در حوزه انرژی تجدید پذیر، انرژی خورشیدی به دلیل فراوانی و دوستدار طبیعت و محیط‌زیست بودن به‌عنوان پیشتاز ظاهر شده است. تغییرات چشمگیر در تولید انرژی پاک و پایدار، به‌ویژه از طریق سیستم‌های خورشیدی، به دنیای ما جلوه‌ی جدیدی داده است. یکی از اجزای کلیدی یک سیستم انرژی خورشیدی اینورتر خورشیدی است، اینورتر خورشیدی به‌عنوان جزء حیاتی سیستم خورشیدی شناخته می‌شود و نقش مهمی در تبدیل جریان مستقیم (DC) تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی به جریان متناوب (AC) دارد که می‌تواند برای تأمین برق خانه‌ها، مشاغل و شبکه استفاده شود. در این مقاله به بررسی عملکرد اینورتر خورشیدی، انواع مختلف آن و اهمیت این اینورترها در سیستم‌های خورشیدی می‌پردازیم.
مطالبی که در این مقاله می‌خوانید
اینورتر خورشیدی چیست؟
پنل‌های خورشیدی از طریق تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی برق DC یا برق مستقیم تولید می‌کنند اما اکثر لوازم‌خانگی و شبکه برق ما با برق AC یا برق متناوب کار می‌کنند. اینورترها این شکاف را با تبدیل برق DC به برق AC پر می‌کنند. اینورتر خورشیدی یک دستگاه الکترونیکی است که علاوه بر تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی توانایی تطبیق جریان و ولتاژ با شبکه برق را نیز دارد.
اینورتر خورشیدی از طریق ردیابی‌های دقیق و فناوری‌های پیشرفته به بهینه‌سازی عملکرد و تولید انرژی پرداخته و از افت بهره‌وری جلوگیری می‌کند همچنین وظیفه اصلی یک اینورتر خورشیدی اطمینان از تبدیل، همگام‌سازی و تحویل کارآمد و ایمن انرژی خورشیدی به شبکه الکتریکی است.
ویژگی‌ها و عملکرد اینورتر خورشیدی
تبدیل DC به AC
همان‌طور که در بالا ذکر شد وظیفه اصلی یک اینورتر خورشیدی تبدیل برق DC پنل‌های خورشیدی به برق AC پایدار است که با فرکانس و ولتاژ شبکه مطابقت دارد. این تبدیل به دلیل اینکه بیشتر دستگاه‌ها و تجهیزات خانگی از برق AC استفاده می‌کنند، ضروری است.
تنظیم ولتاژ
اینورترهای خورشیدی ولتاژ خروجی AC را در محدوده مشخصی حفظ می‌کنند تا با شبکه برق سازگاری پیدا کرده و از آسیب به دستگاه‌های متصل جلوگیری شود.
همگام‌سازی با شبکه
نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه به اینورترهایی نیاز دارند که بتوانند با فرکانس و فاز شبکه برق همگام شوند تا امکان انتقال انرژی و اندازه‌گیری دقیق را فراهم کنند.
ایمنی و نظارت (مانیتورینگ)
اینورترها اغلب دارای ویژگی‌های ایمنی مانند حفاظت ضد جزیره‌ای هستند که از ارسال برق به شبکه در هنگام قطعی برق توسط اینورتر جلوگیری می‌کنند، این عمل باعث ایمنی بیشتر در شبکه و سیستم خورشیدی می‌شود. بسیاری از اینورترهای مدرن قابلیت نظارت بر داده‌ها و کنترل از راه دور پیشرفته را برای ردیابی عملکرد سیستم ارائه می‌دهند این کنترل شامل عملکرد سیستم، تولید انرژی و سایر پارامترهای مربوطه می‌شود.
امکان اتصال به شبکه
اینورترهای متصل به شبکه قادر به اتصال به شبکه برق عمومی هستند. این امکان را فراهم می‌کنند که برق تولیدی از پنل‌های خورشیدی به شبکه برق عمومی ارسال شود و در مواقع نیاز به برق از شبکه استفاده شود یا حتی اضافه برق تولیدی به شبکه ارسال شود.
به‌طورکلی اینورترها به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شوند که هرکدام از این دسته‌ها بر اساس یک مشخصه (شکل موج، نوع اتصال به شبکه و…) شناخته می‌شود که در ادامه آنها را توضیح می‌دهیم؛
دسته‌بندی اینورترها بر اساس شکل موج
بر اساس شکل موج اینورترها به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند؛
اینوترهای سینوسی خالص
این نوع از اینورترها خروجی با موج سینوسی دقیق تولید می‌کنند که با فرکانس و ولتاژ برق شهری همخوانی دارد. این مدل از اینورترها به‌خصوص برای دستگاه‌های حساس مانند کامپیوترها، تلویزیون‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی توصیه می‌شود.
اینورترهای شبه سینوسی
این نوع از اینورترها خروجی با موجی شبیه به موج سینوسی تولید می‌کنند. این مدل در اکثر دستگاه‌ها کاربرد دارد، اما ممکن است برای برخی دستگاه‌های حساس مشکل ایجاد کرده و نویز بیشتری تولید کند.
اینورترهای موج مربعی
این قبیل از اینورترها خروجی با موج مربعی ساده تولید می‌کنند. این نوع به عنوان گزینه‌ای ارزان‌تر معرفی می‌شود، اما برای دستگاه‌های حساس و پیچیده توصیه نمی‌شود.
