محولات أنظمة الطاقة الشمسية (Solar Power Inverter) احمد زيد مرهش العتيبي

محولات أنظمة الطاقة الشمسية (Solar Power Inverter)

April 29, 2016

|

احمد زيد مرهش العتيبي

بسم الله الرحمن الرحيم

محولات أنظمة الطاقة الشمسية (Solar Power Inverter)

من اهم مكونات أنظمة الطاقة الشمسية هو المحول فغالبا مقاس وفعالية النظام بأكمله يدور حول كفاءة وحجم المحول.

من الضروري اختيار المحول المناسب لنظام الطاقة الشمسية الكهربائية ذو الكفاءة والجودة العالية.

يوجد في الأسواق كثير من المحولات الرخيصة والرديئة والخطرة ذات فعالية منخفضة. إن معرفة ماهي المحولات وطرق عملها ومواصفاتها وانواعها ودرجات كفاءتها وجودة صناعتها مهم، وهنا بعون الله سوف نتحدث عن جميع هذه الأشياء بطريقة مباشره دون تعقيد.

مهمة المحول الرئيسية في نظام الطاقة الشمسية الكهربائية هو تحويل التيار المستمر (DC) القادم من الالواح او البطاريات الى تيار متردد (AC) , ومن المعلوم ان اغلب الأدوات والأجهزة الكهربائية تعمل على التيار المتردد , ولمعرفة المزيد ارجو الذهاب الى الباب الخاص بأساسيات كهرباء الطاقة الشمسية.

الشكل التالي يوضح الفارق بين موجات التيار المستمر والتيار المتردد.

موقع المحول في نظام كهرباء الطاقة الشمسية هو ما بعد الالواح او البطاريات وذلك على حسب نوعية النظام المستخدم ارجو الذهاب الى باب انظمة الطاقة الشمسية الكهربائية لمعرفة هذه الأنظمة وانواعها.

الشكل التالي يوضح موقع المحول في النظام المنفصل عن الشبكة الكهربائية (Off Grid).

لتحويل التيار من تيار مستمر الى تيار متردد مرت المحولات بعدة مراحل تطوير في البداية كان تحويل التيار يتم بشكل حاد متدرج بما يعرف بالموجات المعدلة (Modified Sinewave)، الشكل التالي يوضح الموجات الحادة المتدرجة التي تستخدم في المحولات ذات الموجات المعدلة.

المحولات التي تعمل بهذه الطريقة لا تصلح لأغلب الأجهزة الالكترونية بل ربما اغلب الأجهزة الحديثة الثلاجات او حتى المضخات، وتسبب بتلف الأجهزة وغالبا عند استخدامها تسمع أصوات غريبة من الأجهزة مما يسبب تلفها مع الوقت.

هذا النوع من المحولات متوفر بكثرة بالأسواق وله استخداماته الخاصة ولكنه في الحقيقة غير جيد والابتعاد عنه أفضل، الاشكال التالية تبين بعض المحولات ذات الموجات المعدلة.

النوع الاخر والأفضل هي محولات الموجات النقية (Pure Sinewave Inverter)، وهذه المحولات تحول التيار المستمر الى تيار متردد بنقاء اعلى وسعرها يزيد عن محولات التيار المعدل .

الشكل التالي يوضح الفارق بين الموجات النقية والموجات المعدلة.

كفاءة وفعالية المحول (Inverter Efficiency)

من المواصفات الضرورية في المحول هو نسبة كفائتة وفعاليته وهو ما يعرف بالفعالية (Efficiency) , المقصود بالفعالية هي قدرة المحول بتحويل التيار المستمر الى تيار متردد دون ضياع وفقدان بعض التيار اثناء هذه العملية وتتراوح المحولات بنسبة فعاليتها من ما يقارب الثمانين حتى التسعينات وافضلها يصل نسبة فعاليته الى 98% , توجد هذه المواصفات عادتا في كتيب المحول اذا لم تكن موضوعه على المحول نفسة.

تصنيف المحولات

من الضروري إدراك ان المحولات تعمل لتتوافق مع نظام معين وكثير من المحولات مصنفه على انها لا تدعم الأنظمة التي تحوي البطاريات مثل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة الكهربائية (Grid Tie System) , كما ان كثير من المحولات تدعم الأنظمة الهجينة أي المشتركة وهي الأنظمة المتصلة والمنفصلة (Hyper System) , ويوجد محولات لها القدرة على شحن البطاريات  في نفس الوقت من مصدر خارجي مثل مولدات الكهرباء في الأنظمة المنفصلة (Off Grid system) وهذه المحولات تسمى محولات شاحنة (Inverter Charger) وهي جيدة للأنظمة المنفصلة التي تحوي بنك للبطاريات.

كثير من المنازل حول العالم وخصوصا في العالم الغربي تستخدم المحولات المتصلة مع الشبكة الكهربائية ( Grid Tie) وهذه الأنظمة هي غير مستقلة عن شركة الكهرباء ولكن تدعمها فقط في وقت الذروة اثناء النهار لتخفيض فاتورة استهلاك الكهرباء.

لهذا يجب معرفة النظام الذي سوف يعمل علية المحول قبل اخذ قرار اقتناء المحول. الاشكال التالية توضح هذه الانظمة

.

