عند شراء نظام طاقة شمسية، نجد ثلاثة خيارات رئيسية: أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة، وأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة، وأنظمة الطاقة الشمسية الهجينة. يجب علينا اختيار النظام الأنسب من بينها، لأن لكل نوع مزاياه وعيوبه. يؤثر اختيارنا لأنظمة الطاقة الشمسية المناسبة بشكل كبير على كفاءة المعدات وتكاليف التركيب، وغيرها. لنتعرف الآن على أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة وأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة.
محول الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة مقابل محول الطاقة الشمسية المنفصل عن الشبكة
محول الطاقة الشمسية خارج الشبكة
العاكس المستقل عن الشبكة، كما يوحي اسمه، هو عاكس شمسي يعمل بشكل مستقل عن الشبكة الكهربائية، أي أنه يعمل بشكل منفصل ولا يمكن ربطه بها. يستمد هذا العاكس الطاقة من البطارية، ويحولها من تيار مستمر (DC) إلى تيار متردد (AC)، ثم يخرجها كتيار متردد. في النظام الهجين، يمكن استخدام العاكس المستقل عن الشبكة لإنشاء الشبكة الكهربائية، ثم يتم استخدام عاكس متصل بالشبكة لتشغيل معظم أو كل الكهرباء.
مزايا أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة.
- مستقلة تمامًا عن الشبكة الكهربائية ويمكن تركيبها في مواقع لا يمكن الوصول فيها إلى شبكة المرافق العامة
- في بعض الأماكن النائية، قد تكون أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة أقل تكلفة من تمديد خطوط الكهرباء.
- تُعد أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة مكتفية ذاتيًا من حيث الطاقة، ولن تؤثر عليها انقطاعات التيار الكهربائي في شبكة المرافق.
عيوب أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة
- تكلفتها أعلى
- يجب تزويد البطاريات بالطاقة بشكل مستمر خلال النهار والليل
- قد يتطلب الأمر تغييرات في نمط الحياة لتقليل استهلاك الطاقة
- قد يؤدي ذلك إلى إهدار إنتاج الطاقة الزائدة
- في الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم، لا يمكنك الاعتماد على الشبكة.
- تتطلب البطاريات صيانة دورية، ولها عمر افتراضي قصير نسبيًا، وتتدهور بسرعة.
محول الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة
صُممت محولات الطاقة المتصلة بالشبكة لتُربط بمصدر الطاقة الرئيسي لمنزلك لتكميله. فعند توفر الطاقة الشمسية، يُغذي النظام أجهزتك بها. وعندما لا تكفي الطاقة، يعود النظام إلى استخدام طاقة الشبكة. تعمل محولات الطاقة المتصلة بالشبكة بالتنسيق مع مصدر الطاقة لتوفير أكبر قدر ممكن من الطاقة. ويُدرك تصميمها الذكي متى يتم توفير الطاقة ومتى لا يتم توفيرها، ويُزامن توصيل الطاقة مع طاقة الشبكة.
مزايا محولات الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة
- توفر أنظمة العاكس الشمسي المتصلة بالشبكة المزيد من المال لأنها لا تتطلب بطاريات ومعدات أخرى.
- يمكن بيع الطاقة الفائضة لشركات المرافق العامة لتحقيق إيرادات إضافية
- انخفاض تكاليف التركيب، وعدم الحاجة إلى الصيانة أو الاستبدال، وكفاءة أعلى
- يسمح نظام القياس الصافي للطاقة بتعويض الطاقة المستخدمة من الشبكة ليلاً أو في الأيام الغائمة باستخدام الطاقة المولدة من النظام الشمسي
- يمكن الحصول على طاقة احتياطية من شبكة الكهرباء العامة لمنع انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ
عيوب أنظمة محولات الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة
- سيتم إيقاف تشغيل نظامك المتصل بالشبكة تلقائيًا أثناء انقطاع التيار الكهربائي، وسيعود للعمل عند استعادة الطاقة إذا تسبب عطل في الشبكة في فقدان الطاقة.
- ليست مستقلة تمامًا عن الشبكة
كيف يعمل نظام محولات الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة؟
يعمل نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة عن طريق السماح للألواح الشمسية (عبر محول كهربائي) بتزويد منزلك بالطاقة. ويتصل هذا المحول بشبكة الكهرباء المحلية. ويستمر المحول في تزويد منزلك بالطاقة حتى يتجاوز الطلب على الكهرباء العرض. عندها ستحتاج إلى شراء بعض المعدات، والتي تشمل:
محول الطاقة المتصل بالشبكة:
ينظم هذا النظام الطاقة القادمة من الألواح الشمسية. حيث يتم تحويل التيار المستمر (DC) الذي تستقبله الألواح إلى تيار متردد (AC) يمكن للأجهزة استخدامه. وهناك نوع آخر من المحولات قد يكون مناسبًا، وهو المحول الصغير (Micro-verter). يحتوي كل لوح شمسي على محول في الجزء الخلفي منه، مما يزيد من كمية الطاقة المحولة إلى كل لوح. يُعد هذا خيارًا جيدًا إذا كانت الألواح غالبًا ما تكون في الظل. لكن بالطبع، المحولات الصغيرة أغلى ثمنًا.
