نظراً لتنوع المباني، سيؤدي ذلك حتمًا إلى تنوع تركيبات الألواح الشمسية. ولتحقيق أقصى كفاءة تحويل للطاقة الشمسية مع مراعاة جمالية المبنى، يتطلب ذلك تنويع محولاتنا لتحقيق أفضل تحويل للطاقة الشمسية. أكثر طرق تحويل الطاقة الشمسية شيوعًا في العالم هي: المحولات المركزية، والمحولات التسلسلية، والمحولات متعددة السلاسل، والمحولات المركبة. سنحلل الآن تطبيقات عدة محولات.
تُستخدم العاكسات المركزية عادةً في أنظمة محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة (10 كيلوواط تقريبًا). تتصل العديد من سلاسل الخلايا الكهروضوئية المتوازية بمدخل التيار المستمر للعاكس المركزي نفسه. تُستخدم عادةً وحدات طاقة IGBT ثلاثية الطور للطاقة العالية. تستخدم الطاقة المنخفضة ترانزستورات تأثير المجال ووحدة تحكم تحويل DSP لتحسين جودة الطاقة الكهربائية المولدة، مما يجعلها قريبة جدًا من تيار الموجة الجيبية. الميزة الأبرز للنظام هي الطاقة العالية والتكلفة المنخفضة. ومع ذلك، تتأثر هذه الميزة بتوافق سلاسل الخلايا الكهروضوئية والتظليل الجزئي، مما يؤدي إلى كفاءة وسعات الطاقة للنظام الكهروضوئي بأكمله. في الوقت نفسه، تتأثر موثوقية توليد الطاقة للنظام الكهروضوئي بأكمله بحالة التشغيل السيئة لمجموعة الوحدات الكهروضوئية. يتمثل أحدث اتجاه بحثي في استخدام التحكم في تعديل متجه الفضاء وتطوير توصيلات جديدة لطوبولوجيا العاكس لتحقيق كفاءة عالية في ظل ظروف الحمل الجزئي.
في عاكس SolarMax المركزي، يُمكنك تركيب صندوق واجهة مصفوفة الخلايا الكهروضوئية لمراقبة كل سلسلة من سلاسل ركوب الأمواج الكهروضوئية. في حال تعطل أي سلسلة، يُرسل النظام هذه المعلومات إلى وحدة التحكم عن بُعد. كما يُمكن إيقاف هذه السلسلة عن بُعد، مما يضمن عدم تأثير عطل أي سلسلة من سلاسل الخلايا الكهروضوئية على عمل النظام الكهروضوئي بأكمله وإنتاج الطاقة.
أصبحت محولات الطاقة الخيطية (String Inverters) الأكثر شيوعًا في السوق العالمية. تعتمد هذه المحولات على مفهوم الوحدات النمطية. تمر كل سلسلة من الخلايا الكهروضوئية (1 كيلوواط - 5 كيلوواط) عبر عاكس، وتتميز بتتبع ذروة الطاقة القصوى عند طرف التيار المستمر، ومتصلة بالتوازي عند طرف التيار المتردد. تستخدم العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة محولات الطاقة الخيطية. ميزتها هي أنها لا تتأثر باختلافات الوحدات والظلال بين السلاسل، وفي الوقت نفسه تقلل من نقطة التشغيل المثلى للوحدات الكهروضوئية.
عدم التوافق مع العاكس، مما يزيد من كمية توليد الطاقة. هذه المزايا التقنية لا تقلل تكلفة النظام فحسب، بل تزيد أيضًا من موثوقيته. في الوقت نفسه، يُطبّق مفهوم "الرئيس والتابع" بين السلاسل، بحيث عندما لا تتمكن سلسلة واحدة من الطاقة الكهربائية من تشغيل عاكس واحد في النظام، يتم توصيل عدة مجموعات من السلاسل الكهروضوئية معًا، ويمكن لواحد أو أكثر منها العمل، وذلك لإنتاج المزيد من الكهرباء. يتمثل المفهوم الأحدث في أن تُشكّل عدة عاكسات "فريقًا" ليحل محل مفهوم "الرئيس والتابع"، مما يُحسّن موثوقية النظام. حاليًا، تتصدر عاكسات السلسلة بدون محولات الريادة.
يستفيد العاكس متعدد السلاسل من مزايا العاكس المركزي والعاكس التسلسلي، ويتجنب عيوبه، ويمكن تطبيقه على محطات الطاقة الكهروضوئية التي تبلغ قدرتها عدة كيلووات. يتضمن العاكس متعدد السلاسل تتبعًا فرديًا لذروة الطاقة ومحولات تيار مستمر إلى تيار مستمر. يتم تحويل هذه التيارات المستمرة إلى طاقة تيار متردد بواسطة عاكس تيار مستمر إلى تيار متردد عادي وتوصيلها بالشبكة. يمكن توصيل قيم تصنيفية مختلفة لسلاسل الخلايا الكهروضوئية (مثل: طاقة تصنيفية مختلفة، عدد مختلف من المكونات في كل سلسلة، مصنعين مختلفين للمكونات، إلخ)، ووحدات كهروضوئية بأحجام أو تقنيات مختلفة، وسلاسل ذات اتجاهات مختلفة (مثل: شرق، جنوب، وغرب)، وزوايا ميل أو ظلال مختلفة، بعاكس مشترك، وتعمل كل سلسلة بأقصى ذروة طاقة خاصة بها.
في نفس الوقت، يتم تقليل طول كابل التيار المستمر، ويتم تقليل تأثير الظل بين الأوتار والخسارة الناجمة عن الاختلاف بين الأوتار.
العاكس المكون هو توصيل كل مكون كهروضوئي بعاكس، ولكل مكون تتبع ذروة طاقة قصوى منفصل، مما يضمن توافقًا أفضل بين المكون والعاكس. يُستخدم عادةً في محطات الطاقة الكهروضوئية بقدرة تتراوح بين 50 و400 واط، وتكون كفاءته الكلية أقل من العاكسات التسلسلية. ولأنه متصل بالتوازي مع التيار المتردد، فإن ذلك يزيد من تعقيد الأسلاك على جانب التيار المتردد ويصعب صيانته. هناك مشكلة أخرى تحتاج إلى حل وهي كيفية التوصيل بالشبكة بشكل أكثر فعالية. الطريقة البسيطة هي التوصيل المباشر بالشبكة من خلال مقبس تيار متردد عادي، مما يقلل التكلفة وتركيب المعدات، ولكن غالبًا ما لا تسمح معايير السلامة في الشبكة بذلك. عند القيام بذلك، قد تعترض شركة الكهرباء على توصيل جهاز توليد الطاقة مباشرةً بالمقابس العادية لمستخدمي المنازل العاديين. ومن العوامل الأخرى المتعلقة بالسلامة ما إذا كان يلزم استخدام محول عزل (تردد عالي أو تردد منخفض)، أو يُسمح باستخدام عاكس بدون محول. هذاعاكسيستخدم على نطاق واسع في جدران الستائر الزجاجية.
وقت النشر: ٢٩ أكتوبر ٢٠٢١
