انفرترات الطاقة الشمسية وظيفتها تحويل التيار المستمر ( DC ) القادم اليها من البطاريات او الالواح الشمسية . الى تيار متردد ( AC ) 380 / 220 / 110 فولت . و احيانا يسمى الانفرتر بالعاكس الكهربائى . و تتحدد قدرة الانفرتر على حسب الاحمال الموصلة عليه.
انواع انفرترات الطاقة الشمسية
تنقسم انفرترات الطاقة الشمسية الى اربع انواع حسب طبيعة استخدام كل منها
انفرتر منفصل عن شبكة الكهرباء OFF-Gride Inverter
و هذا النوع منعزل تماما عن شبكة الكهرباء . و يعتمد على التيار المستمر القادم اليه من بطاريات الطاقة الشمسية او من الالواح الشمسية .
غالبا يكون مزود بمنظم شحن لشحن البطاريات ( اى انفرتر و شاحن فى نفس الوقت) او قد يحتاج الى منظم شحن خارجى لشحن البطاريات
يستخدم فى تشغيل الاجهزة المنزلية التى تعتمد على تيار كهربائى 220 فولت . و يفضل ان يكون موجة التيارة الناتجة منه ان تكون من النوع Pure Sin Wave اى موجة جيبيبة نقية
يتم تحديد قدرة انفرتر الطاقة الشمسية بناء على الاجهزة الموصلة عليه ( الاحمال ) . و يجب قراءة الداتا شيت Data Sheet الخاصة بالانفرتر بعناية قبل اجراء عملية التوصيل .
يتوفر بقدرات و اسعار مختلفة حسب قدرة كل جهاز .
انفرتر الطاقة الشمسية الهجين Hybrid inverter
انفرتر الطاقة الشمسية الهجين يعتبر مزيج بين الانفرتر المنفصل عن الشبكة و الانفرتر المتصل بالشبكة . فهو يعتمد فى تغذية الاحمال المتصلة به على الكهرباء الواردة اليه من الالواح الشمسية او من بطاريات الطاقة الشمسية او من شبكة الكهرباء .
انفرتر الطاقة الشمسية الهجين يحتوى على ثلاث مداخل للكهرباء .
المدخل الاول من الالواح الشمسية و المدخل الثانى من بطاريات الطاقة الشمسية و المدخل الثالث من الكهرباء العمومية AC.
فعلى سبيل المثال لو قمنا بتوصيل احمال على الانفرتر الهجين Hybrid Inverter . فسيقوم الانفرتر اتوماتيكيا باعطاء الالولية لسحب الكهرباء من الالواح الشمسية (كمصدر اول للكهرباء) . و فى حالة نقص الكهرباء القادمة الية من الالواح الشمسية او غياب ضوء الشمس . فسيقوم الانفرتر تلقائيا بالتحويل على الطاقة الكهربائية المخزنة فى البطاريات ( كمصدر ثانى للكهرباء ).
و فى حالة نقص الكهرباء المخزنة فى البطاريات او استنفاذ الجزء المسموح بسحبة من البطاريات . فسيقوم الانفرتر بتعويض العجز فى الكهرباء من الكهرباء العمومية المتصلة بالانفرتر ( كمصدر ثالث للكهرباء ).
علما بأن الانفرتر مزود بخاصية UPS و التى تمكنة من الانتقال بشكل لحظى و تلقائى بين مصادر الكهرباء سواء الالواح الشمسية او البطاريات او التيار العمومى دون اى تدخل بشرى . و هذه الخاصية مفيدة جدا فى حالة الاجهزة التى لا ينبغى ان تنقطع عنها الكهرباء حتى لو جزء من الثانية . مثل اجهزة الكمبيوتر و السيرفرات و كذلك الاجهزة الطبية .
و يتميز هذا النوع انه مزود بشاحن يقوم بشحن البطاريات سواء من الالواح الشمسية اثناء فترة النهار . او من التيار المتردد ( الكهرباء العمومية ) لاعادة استخدامها مرة اخرى.
يعتبر انفرتر ماست هو احد اشهر الانفرترات التى تقوم بهذه الوظيفة
متوفر على موقع ايكوميزة سعر انفرتر ماست Must بقدراته المختلفة و تقنيات الشحن المختلفة
انفرتر متصل بشبكة الكهرباء On-Gride Inverter
يقوم هذا النوع من الانفرتر بتحويل التيار المستمر DC الناتج من محطة الطاقة الشمسية الى تيار متردد AC . يتم تصديره الى شبكة الكهرباء . و اثناء هذه العملية يقوم عداد NET METER بحساب الكهرباء AC التى تم تصديرها الى الشبكة اثناء النهار. و يخصم منها الكهرباء التى تم سحبها من الشبكة اثناء الليل.
