آشنایی با تجهیزات سیستم خورشیدی آفگرید:

سیستم خورشیدی آفگرید و یا جدا از شبکه، در واقع همان سیستم خورشیدی است که شما را بی نیاز به شبکه برق سراسری می کند و با استفاده از آن می توانید انرژی انواع مصارف برقی خود را تامین نمایید. یعنی نه شما برقی به شبکه ارائه می دهید (مثل سیستم آنگرید) و نه شبکه به شما برقی می رساند (مثل تامین برق معمولی که با اتصال به شبکه برق صورت می گیرد). بلکه شما با استفاده از تجهیزات سیستم خورشیدی آفگرید، برق مورد نیاز وسایل برقی خود را تامین می نمایید. این حالت بسیار مناسب برای خانه ها، ویلاها و انواع مراکز خارج از شهر است که افرادی در آن زندگی می کنند و به برق نیاز دارند اما برق رسانی در آن منطقه صورت نگرفته است.

تجهیزات یک سیستم خورشیدی زیاد نیست و هر کدام با وظیفه ای که بر عهده دارند بخش از این مسیر پرفایده و ساده را پیش می برند و برق تولیدی با انرژی رایگان، پاک و همه جا در دسترس خورشید، وسایل شما را روشن می نماید.

تجهیزات اصلی سیستم خورشیدی آفگرید شامل، پنل خورشیدی به عنوان اولیه ترین و اصلی ترین جز، شارژکنترلر خورشیدی، باتری خورشیدی و اینورتر می باشد. سانورترها و یا اینورترهای خورشیدی یک دستگاه ترکیبی مناسب برای سیستم خورشیدی شامل اینورتر و شارژکنترلر به صورت همزمان هستند که البته جز تجهیزات اصلی محصوب نمی شود بلکه جایگزین این دو جز می باشد.

پنل خورشیدی

پنل خورشیدی، صفحه خورشیدی و یا پنل های فتوولتائیک، صفحاتی از جنس مواد نیمه رسانا هستند که با استفاده از تکنولوژی فتوولتائیک، انرژی خورشید را دریافت و به الکتریسیته تبدیل می نمایند. این صفحات به دلیل فرمول به کار رفته در ساختارشان، با دریافت نور خورشید، حاوی میزان زیادی الکترون آزاد می شوند و در واقع راه افتادن این جریان الکترونی است که تولید برق خورشیدی نام دارد. پنل ها یا صفحه های خورشیدی تشکیل شده از واحد های کوچکتری به نام ماژول خورشیدی هستند و خود ماژول ها نیز از سلول های خورشیدی متصل به هم ساخته شده اند. این برق خورشیدی که از پنل های خورشیدی قابل دریافت است، از قسمت پشت پنل ها با استفاده از کابل مثبت و منفی به سادگی گرفته می شود و به تجهیز بعدی متصل می گردد.

راندمان پنل های خورشیدی به معنی نسبت برق تولیدی توسط پنل به انرژی دریافتی از خورشید است و به عوامل مختلفی وابسته است.

دمای هوا که با راندمان پنل نسب عکس دارد، رطوبت موجود در هوا، آلودگی محیط قرارگیری پنل های خورشیدی و میزان وجود گرد و غبار، جنس و ساختار پنل خورشیدی (مثلا راندمان پنل های خورشیدی مونوکریستال نسبت به انواع پلی کریستال بالاتر است)، جهت قرارگیری در معرض تابش خورشید و … همه و همه می توانند راندمان پنل خورشیدی را دستخوش تغییر کنند.

