اینورتر خورشیدی چیست؟

اینورتر خورشیدی چیست؟ و چگونه کار می کند؟

اینورتر در لغت به معنای مبدل است. اینورتر خورشیدی وظیفه ی تبدیل جریان مستقیم DC به جریان برق متناوب AC را بر عهده دارد و در مقابل کانورتر ( که جریان AC را به DC تبدیل می کند) قرار گرفته است. اینورترها از اجزای معمولی سیستم های برق خورشیدی هستند به این دلیل که پنل های برق خورشیدی برق DC تولید می کنند ، در حالی که اکثر دستگاه های مورد استفاده در خانه ها یا دفاتر با ولتاژ AC کار می کنند. بسته به اندازه، یک سیستم فتوولتائیک می تواند یک اینورتر منفرد یا چند سیستم را تشکیل بدهد.

یک اینورتر می تواند کاملا الکترونیکی یا شاید ترکیبی از اثرات مکانیکی ( مانند یک دستگاه چرخشی) و مدارهای الکترونیکی باشد. اینورترهای استاتیک از قطعات متحرک در فرآیند تبدیل استفاده نمی کنند، ولی کاربردهای فراوانی دارند . مثلا از آن ها در تولید جریان AC از منایع DC مانند صفحه های خورشیدی یا باتری و دستگاه جوش اینورتری استفاده می شود. بدون اینورترها پیاده سازی خودروهای برقی نمی توانست گستردگی امروز را داشته باشد.

نحوه عملکرد اینورتر خورشیدی

نحوه ی عملکرد اینورتر خورشیدی

انرژی خورشید بر روی پنل های خورشیدی یا سلول های فتوولتائیک ساخته شده با لایه های سیلیکونی کریستالی نیمه هادی می افتد. این لایه ها از لایه های مثبت و منفی تشکیل شده اند که از طریق یک اتصال به هم وصل شده اند. وظیفه ی این لایه ها جذب نوری است که روی آن ها می افتد و سپس این انرژی خورشیدی را انرژی الکتریکی تبدیل می کند (برای آشنایی بیشتر مقاله پنل خورشیدی چیست را مطالعه کنید.) این جریان الکتریکی تولید شده به عنوان جریان مستقیم شناخته می شود. بعد از اینکه انرژی تولید شد یکی از اتفاقات زیر رخ می دهد:

انرژی که تولید شده است، یا مستقیما به اینورتر خورشیدی ارسال می شود یا اینکه در باتری ذخیره می شود که می تواند در آینده مورد استفاده قرار بگیرد. بعد از انتقال انرژی به اینورتر، این انرژی از ترانسفورماتور عبور می کند که جریان متناوب را به ما می دهد.

به طور کلی اینورترهای خورشیدی به شکل زیر طبقه بندی می شوند:

–  شکل موج تولیدی

–   اتصال به شبکه

– اتصالات پنل ها

دسته بندی اینورترها از نظر شکل موج تولیدی

1- اینورتر موج مربعی :

بسیار معمول و با قیمت ارزانی هستند. موج مربعی یک موج نامناسب و نامطبوع برای بیشتر وسایل الکتریکی است. معمولا توان هایی کمتر از 500 ولت دارند و بیشتر برای جافندکی ماشین استفاده می شوند و مصرف خانگی و صنعتی ندارند.

2- اینورتر موج سینوسی اصلاح شده :

اقتصادی ترین و معمول ترین نوع اینورتر می باشد که موج متناوب تولید می کند و شبه سینوسی نیز به آن گفته می شود. از مزیت های این اینورتر خورشیدی قیمت پائین و کارایی بالا است و در بیشتر وسایل برقی مانند، روشنایی، رادیو، خیلی از تلویزیون ها و کامپیوترها، … استفاده می شود. در نتیجه این نوع اینورتر برای مصارف کوچک کاربرد دارد.

3- اینورتر موج سینوسی خالص :

بر اساس مدولاسیون پهنای باند (PWM) عمل می کنند. آن ها برای عملکرد تجهیزات قدرت مناسب هستند و به دلیل پیچیدگی ساختار گران قیمت تر هستند.در صورت استفاده از این نوع اینورتر در سیستم خورشیدی ، کیفیت و کارایی سیستم به مراتب بالاتر اما در مقابل هزینه برق خورشیدی خانگی و یا قیمت برق خورشیدی برای باغ شما بیشتر می شود.

دسته بندی اینورترها از نظر اتصال به شبکه

– اینورترهای خورشیدی متصل به شبکه – آنگرید (Grid connected inverter )

برای اینکه برق تولیدی پنل های خورشیدی را به شبکه تزریق کنیم. این نوع اینورترها مناسب می باشند. اینورتر خورشیدی متصل به شبکه به صورت تک فاز و سه فاز در ظرفیت های 250 وات تا حوالی 5 مگا وات در سطح ولتاژهای مختلف با ظرفیت اینورترها تولید می شوند.

– اینورترهای خورشیدی جدا یا منفصل از شبکه آفگرید (off grid inverter )

در یک سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه، ذخیره انرژی در باتری به صورت DC انجام می پذیرد و شارژ کنترلر وظیفه مدیریت سیستم و حفاظت از آن را به عهده دارد و برای تبدیل آن به برق AC با ولتاژ 220 ولت از یک اینورتر خورشیدی استفاده می شود.