يتميز هذا النوع من الانفرترات انه يتصل بشبكة الكهرباء مباشرة (لا يتم توصيله ببطاريات) . و له مواصفات خاصة لكى يتم الموافقة عليه من شركة الكهرباء . و يتم ربطة بشبكة الكهرباء عن طريق عداد يتم استلامه من شركة الكهرباء . و يتم استخدام هذا النوع من الانفرتر بغرض الترشيد فى فواتير الكهرباء .
متوفر بقدرات مختلفة تبدء من 2 كيلو و تصل الى 1 ميجا . علما بأن القدرات الاقل من 5 كيلو تعمل على نظام ال 2 فاز . لكن القدرات التى تبدء من 5 كيلو فأكثر فجميعها تعمل على نظام ال 3 فاز.
الموجة الجيبية التى يعمل عليها الانفرتر المتصل بشبكة الكهرباء هى موجة جيبية نقية Pure Sin Wave لتتوافق مع الموجة الجيبية لكهرباء الشبكة العمومية .
علما بانه فى حالة انقطاع التيار الكهربائى فى الشبكة العمومية . فالانفرتر يفصل اتوماتيكيا ولا يقوم بتصدير كهرباء من المحطة الشمسية الى شبكة الكهرباء العمومية . تحسبا لوجود اعمال صيانة على الشبكة . و يعود للعمل مرة اخرى عند عودة التيار الكهربائى الى الشبكة العمومية .
انفرتر طلمبات الرى Pump inverter
يستخدم هذا النوع من الانفرتر فى تشغيل طلمبات الرى التى تعمل بالطاقة الشمسية ( 3 فاز ) .و يتمز هذا النوع من الانفرتر انه يعمل على تيار متغير حسب قوة ضوء الشمس .
فعلى سبيل المثال فى حالة انخفاض
فعلى سبيل المثال فى حالة انخفاض ضوء الشمس سيؤدى الى انخفاض التردد لناتج من و قد يصل الى 20 هرتز . و بالتالى ستعمل الطلمبة و لكن بسرعة منخفضة . و فى حالة زيادة ضوء الشمس سيؤدى هذا الى ارتفاع التردد ليصل الى 50 هرتز و بالتالى ستعمل الطلمبة بالسرعة المطلوبة. و ينصح بضبط برنامج الانفرتر انه يفصل فى حالة نقص التردد عن 20 هرتز. لانه فى هذه الحالة ستعمل الطلمبة بسرعة قليلة جدا لا جدوى منها.
لذلك لا يصلح ان نستخدم انفرتر الطلمبات فى عمليات الانارة او تشغيل باقى الاجهزة المنزلية . لان تلك الاجهزة تحتاج الى تيار ثابت من حيث التردد و الفولت و الامبير .
انفرتر الطاقة الشمسية المخصص للطلمبات الصغيرة بحد اقصى 2 حصان يعمل غالبا على نظام 1 فاز . لكن الطلمبات الاكبر من 2 حصان تعمل على نظام 3 فاز .
الانفرترات الحديثة الخاصة بطلمبات الرى مزودة بمدخل AC 220 volt لتوصيل مولد كهرباء بالانفرتر . للحصول على مصدر كهرباء احتياطى بديل للمحطة الشمسية . لتجنب الاضرار التى قد تحدث للمحاصيل و الاراضى الزراعية اذا تعطلت المحطة لاى سبب . او فى حالة نقص الناتج الكهربائى من المحطة فى ايام الغيوم .
انفرترات الطاقة الشمسية الخاصة بطلمبات الرى مزودة بجهاز يسمى Soft Starter و هذا الجهاز مسئول عن عملية التقويم الناعم للمواتير الكبيرة و المتوسطة . و يعمل جهاز ال Soft Starter على رفع سرعة الماتور تدريجيا من السرعة صفر الى اقصى سرعة للماتور . لتلافى مشكلة تيار الاقلاع Surge Current التى تحدث فى البداية عند تشغيل المواتير .