المواصفات الكهربائية للمحولات

المحولات تعطي كهرباء اما 110 فولت او 220 فولت ويوجد محولات فقط تعطي 110 فولت فيجب الانتباه لهذا الامر ومن الضروري معرفة الذبذبة التي يعطيها المحول هل هي 50 هيرتز او 60 هيرتز نحن في المملكة العربية السعودية الكهرباء لدينا 220 فولت 60 هيرتز وفي دول الخليج العربي 50 هيرتز، واستخدام محول يعمل على ذبذبه 50 هيرتز مع اجهزه تعمل على 60 هيرتز سوف لن يجعل هذه الأجهزة تعمل بالشكل الصحيح وربما لا تعمل وجميع الأجهزة لدينا في المملكة العربية السعودية تعمل على نظام 60 هيرتز.

بعض المحولات تدعم النظاميين ويوجد بها مفاتيح تستطيع ان تحدد الفولت والهيرتز المرغوب به وبعض المحولات يجب عليك مسبقا ان تبلغ الشركة المصنعة او الوكيل على الفولت والهيرتز الذي ترغبه لان فقط هم يستطيعون تعديله.

كذلك من الضروري تحديد الكهرباء المستمرة الداخلة للمحول كثير من المحولات تصمم لتعمل على بطاريات او الواح 12 فولت وبعضها على 24 فولت وأخرى على 48 فولت، لذا يجب التأكد أي هذه يدعمها المحول ويعمل وفقها كما ان المحولات التي تعمل على النظام المتصل بالشبكة الكهربائية لها حد ادنى للكهرباء الداخلة للمحول تصل الى 100 فولت وحد اعلى يصل الى 600 فولت لذا هذا النوع لايصل مع البطاريات.

تقاس المحولات على حسب الوات الذي تعطيه فهي تتراوح ما بين 100 وات الى 10000 وات واكثر وكلما زاد الوات أصبح المحول يعمل أفضل على كهرباء مستمرة داخله اعلى مثل محول 2000 وات واعلى من الأفضل يكون نظام البطاريات من 24 فولت الى 48 فولت.

مايكروانفرتر (Micro inverter)

ظهر نوع من المحولات ويعتبر ثورة في تكنلوجيا المحولات في هذا العام وهو ما يسمى مايكروانفرتر (Micro inverter) هذا النوع يعمل مباشره مع كل لوح ويحول تيار اللوح المستمر الى تيار متردد مباشرتا ويوضع خلف كل لوح وهو صغير الحجم. بدا ينتشر انتشار كبير حول العالم ولأنه حديث غير مجرب لوقت كافي لم يستطيع ان يتغلب على أنواع المحولات الأخرى في الوقت الحالي، يوجد منه أنواع يصل ضمانها المصنعي الى 25 سنه مثل انفيس مايكرو انفرتر (Enphase). غالبا هذا النوع يدعم ألانظمة المتصلة فقط، الشكل التالي يوضح شكل وطريقة عمل هذا النوع من المحولات.

جودة صناعة المحولات

هناك كثير من المحولات وصناعات مختلفة وكفاءة وفعالية مختلفة، أفضل المحولات في العالم هي محولات (SMA) الألمانية وسعرها مرتفع جدا و محولات (Power one AURORA) الإيطالية وكذلك ( Xantrex) من شنايدر اليكترك ويوجد صناعات صينية جيده مثل (Samil Power ) و (Ever Solar) وغيرها والمحولات الامريكية مثل (OUTBACK). كثير من هذه الشركات الكبرى لا تصنع الا محولات من النوع المتصل بالشبكة , شركات مثل اس ام اي وشنايدر اليكترك واوت باك لديها محولات بالنظام المنفصل ذات جوده عالية.

الصور التالية تبين بعض هذه المحولات.

بهذا تعرفنا على المحولات بشكل مختصر ونوجز اهم ما يجب معرفته عن المحولات قبل اخذ قرار اقتناءها بالنقاط التالية.

1. نوع الموجات وأفضلها الموجه النقية (Pure Sinewave Inverter).
2. الفعالية 90% واعلى هو المقبول (Efficiency).
3.  توافق المحول مع النظام المطلوب وهل يدعم النظام المتصل بالبطاريات او لا.
4. كهرباء المحول الخارجة هل هي 220 فولت 60 هيرتز كما هي كهرباء المملكة العربية السعودية وعلى الاخرين معرفة ذلك لبلدانهم.
5. تحديد الوات المرغوب به وذلك حسب حجم الاستهلاك المطلوب وعدد الأجهزة التي ستعمل على المحول.
6. تحديد فولت نظام البطاريات او الالواح هل هو 12 فولت او 24 فولت او 48 فولت.
7. جودة صناعة المحول وعدد سنوات الضمان اقلها خمس سنوات وهناك من يضمن الى عشر سنوات او أكثر.

هذا والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته ارجو الاطلاع على الأبواب الأخرى في موقعنا وشكرا لكم.

http://www.dsunsa.com/#!%D9%85%D8%AD%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AA-%D8%A3%D9%86%D8%B8%D9%85%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D8%B4%D9%85%D8%B3%D9%8A%D8%A9-Solar-Power-Inverter/pc3ia/5722ccc00cf2a12871bbd183