تُغير تكنولوجيا الطاقة الشمسية طريقة استخدامنا للطاقة في مختلف الصناعات وفي منازلنا. يُعدّ العاكس الهجين أحد العناصر الأساسية الثلاثة لأنظمة الطاقة الشمسية. وفي الوقت نفسه، تتوفر في السوق أنواع عديدة من العواكس الشمسية، مثل عاكس البطارية، وعاكس الطاقة الشمسية خارج الشبكة، وغيرها.
سنركز الآن على أحدها: العاكس الهجين الشمسي. وكما يوحي الاسم، فإن العاكس الهجين الشمسي هو مزيج من نظامين أو أكثر. يُعد العاكس مكونًا أساسيًا في أنظمة الطاقة الشمسية. إذا لم تكن لديك معلومات كافية عن العواكس الهجينة، فسنشرح لك المسائل المتعلقة بها.
ما هو العاكس الهجين الشمسي؟
العاكس الهجين هو جهاز يحول التيار المستمر الناتج عن الألواح الشمسية إلى تيار متردد لتشغيل الأجهزة المنزلية. ويقوم العاكس الشمسي الهجين بتخزين الطاقة الشمسية الزائدة في نظام تخزين يمكن استخدامه لاحقًا، تمامًا مثل نظام الربط بالشبكة.
يتم تحويل الطاقة الكهربائية المخزنة من البطاريات لتشغيل الأحمال عند الحاجة. تتميز العديد من محولات التيار الهجينة بقدرتها على العمل بدون بطاريات، كما يمكنها تصدير فائض الطاقة الشمسية إلى الشبكة. يمكن استخدام محول التيار الهجين مع نظام الألواح الشمسية، حيث يعمل كمحول طاقة لكل من الألواح الشمسية والخلايا الشمسية.
أوضاع تشغيل العاكس الهجين
يمكن لمعظم محولات التيار الهجينة العمل في أربعة أوضاع.
وضع الاتصال بالشبكة: يعمل هذا الجهاز بشكل مشابه لمحول الطاقة الشمسية العادي (بدون بطاريات). عيبه الرئيسي هو عدم وجود عزل عن الشبكة، مما يعني أنه لا يمكنه تزويد منزلك بالطاقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
الوضع الهجين: لزيادة الاكتفاء الذاتي، يمكنك تخزين الطاقة الشمسية الزائدة واستخدامها ليلاً.
وضع الاستعداد: يعمل هذا الجهاز كجهاز تحويل الطاقة الشمسية العادي عند توصيله بالشبكة الكهربائية، ويتحول تلقائيًا إلى وضع الطاقة الاحتياطية في حال انقطاع التيار الكهربائي. يستطيع هذا الجهاز تزويد منزلك بالطاقة، وشحن بطارياتك، وتزويد الشبكة الكهربائية بفائض الطاقة.
وضع التشغيل خارج الشبكة: يعمل هذا العاكس بشكل مشابه للعاكس المنفصل عن الشبكة. فهو يستخدم الطاقة الشمسية الفائضة لشحن البطاريات وتزويد الأحمال بالطاقة، ولكنه لا يتصل بالشبكة.
لوكس باورتك
يتم توصيل محولات LXP (محولات أحادية الطور) بالتوازي لإنشاء نظام ثلاثي الأطوار لتطبيقات تخزين الطاقة الهجينة أو المتصلة بالتيار المتردد. كما يتم توصيل محولات LXP في طور واحد بالتوازي لتوسيع سعة النظام أحادي الطور لتطبيقات تخزين الطاقة الهجينة أو المتصلة بالتيار المتردد. وتتيح خوارزميات التوصيل المتوازي الذكية أوضاع تشغيل متعددة قابلة للتكوين في تطبيقات الشبكة المتصلة بالشبكة الرئيسية، أو المنفصلة عنها، أو الشبكات المصغرة.
عدد قليل فقط من محولات الطاقة الهجينة مصممة لأنظمة الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة، ويمكنها تشغيل الطاقة الاحتياطية عند الحاجة. تشمل محولات الطاقة الهجينة المزودة بوضع التشغيل خارج الشبكة محول LXP Hybrid 3-6k ومحول LXP Hybrid 4-6k HB.
فوائد محولات التيار الهجينة
هناك العديد من مزايا محولات الطاقة الشمسية الهجينة التي يجب مراعاتها عند اختيار الحل.
