة إلى تغذية الطاقة الزائدة في الشبكة. تعتبر المحولات المختلطة مثالية لتطبيقات الطاقة خارج الشبكة أو الاحتياطية ، حيث قد يرغب المستخدمون في استخدام الطاقة الشمسية حتى عندما تكون الشبكة معطلة.
من خلال السماح للمستخدمين بتغذية الطاقة الزائدة مرة أخرى إلى الشبكة ، تمكن محولات الشبكة من أصحاب المنازل والشركات من خفض فواتير الكهرباء الخاصة بهم من خلال صافي القياس. وهذا يخلق حافزًا ماليًا للاستثمار في أنظمة الطاقة الشمسية ، مما يساعد على تعويض التكاليف المسبقة للتثبيت.
يتيح العزفون الشبكيون تكامل الطاقة النظيفة والمتجددة في الشبكة. من خلال تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وتقليل انبعاثات غازات الدفيئة ، تساهم الطاقة الشمسية في مستقبل طاقة أكثر انتشارًا وأكثر استدامة.
تساعد العزف على الشبكة في تثبيت الشبكة الكهربائية من خلال توفير مصدر نظيف وموثوق للطاقة. هذا مهم بشكل خاص مع استمرار تطور مزيج الطاقة ويصبح مصادر الطاقة المتجددة جزءًا أكبر من الشبكة.
يضمن مزيج من محولات الشبكة مع تقنية MPPT أن تعمل أنظمة الطاقة الشمسية على الكفاءة ، وحصاد الطاقة الممكنة من أشعة الشمس المتاحة.
عادة ما تتطلب مائلات الشبكة التي تتطلب صيانة أقل مقارنة بالأنظمة خارج الشبكة ، حيث لا تحتاج إلى بطاريات أو أنظمة تخزين معقدة. هذا يجعلهم حل أكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل.
بالنسبة لأصحاب المنازل الذين يتطلعون إلى تقليل فواتير الكهرباء الخاصة بهم وزيادة استقلالهم في الطاقة ، فإن مُحارث شبكات الشبكات هي عنصر أساسي في المنشآت الشمسية السكنية. تسمح هذه الأنظمة للأسر بتوليد الطاقة الخاصة بها وتغذية الطاقة الزائدة في الشبكة ، وغالبًا ما تكون مع حوافز مالية من خلال القياس الصافي.
كما يتم استخدام العزف على شبكات الشبكة على نطاق واسع في أنظمة الطاقة الشمسية التجارية ، حيث يمكن للشركات الاستفادة من انخفاض تكاليف الطاقة وزيادة الاستدامة. تقوم العديد من الشركات بتركيب الألواح الشمسية لتقليل انبعاثاتها الكربونية وإزاحة استهلاك الطاقة ، في حين تساعد مائلات الشبكة في دمج هذه الطاقة المتجددة في الشبكة.
تعتمد المزارع الشمسية واسعة النطاق اعتمادًا كبيرًا على محولات الشبكات لتحويل طاقة التيار المستمر الناتجة عن الآلاف من الألواح الشمسية إلى كهرباء التيار المتردد والتي يمكن إطعامها في الشبكة. غالبًا ما تساهم هذه المنشآت بشكل كبير في إمدادات الطاقة في المناطق التي تكون فيها الطاقة المتجددة جزءًا متزايدًا من الشبكة.
Hybrid Grid-Tie dulters يتم استخدامها أيضًا في التطبيقات خارج الشبكة حيث يتم تخزين الطاقة الشمسية في البطاريات للاستخدام لاحقًا. تُستخدم هذه الأنظمة بشكل شائع في المناطق البعيدة ، أو لسلطة النسخ الاحتياطي في حالة فشل الشبكة ، أو للمنازل التي تسعى إلى استقلال الطاقة الكامل .