دسته بندی اینورترها از نظر اتصالات پنل های خورشیدی

– اینورتر سنترال یا مرکزی

این نوع اینورتر پرکاربردترین و متداولترین ساختار در سیستم های فنوولتائیک بزرگ مقیاس می باشد. این سیستم ها اکثرا سه فاز هستند. در آغاز صفحه ها به صورت سری وبه شکل یک رشته ی متصل آرایش پیدا می کنند. بعد از آن، رشته ها از طریق دیودهای رشته ای با هدف رسیدن به سطح توان بالا به صورت موازی متصل می شوند.

به طور کلی بالاترین انرژی خروجی در یک اینورتر متمرکز، تنها زمانی دست یافتنی است که همه ی پنل ها دقیقا مشابه و تحت شرایط جوی یکسان کار کنند. ولی در عمل این امر به علت تغییرات پارامتری ناشی از دما، گرد و غبار روی سطح صفحه و سایر شرایط جوی تقریبا غیر ممکن می باشد. و همچنین سایه درختان و یا ساختمان ها، ابرها و پرندگان می تواند سبب تنوع تابش خورشید بر روی صفحات شود.

– اینورترهای استرینگ ( رشته ای )

اینورتر رشته ای یک نسخه ی کاهش یافته از اینورتر مرکزی است که در آن یک رشته ی منفرد از پنل های خورشیدی به اینورتر متصل است. اینورترهای رشته ای از تلفات عدم تطابق بین رشته ها جلوگیری می کنند و این اجازه را می دهند ک هر رشته در نقطه ی حداکثر توان آن به کار گرفته شود. اینورترهای رشته ای ارزانترین گزینه اینورتر موجود در ایالت متحده ی آمریکا هستند.

به طور کلی اگر سقف خانه ی شما در طول روز سایه نداشته باشد و یا اگر مانند سقف های شیروانی در چند جهت با نور خورشید مواجه نباشد، شرکت های نصب و راه اندازی پانل های خورشیدی به شما اینورتر رشته ای را پشنهاد می کنند.

مزایای این نوع اینورتر ها:

– انعطاف پذیری نسبی در طراحی

– در دسترس بودن تغییرات سه فاز

– بازدهی خوب

– قیمت مناسب

– قابلیت نظارت بر سیستم از راه دور

– میکرواینورتر

صفحات خورشیدی آفتاب را جذب می کنند و آن به برق DC ( جریان مستقیم ) تبدیل می کند. میکرواینورترها با انواع رشته ای مرسوم و اینورترهای خورشیدی مرکزی در تقابل هستند.

میکرو اینورترها یکی از تجهیزاتی هستند که خیلی از مشکلات سیستم های خورشیدی را برطرف می سازند. مزیت اصلی میکرو اینورترها این است که پنل ها را به صورت الکتریکی از هم جدا می کنند، بنابراین اگر کمی سایه ، گرد و خاک یا برف روی هر ماژول خورشیدی یا حتی خرابی کامل آن ها، خروجی کلی را یکباره و بدون تناسب کاهش نمی دهد.

از دیگر مزایای میکرو اینورتر برطرف کردن مشکلات تلف شدن انرژی در مسیر انتقال انرژی از پنل تا اینورتر مرکزی است.

میکرواینورترها برخلاف اینورترهای رشته ای هستند و اگر یک پنل یا اینورتر کوچک داراری مشکل جدی باشد، در بقیه سیستم تاثیری ندارد. عیب اصلی میکرواینورتر این است که هزینه ی اولیه تجهیزات بالا هستند ولی نسبت به طول عمر بالایی که دارند قابل توجیه است.

قبل از انتخاب اینورتر خورشیدی به چه نکاتی باید توجه کنیم؟

یک خریدار باید قبل از خرید یک اینورتر خورشیدی، انرژی مورد نیاز خود را به درستی برآورد کند. این ضروری است و برای استراتژی اندازه گیری اینورتر مورد نیاز است. به عنوان مثال، اگر کاربر یک سیستم 5 کیلوواتی برای پنل های خورشیدی می خواهد، باید اینورتر را انتخاب کند که به همان اندازه انرژی تولید کند. علاوه بر این، توصیه می شود که یک اینورتر با ظرفیت کمی بالاتر از نیازهای تخمینی خود خریداری کنید زیرا ممکن است مقداری انرژی در سیستم نیز تلف شود.

مهم است که در مورد برند انتخابی خود تحقیق کنید. گرفتن نظر دوم و خواندن نظرات و وبلاگ ها می تواند به تصمیم گیری آگاهانه کمک کند. برندی را انتخاب کنید که قیمت رقابتی را همراه با گارانتی ارائه دهد.

خرید اینورتر خورشیدی برای بسیاری می تواند یک سرمایه گذاری بلند مدت باشد. بنابراین، بررسی و مقایسه آنها از نظر دوام و عملکرد در شرایط آب و هوایی شدید بسیار مهم است. علاوه بر این، برخی از اینورترها برای دماهای بالا مناسب نیستند و ممکن است مشکلات عملکردی داشته باشند. از این رو، بهتر است مشخصات را درک کرده و موردی را انتخاب کنید که در برابر شرایط جوی سخت مقاوم است.