شارژکنترلر خورشیدی

شارژکنترلر خورشیدی وظیفه کنترل سطح انرژی و الکتریسیته ورودی به باتری را برعهده دارد. لزوم وجود شارژکنترلر خورشیدی برای اختلاف میزان برق تولیدی توسط پنل خورشیدی در ساعات مختلف روز است؛ به نحوی که اگر این برق وارد باتری شود با وجود این حد از تغییرات می تواند به آن آسیب برساند. در نتیجه از وسیله ای بسیار پراهمیت به نام شارژکنترلر خورشیدی استفاده می شود تا برق خروجی از پنل خورشیدی را در محدوده مشخص و استانداردی کنترل کرده و به باتری برساند و آن را از آسیب های احتمالی مصون نگاه دارد.

شارژکنترلرها با دو نوع تکنولوژی مرسوم PWM و MTTP ساخته می شوند که هر کدام کاربردها و ویژگی های مخصوص به خود را دارند.

تفاوت در شارژکنترلرها با 2 تکنولوژی PWM و MPPT در استفاده از الگوریتم‌های متفاوت کنترلی برای کنترل ولتاژ و جریان می باشد. شارژکنترلر با سنجش اختلاف میزان ولتاژ ورودی بر اساس این دو الگوریتم‌ کنترلی، جریان و ولتاژ مورد نظر برای شارژ باتری را تامین می‌ کند.

PWM  یا همان Pulse Width Modulation تکنولوژی قدیمی تر و نسبتا ساده تری نسبت به MPPT است اما برای اغلب کاربردها مناسب می باشد. اساس کار این تکنولوژی به این صورت است که شارژکنترلر مثل یک کلید هوشمند عمل کرده و با سنجیدن میزان جریان ورودی و جریان مطلوب برای شارژ باتری، قطع و وصل جریان را صورت می دهد.

درواقع بر خلاف نمونه های قدیمی تر که فقط عمل قطع و وصل را انجام می دادند، شارژکنترلر PWM مثل یک کلید هوشمند، با نمونه برداری از سطح شارژ باتری، علاوه بر تعیین میزان عرض پالس، سرعت قطع و وصل شدن پالس را نیز تعیین می کند.

تکنولوژی پیشرفته تر  MPPT و یا Maximum Power Point مانند نام آن، درواقع دنبال کننده توان حداکثری می باشد و این الگوریتم کنترلی قوی تر است که MPPT را نسبت به PWM بهتر و گران قیمت تر می کند.

باتری خورشیدی

باتری خورشیدی و یا بیان دیگر، باتری مورد استفاده درسیستم خورشیدی، سامانه ای برای ذخیره انرژی خورشیدی تولید شده توسط پنل های خورشیدی در طول روز و حین تابش آفتاب است تا در مواقع لزوم و عدم تابش خورشید بتوان از آن انرژی استفاده کرد. کلا وقتی که منابع انرژی که دائم در دسترس نیستند، میزان مورد توجهی انرژی را تولید می کنند منطقی است که برای بهره بردن از انرژی تولید آن ها در زمان عدم حضورشان، این انرژی را در جایی ذخیره کنیم و بعدا مورد استفاده قرار دهیم.

در سیستم های خورشیدی هم وضع به همین منوال است و انرژی خورشیدی که قطعا در طول شبانه رو به یک میزان نیست و برق خورشیدی حاصل از آن نیز مقدار ثابتی ندارد، در باتری به صورت انرژی شیمیایی ذخیره می شود تا وقتی که تابشی در کار نبود و به برق خورشیدی نیاز بود، این انرژی شیمیایی ذخیره شده در باتری دوباره به انرژی الکتریکی تبدیل شود و مورد مصرف قرار بگیرد.

باتری ها از سلول هایی تشکیل شده اند که هر کدامشان ولتاژ و جریان مشخصی دارند. وقتی در درون باتری این سلول ها سری و یا موازی می شوند، ولتاژ و جریان خروجی باتری از این حاصل سری تعیین می شود.

باتری های خورشیدی در کشور ما فقط برای سیستم های آفگرید و یا جدا از شبکه مورد استفاده قرار می گیرند.

استفاده از باتری که قابلیت شارژ و دشارژ داشته باشد و در صورت دشارژ کامل از طول عمر آن کم نشود، از مباحث مهم در طراحی یک سیستم خورشیدی می باشد.