خصائص انفرتر الطاقة الشمسية
فولت الانفرتر
و يقصد به الفولت الذى سيعمل عليه الانفرتر لتحديد طريقة توصيل البطاريات . و يكون مكتوب على لوحة البيانات الخاصة بالانفرتر او الداتا شيت الخاصة به DC Input Volt.
فعلى سبيل المثال نجد مكتوب على الانفرتر DC 24Volt . فهذا يعنى ان الانفرتر لابد ان يكون متصل ببطارية او عدة بطاريات ( بنك البطاريات ) بحيث يكون فولت المنظومة 24 فولت . فاذا كانت البطاريات المستخدمة 12 فولت مثلا . فيتم توصيل كل بطاريتين على التوالى بحيث يصبح اجمالى الفولت لبنك البطاريات هو 24 فولت .
نوع تقنية منظم الشحن MPPT & PWM
منظم الشحن هو المسئول عن تنظيم عملية شحن البطاريات بالتيار القادم اليه من الواح الطاقة الشمسية . حيث قد يتسبب اختيار نوعية الشاحن فى حدوث اهدار بشكل كبير فى الطاقة الواردة من الالواح الشمسية. كما هو موضح بمثال عملى فى المقالة الخاصة بالفرق بين منظم الشحن MPPT و منظم الشحن PWM .
فى بعض الاحيان يكون منظم الشحن عبارة عن جهاز منفصل عن الانفرتر. و فى احيان اخرى يكون منظم الشحن مدمج مع الانفرتر كجهاز واحد . مثل انفرتر ماست Must Inverter.
و تختلف قدرة منظم الشحن حسب قدرة الانفرتر . و عدد البطاريات المطلوب شحنها و نسبة التفريغ للبطاريات
هناك نوعين رئيسين من انواع منظم شحن الطاقة الشمسية هما:
منظم شحن بتقنية PWM
تقنية الشحن PWM هى اختصار لـ Pulse Width Modulation. و هى اقل كفاءة فى الاستفادة من اشعة الشمس . لذلك لا ينصح بها لانها تؤدى الى هدر فى الطاقة الكهربائية الناتجة من الالواح الشمسية .
منظم شحن بتقنية MPPT
تقنية الشحن MPPT هى اختصارMaximum Power Point Tracking . و هى الافضل و الموصى بها . لانها تعمل على الاستفادة باكبر قدر ممكن من اشعة الشمس .
و يظهر الفرق بين منظم شحن MPPT و منظم شحن PWM من خلال هذا المقال.
موجة تيار الانفرتر
تختلف موجة الانفرتر حسب التكنولوجيا المستخدمة فى التصنيع . و اقلهم جودة هى Square Wave . و فى كل الاحوال يكون تردد الموجة 50 هيرتز . و لكن شكل الموجة يختلف كما هو موضح بالشكل:
موجة معدلة Modefied Sine Wave
كما يتضح من الشكل التوضيحى شكل الموجة 1 & 2.مع العلم ان اي نوع منهما يعتبر اقل جودة من الموجة النقية Prue Sine Wave.
ويتضح لنا هذا بشكل كبير فى الاحمال التى تحتوى على مواتير . لانها تعمل على ارتفاع درجة حرارة الاجهزة التى تعمل عليها . و تحدث صوت ” زنة ” عند تشغيل محركات او مواتير عليها .
و تعتبر الانفرترات التى تعمل باي من تلك الموجات هى ارخص فى السعر .
موجة نقية Pure Sine wave
شكل الموجة تتمثل فى الرسم رقم (3). الانفترترات ذات الموجة النقية Pure Sin Wave يتم تصنيعها بتكنولوجيا اكثر تطور . و لذلك هى اغلى فى السعر من النوعين السابقين. لا تؤدى الى ارتفاع درجة حرارة الاجهزة التى تعمل عليها. ولا تسبب “ذنة” للمحركات ولا اى ضرر. و يوصى بالانفرترات التى تنتج هذه الموجة.
ملاحظات
جهد بنك البطاريات و بالتالى فولت الانفرتر يتم تحديده على حسب قدرة المحطة . فالمحطة التى لاتتعدى 1 كيلو يكون جهد بنك البطاريات 12 فولت و بالتالى نختار انفرتر 12 فولت . بينما المحطة التى تترواوح بين 1 كيلو الى 3 كيلو . يكون جهد بنك البطاريات 24 فولت . وبالتالى نختار انفرتر 24 فولت. مع العلم ان اي انفرتر مكتوب عليه البيانات الخاصة به او يمكن الحصول على تلك المعلومات من الداتا شيت الخاصة بالانفرتر.