دسته‌بندی اینورترها بر اساس نوع اتصال به شبکه
نوع اتصال یکی از مهم‌ترین مسائل برای تعیین یانورتر موردنظر است که در زیر انواع اینورتر مورد استفاده در شرایط اتصال مختلف را بررسی کرده‌ایم؛
اینورترهای جدا از شبکه (آفگرید)
اینورتر خورشیدی جدا از شبکه نوعی اینورتر است که در سیستم‌های برق خورشیدی مستقل که به شبکه برق متصل نیستند استفاده می‌شود. این سیستم‌ها اغلب در مناطق دورافتاده یا مکان‌هایی یافت می‌شوند که برق شبکه در دسترس نبوده یا قابل‌اعتماد نیست. برق تولیدشده را می‌توان در باتری‌ها نیز ذخیره کرده و درزمانی که نور خورشید کافی نبوده از آن استفاده نمود.
اینورترهای ترکیبی (هایبرید)
در این نوع اینورتر خورشیدی علاوه بر تبدیل جریان DC به AC، اینورتر می‌تواند با باتری یا منابع دیگر تولید برق همکاری کند. اینورتر هایبرید نیز به شما اجازه می‌دهد که بخشی از برق تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی را در باتری ذخیره کنید و در زمان‌های کم‌نور یا قطع شدن شبکه، از آن استفاده کنید. اینورتر هایبرید همچنین می‌تواند با منابع دیگر تولید برق مثل ژنراتور یا توربین بادی هماهنگ شود.
اینورترهای متصل به شبکه (آنگرید)
این اینورترها در نیروگاه‌های متصل به شبکه مورداستفاده قرار می‌گیرند که در زیر تعدادی از آنها را نام‌برده و توضیح می‌دهیم؛
اینورتر مرکزی
اینورتر خورشیدی مرکزی درواقع زمانی استفاده می‌شود که ما قصد داریم مجموعه‌ای از پنل‌ها را به یک اینورتر وصل کنیم از اینورترهای مرکزی یا رشته‌ای در تأسیسات خورشیدی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شود. آنها خروجی DC ترکیبی چندین پنل خورشیدی متصل‌به‌هم را به برق AC تبدیل می‌کنند. درحالی‌که مقرون‌به‌صرفه هستند، ممکن است در صورت ایجاد سایه یا عدم تطابق پنل، کارایی آنها کاهش یابد.
اینورتر رشته‌ای
بازدهی بهتری نسبت به اینورترهای مرکزی دارند، هر رشته در این اینورتر باید به یک اینورتر متصل شده (همه‌ی پنل‌های خورشیدی به یک اینورتر مرکزی متصل نمی‌شوند). با استفاده از اینورتر خورشیدی رشته‌ای ممکن است هزینه بیشتری نسبت به مرکزی انجام دهیم اما مزیت آن نسب به مرکزی این است که درصورتی‌که رشته در معرض سایه قرار گیرد یا یک رشته تعمیر و نگهداری داشته باشد قسمت بزرگی از نیروگاه از دسترس خارج نمی‌شود و استفاده از این اینورتر در کشورهای پیشرفته بسیار بیشتر است.
میکرو اینورتر
برای کاربردهای خانگی و شخصی انتخاب مناسبی هستند و هر زمان که نیاز به انرژی کم باشد، می‌توان به سراغ این گزینه رفت، در غیر اینصورت در مقایسه با دو اینورتر بالا که بررسی شد مثلاً برای مزارع خورشیدی ازلحاظ اقتصادی اصلاً به‌صرفه نیست، به این صورت است که باید از این اینورتر برای هر پنل خورشیدی استفاده کرد.
بهینه سازهای قدرت
این فناوری مزایای اینورترهای رشته‌ای و میکرواینورترها را ترکیب می‌کند. بهینه سازهای برق در سطح پنل نصب می‌شوند تا حداکثر توان و تنظیم ولتاژ را انجام دهند، آنها اطمینان حاصل می‌کنند که هر پنل با راندمان بهینه خود مانند میکرواینورترها عمل می‌کند، درحالی‌که هنوز از یک اینورتر مرکزی یا رشته‌ای برای تبدیل برق مستقیم به متناوب بهره می‌برد، راه‌اندازی بهینه سازها به‌ویژه در سیستم‌هایی که سایه زنی دارند مفید است.
نتیجه‌گیری
در دنیای انرژی‌های تجدید پذیر، اینورتر خورشیدی همانند قهرمانی است که تبدیل نور خورشید به برق قابل‌استفاده را تسهیل می‌کند. انواع متنوع آنها، از اینورترهای رشته‌ای گرفته تا میکرواینورترهای پیشرفته و راه‌حل‌های هایبریدی، کارایی، قابلیت اطمینان و سازگاری سیستم‌های انرژی خورشیدی را بالا می‌برد. توجه به انواع مختلف اینورترها و ویژگی‌ها، انتخاب مناسبی با توجه به نیازها و شرایط خاص ممکن است تأثیر زیادی بر کارایی و بهره‌وری سیستم داشته باشد.
تذکر مهم؛ با توجه به مواردی که در بالا ذکر شد، اینورترها قطعاتی بسیار حساس و دارای تنوع بالا هستند و باید توسط افراد متخصص به‌درستی انتخاب شوند زیرا با کوچک‌ترین اشتباه در انتخاب آنها قطعاً آسیب و ضررهای جبران‌ناپذیری به افراد وارد می‌شود.