توفير التكاليف
لنفترض أنك ترغب في إضافة نظام بطاريات احتياطية إلى نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية لديك. لن تحتاج فقط إلى شراء مجموعة البطاريات، بل ستحتاج أيضًا إلى عاكس جديد، وربما وحدة تحكم في شحن البطاريات. تكلفة هذه المجموعة كاملةً أعلى بكثير من شراء عاكس هجين. أصبحت أنظمة العاكس الهجين الآن أكثر فعالية من حيث التكلفة، وتتضمن مراقبة الأداء، والتحكم في الشحن، ووظيفة عاكس التيار المتردد/المستمر ثنائي الاتجاه، والتحكم في الشحن.
سيكون تركيب محول طاقة هجين مع بطارية أغلى تكلفةً في البداية من تركيب نظام متصل بالشبكة. ولكن إذا كنت تعاني من انقطاعات متكررة للتيار الكهربائي، أو إذا كنت ترغب في استخدام البطاريات لخفض أسعار الكهرباء، فإن هذه التكلفة الإضافية تستحق العناء.
ذكي
لا تستطيع جميع أنظمة العاكسات الاستمرار في توفير الطاقة حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي. لذا، لضمان استمرارية الطاقة أثناء انقطاع التيار، يُعدّ ربط البطاريات بعاكس هجين حلاً مثالياً. كما يحتوي العاكس الهجين على وحدة تحكم شحن مدمجة تحدد الوقت الأمثل لتزويد البطاريات بالطاقة من الشبكة (أو الألواح الشمسية).
يرسل العاكس الهجين بيانات أداء النظام إلى بوابة إلكترونية تحمل علامة الشركة التجارية على السحابة. يمكنك تسجيل الدخول إلى التطبيق ومتابعة أداء نظامك. كما يمكن ضبط العاكس الهجين تلقائيًا على وضع الاستعداد عند توفر طاقة كافية. تضمن هذه الميزات الاستفادة القصوى من الطاقة المولدة من الألواح الشمسية، حتى في حال عدم تواجدك في الموقع.
خيارات اقتران التيار المستمر
تتميز محولات الطاقة الهجينة بكفاءة أعلى. قد تتسبب خسائر التحويل في فقدان الطاقة عند الحاجة إلى تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، أو العكس. يمكن ربط العديد من محولات الطاقة الشمسية الهجينة بالتيار المستمر. وهذا يعني أن طاقة التيار المستمر تُسحب من اللوحة الشمسية وتُغذى مباشرةً إلى البطارية دون الحاجة إلى تحويلها إلى تيار متردد ثم إعادتها إلى تيار مستمر.
أجهزة تخزين البطاريات
يتمتع العاكس الهجين بعدة مزايا رائعة، فهو يجمع وظائف جهازين مختلفين في جهاز واحد، مما يُسهّل عملية تركيب نظام الطاقة الشمسية لديك.
يمكنك توفير المال بشراء عاكس هجين منذ البداية، بغض النظر عن تكلفة كل مكون على حدة. مع ذلك، إذا لم تكن تخطط لإضافة بطاريات تخزين إلى نظامك، قارن بين الحل الهجين والعاكس الشمسي التقليدي المتصل بالشبكة، إذ قد تكون تكاليفه الأولية أقل.
عيوب العواكس الهجينة
قد لا تكون المحولات الهجينة الحل الأمثل لجميع أنظمة الألواح الشمسية. إليك بعض عيوبها.
إضافة تكاليف إضافية
يسهل تركيب بطارية موصولة بتيار متردد ومحولها إذا كان لديك نظام ألواح شمسية قائم. يتضمن نظام الألواح الشمسية لديك بالفعل محولًا متصلًا بالشبكة. مع ذلك، ستكون تكلفة استبدال هذا الجزء بحل هجين أعلى.
قيود الطاقة الاحتياطية
بعض محولات الطاقة الهجينة لا تستطيع استخدام الطاقة من الألواح الشمسية عند انقطاع التيار الكهربائي عن المنزل. ونتيجة لذلك، قد تتأثر بالطقس أو تغير المناخ. كما أن عمر البطارية أقصر نظرًا لضرورة توصيل الألواح الشمسية بالبطاريات.