( يرجى الاطلاع على طريقة توصيل البطاريات لتجنب تلف الانفرتر او منظم الشحن ).
| فولت | القدرة | فولت | القدرة |
| 12 فولت | بحد اقصى 1 كيلو | 96 فولت | من 10 الى 20 كيلو |
| 24 فولت | من 1 ك الى 3 كيلو | 192 فولت | من 20 الى 50 كيلو |
| 48 فولت | من 3 ك الى 10 كيلو | 600 فولت | من 50 الى 500 كيلو |
ـ يجب التأكد ان الانفرتر يحتوى على الحماية ضد زيادة الاحمال المصحوبة بانذار صوتى . و كذلك الحماية ضد انخفاض فولت بنك البطاريات .
خصائص انفرترات الطاقة الشمسية
أ – فولت الانفرتر
و يقصد به الفولت الذي سيعمل عليه الانفرتر لتحديد طريقة توصيل البطاريات . و يكون مكتوب على لوحة البيانات الخاصة بالانفرتر او الداتا شيت الخاصة به .
فعلا سبيل المثال نجد مكتوب على الانفرتر DC 24 volt فهذا يعنى ان الانفرتر لابد ان يكون متصل ببطارية او عدة بطاريات ( بنك بطاريات ) بحيث يكون فولت المنظومة هو 24 فولت . فاذا كانت البطاريات المستخدمة 12 فولت مثلا . فيتم توصيل كل بطارياتينن على التوالى بحيث يكون اجمالى الفولت لكل بطاريات هو 24 فولت .
ب – منظم الشحن Charger Controller
معظم الانفرترات المنفصلة عن الشبكة او الهايبرد الموجودة حاليا مزودة بمنظم شحن للبطاريات Charger Cotroller . تختلف قدرة الشاحن على حسب قدرة الانفرتر . و هناك نوعين من منظم الشحن
ب – 1 منظم شحن بتقنية PWM
و هى اختصار ل Pulse width modulation . و هذه التقنية اقل كفاءة فى الاستفادة من اشعة الشمس .لذلك يفضل منظم شحن بتقنية MPPT.
ب – 2 منظم شحن بتقنية MPPT
وهى اختصار ل Maximum Power Point Trackfing و هى الافضل و الموصى بها . لانها تعمل على الاستفادة باكبر قدر ممكن من اشعة الشمس
ج – 1 موجة الانفرتر
تختلف موجة الانفرتر حسب تكنولوجيا التصنيع و اقلهم جودة Square Wave . و فى كل الاحوال يكون التردد 50 هيرتز و لكن شكل الموجة يختلف كما موضح بالشكل .
الموجة Square Wave & Modified Sin Wave
كما يتضح من الشكل التوضيحى شكل الموجة 1 & 2 . فاي نوع منهما يعتبر اقل جودة من ال Pure Sin Wave . تعمل على ارتفاع درجة حرارة الاجهزة التى تعمل عليها . و تحدث صوت “زنة” عند تشغيل محركات او مواتير عليها . و الانفرترات التى تعمل باي من تلك الموجات هى ارخص فى السعر.
Pure Sin Wave
شكل الموجة تتمثل فى الرسم رقم (3) . الانفرترات ذات الموجة Pure Sin Wave هى تصنع بتكتولوجيا اكثر تطور . و لذلك هى اغلى فى السعر من النوعين السابقين . ولا تؤدى الى ارتفاع درجة حرارة الاجهزة الموصلة عليها و لا تسبب ذنة للمحركات ولا اي ضرر . معظم الاجهزة مصممة للتعامل مع ال Pure Sine Wave و اغلى من الثمن . و يوصى بها
يجب قراءة البيانات المكتوبة على الانفرتر او قراءة الداتا شيت الخاصة به لمعرفة فولتية المنظومة التى يجب ان يتصل بها الانفرتر . سواء 12 فولت او 24 فولت او 48 فولت او اكثر.
ختاما نكون قد انتهينا من توضيح انواع و خصائص الانفرترات التى تعمل بالطاقة الشمسية .
و ختام نكون قد انتهينا من توضيح انوع و خصائص الانفرترات التى تعمل بالطاقة الشمسية.
مواضيع ذات صلة