مقياس الطاقة:
يُعرف هذا الجهاز غالبًا باسم عداد صافي الطاقة أو العداد ثنائي الاتجاه، وهو يقيس الطاقة في كلا الاتجاهين من الشبكة الكهربائية إلى منزلك وبالعكس. يحسب هذا الجهاز كمية الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية بالإضافة إلى كمية الكهرباء الموصولة بشبكة الكهرباء. في بعض الأحيان، يقوم مزود الخدمة المحلي بتركيبه مجانًا.
كيف تعمل أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة؟
إذا كنت ترغب أو تحتاج إلى الاكتفاء الذاتي التام من شبكة الكهرباء المحلية، فإن نظام الطاقة الشمسية المستقل الذي يتيح لك العمل بشكل كامل خارج الشبكة يُعد خيارًا مناسبًا. بعبارة أخرى، ستُمكّنك الألواح الشمسية من تحقيق الاكتفاء الذاتي الكامل من حيث الطاقة. ستنتقل هذه الطاقة من الألواح إلى مجموعة من البطاريات الشمسية التي ستمر عبر محول كهربائي مستقل عن الشبكة مباشرةً إلى منزلك. إذا كنت ترغب في تركيب هذا النظام لمنزلك، فيجب عليك تركيب بعض المعدات الأساسية لكي يعمل النظام كوحدة متكاملة. وتشمل هذه المعدات ما يلي:
أجهزة التحكم في شحن الطاقة الشمسية:
تُعرف هذه الأجهزة أيضًا بمنظمات الشحن، وهي تُنظم كمية الطاقة المتدفقة إلى الخلايا الشمسية. هذا ضروري لتجنب تلف البطاريات نتيجة الشحن الزائد. يُعد منظم الشحن المناسب أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة البطاريات، وضمان أقصى عمر ممكن لمجموعة البطاريات. إذا كان لديك عاكس يعمل بالبطاريات، فمن المرجح أن يحتوي على منظم شحن مدمج. مجموعة البطاريات: هي عبارة عن مجموعة من البطاريات المتصلة ببعضها. تخزن الطاقة المولدة من الألواح الشمسية. تُعد مجموعة البطاريات ضرورية، إلا إذا كنت ترغب في العيش في ظلام دامس بعد غروب الشمس.
مفتاح توصيل التيار المستمر:
تتطلب جميع أنظمة الطاقة الشمسية فواصل أمان للتيار المتردد والتيار المستمر. في أنظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة، يُركّب فاصل إضافي للتيار المستمر بين مجموعة البطاريات والعاكس. ويُستخدم هذا الفاصل لقطع تدفق الكهرباء بين هذين المكونين. يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية للصيانة الوقائية، وتشخيص الأعطال، والوقاية من الحرائق الكهربائية.
محول الطاقة خارج الشبكة:
يستقبل كل من منظم شحن الطاقة الشمسية ومجموعة البطاريات التيار من الألواح الشمسية. ثم يقوم محول التيار المستقل بتحويل هذا التيار إلى طاقة تيار متردد. يعمل هذا المحول على تنظيم التيار القادم من الألواح وتحويله إلى تيار متردد لتشغيل الأجهزة الكهربائية.
مولد النسخ الاحتياطي:
إذا كنت تعيش في مكان لا تصله أشعة الشمس طوال العام، فستحتاج إلى الاستثمار في مولد احتياطي. تُخرج المولدات الاحتياطية عادةً طاقة تيار متردد. يمكن استخدام طاقة التيار المتردد من خلال محول كهربائي أو تحويلها إلى طاقة تيار مستمر وتخزينها في بطارية التزويد بالطاقة.
خاتمة
بالنسبة لمعظم الناس، يُعدّ نظام الطاقة الشمسية المتصل بالشبكة استثمارًا آمنًا ومضمونًا لأعمالهم أو مزارعهم أو منازلهم. يتميز هذا النظام بفترة استرداد أسرع وعدد أقل من المكونات التي تحتاج إلى استبدال في المستقبل. أما أنظمة الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة، فهي بديل جيد لبعض المنازل الريفية والأماكن النائية، لكنها لا تزال غير قادرة على منافسة الأنظمة المتصلة بالشبكة من حيث العائد على الاستثمار.