باتری در سیستم های خورشید از اجزای گران قیمت تر می باشد و گاه هزینه ای معادل 40-50 درصد سیستم را نیز به خود اختصاص می دهد. به همین دلیل طراحی صحیح و اصولی سیستم خورشید و انتخاب باتری به نحوی که استفاده از آن در مصرف مشخص، باعث کم شدن عمر باتری نشود خیلی مهم است.

اینورتر خورشیدی

اینورترها در هر سیستم الکتریکی در اولین وهله وظیفه تبدیل برق مستقیم به برق متناوب را بر عهده دارند. از آن جایی که برق تولیدی توسط پنل های خورشیدی، برق DC است و متناوب نیست، برای مصارفی که نیاز به برق AC دارند می بایست از اینورتر برای تبدیل حالت الکتریسیته استفاده کرد.  اینورتر ها در ورودی برق DC را از باتری گرفته و در خروجی با یک پریز برق معمولی پذیرای مصارف AC هستند.

انواع اینورترها از کاربردهای ساده تا پیچیده تر وجود دارند.

برخی از اینورتر ها علاوه بر تبدیل حالت برق، نقش UPS را نیز بازی می کنند. به این شکل که تا زمانی که برق شبکه وصل باشد باتری ها را شارژ می کنند و وقتی برق قطع شد بر روی باتری سوئیچ می کنند و این باعث می شود، قطعی برق اتفاق نیفتد.

بر روی اکثر اینورترها، ساختار هیت سینک برای خنک سازی دستگاه در نظر گرفته شده است.

اینورترها را می بایست بر اساس توان مورد نیاز و بسته به آفگرید و یا آنگرید بودن سیستم خورشیدی انتخاب نماییم.

اینورترهای خورشیدی سیستم آفگرید و آنگرید تفاوت هایی باهم دارند. در سیستم آفگرید اینورتر به باتری وصل می شود و خروجی به مصرف کننده. برق ورودی در این حالت ۱۲ یا ۲۴ ولت و در موارد اندکی ۴۸ ولت است؛ اما در آنگرید ورودی اینورتر پنل خورشیدی و خروجی برق شبکه است.

اینورتر سیستم متصل به شبکه باید بتواند برق ورودی را بگیرد، آنالیز کند و برق متناوب متناسب با آن تولید نماید. این نوع اینورتر باید حفاظت جزیره ای داشته باشد تا در صورت قطعی برقِ شبکه، برق نیروگاه خانگی هم قطع شود تا در مواردی مثل قطعی برق برای تعمیرات، برق این نیروگاه مشکل ساز نشود.

نکته مهم در انتخاب اینورتر برای سیستم آفگرید، این است که همیشه باید آن را ۳۰ درصد بیشتر از توان مورد نظر انتخاب کنیم. دومین مورد درانتخاب اینورتر خورشیدی هم این است که باید در نظر بگیریم، وسایل موتوری توان راه اندازی دارند و این توان ۳ برابر توان نامی شان است و باید اینورتری با قابلیت تحمل این توان ۳ برابری (تا لحظاتی) برایشان انتخاب شود. نیازی نیست که مثلا برای مصرفی با توان 700 وات به خاطر تحمل توان لحظه ای اش که 2100 وات است یک اینورتر 2100 وات انتخاب نماییم؛ چون اینورترها این قابلیت را دارند که چند لحظه توان 2-3 برابر قدرت نامی خود را تحمل کنند پس اینورتر با وات پایین تر برای این مصرف مناسب است که باید دقیقا محاسبه شود.

سانورتر چیست؟

همانطور که گفته شد، سانورتر ها ترکیب دو دستگاه اینورتر و شارژکنترلر هستند تا در سیستم خورشیدی که هر دوی این دستگاه ها مورد استفاده است به صورت یک پکیج کار هر دو را انجام دهد.