وتتيح بعض محولات الطاقة الهجينة توجيه الطاقة الشمسية وطاقة البطارية إلى حمل أساسي أصغر أثناء انقطاع التيار الكهربائي. كما تتيح بعض المحولات تدفق الطاقة الكامل من البطاريات إلى حقيبة الظهر حتى في حال انقطاع التيار. ولكن بغض النظر عن نوع النظام الذي تختاره، من الضروري فهم إمكانياته جيدًا لإدراك حدوده عند الرغبة في الاستفادة القصوى من طاقة البطارية عالية السعة.
تصنيف الطقس
معظم محولات الطاقة الهجينة حاصلة على تصنيف IP65 لمقاومة الظروف الجوية، مما يعني إمكانية تركيبها على الجدران الخارجية للمنزل، ولكن ليس كل الطرازات كذلك. لذا، من الضروري الاستفسار قبل الشراء.
ما الفرق بين العاكس الهجين والعاكس العادي؟
تتمثل الوظيفة الأساسية للمحول في تحويل التيار المستمر (DC) إلى تيار متردد. ويتطلب ذلك طاقة من مصدر الطاقة (DC). تستخدم المحولات العادية الوقود كمصدر للطاقة.
من ناحية أخرى، يدمج العاكس الهجين مصدر طاقة التيار المستمر. في حالة العاكس الشمسي الهجين، يبقى أحد المصادر هو الطاقة الشمسية. ثم يقوم بتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد - وهو نوع الطاقة الذي تستخدمه في منزلك. لا يمكنك استخدام طاقة التيار المستمر مباشرةً في منزلك لأنها قد تكون قاتلة.
كيف يعمل محول الطاقة الشمسية الهجين؟
إن فهم كيفية عمل العاكس الشمسي الهجين يساعدك بشكل كبير على اختيار العاكس الهجين الأنسب. فهو جزء أساسي من نظام الطاقة الشمسية.
- يحوّل محوّل الطاقة الشمسية الطاقة المنتجة من الألواح الكهروضوئية إلى شكل قابل للاستخدام في منزلك. تلتقط الألواح الكهروضوئية ضوء الشمس وتحوله إلى كهرباء. يجذب مجال كهربائي هذه الإلكترونات الحرة في الاتجاه المطلوب، وهكذا يولّد المحوّل الكهرباء. مع ذلك، فإن هذه الكهرباء هي تيار مستمر.
- تتمثل مهمة العاكس الآن في تحويل هذه الطاقة الكهربائية إلى شكل قابل للاستخدام. وهو يستخدم ترانزستورات ثنائية القطب ذات بوابة معزولة (IGBTs)، وهي أجهزة إلكترونية صلبة، أي أنها أدوات إلكترونية صلبة تسمح بمرور التيار الكهربائي. إضافةً إلى ذلك، فهي متينة ولا تستهلك الكثير من الطاقة.
- تقوم دائرة الجسر H بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، ثم ترسل هذا التيار إلى محول كهربائي، وتحديداً محول رافع للجهد. يمكن استخدام هذا المحول كرافع أو خافض للجهد، وذلك حسب اتجاه التيار.
- للمحول جانبان، يحتوي كل منهما على ملفات أو لفائف. يمكن لهذه الملفات امتصاص التيار الكهربائي وتوصيله. عند دخول التيار عبر الملف الابتدائي، يحوله المحول إلى طاقة مغناطيسية. ثم، عند مروره عبر الملف الثانوي، يحول الطاقة المغناطيسية إلى طاقة كهربائية.
- عدد لفات الملف الثانوي في محول رفع الجهد أكبر من عدد لفات الملف الثانوي في محول رفع الجهد. هذا الفرق في عدد اللفات يُساعد المحول على العمل كمحول رفع جهد. وبهذه الطريقة، يُحوّل محول رفع الجهد الجهد المنخفض إلى جهد عالٍ. بعبارة أخرى، بعض محولات الطاقة الشمسية الهجينة لا تحتوي على محول. عادةً ما تكون هذه المحولات أكثر كفاءة.
- إضافةً إلى ذلك، تحتوي محولات الطاقة الشمسية الهجينة على نظام احتياطي، عادةً ما يكون بطارية. يساعد هذا النظام المحول على تخزين الطاقة في البطارية لتوفير الطاقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي. كما يمكن لمحولات الطاقة الشمسية الهجينة الجمع بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.