ما هو الانفرتر و كيفية اختيار الإنفرتر المناسب لمنظومة الطاقة الشمسية

سنتتطرق في هذا المقال على شرح الانفرتر أو العاكس. بالانتهاء من هذه المقالة ستكون قادرا على معرفة ما هو الانفرتر, كيفية عمل الانفرتر , أنواع الانفرتر,  خصائص الانفرتر,  بالاضافة الى النقاط التي يجب مراعاتها عند إختيار الانفرتر.

ما هو الانفرتر

الانفرترهو جهاز أو دائرة كهربائية يقوم بتحويل التيار المستمر (DC) إلى تيار متردد (AC) متوافق مع الشبكة لتشغيل أجهزة المنزل أو ربط نظام الطاقة المتجددة بشبكة الكهرباء العمومية. في نفس الوقت ، يتحكم ويراقب المنظومة بأكملها. وبهذه الطريقة ، تضمن من ناحية أن الوحدات الكهروضوئية تعمل دائمًا بأقصى طاقة تعتمد على الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة. و من ناحية أخرى ، تراقب باستمرار المنظومة وهي مسؤولة عن الالتزام بمعايير السلامة المختلفة. الانفرتر يعتبر قلب كل منظومة طاقة شمسية.

طريقة عمل الانفرتر

يقوم الانفرتر بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد عن طريق تحويل الطاقة المخزنة في مصادر التيار المستمر مثل البطاريات والمقومات. تخزن البطاريات الموجودة في الانفرتر الطاقة على شكل تيار مستمر والأجهزة المنزلية التي نستخدمها تحتاج إلى تيار متناوب وهذه هي الطريقة التي يعمل بها الانفرتر. في حالة انقطاع التيار الكهربائي وحالات الطوارئ ، يمكن استخدام الانفرتر لتشغيل الاجهزة الكهربائية.

خواص الانفرتر

تتوفر حاليا في الأسواق عدد كبير من انفرترات الطاقة الشمسية المختلفة لكن يتم تصنيف الإنفرترات على أساس ثلاث خصائص مهمة: القدرة ,التصميم المرتبط بالتيار المستمر, و بنية الدائرة الكهربائية.

1. الطاقة (القدرة) Power

تختلف طاقة الانفرتر المتوفرة في الاسواق من 1 كيلووات ويمتد إلى نطاق ميغاوات. بالنسبة لمنظومة الطاقة الشمسية المنزلية  يعتبر الانفرتر ذو قدرة تتراوح ما بين 1 الى 5 كيلووات مثالي، أما بالنسبة للمصانع التجارية (10-20 كيلو وات)، و (500 – 800 كيلو وات) للاستخدام في محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة.

2. تصميم النموذج Module wiring

التصميم المتعلق بالتيار المستمر يهتم بتوصيل الوحدات الكهروضوئية بالانفرتر -. ومن هنا، يتم التمييز بين الانفرترات الإحادية السلسلة string , المتعددة السلاسل multistring , و المركزية central. يحتوي الانفرتر متعدد السلاسل على اثنين أو أكثر من مدخلات السلسلة ، لكل منها متتبع MPP خاص به. هذه الميزة تجعله اختيارًا معقولًا بشكل خاص عندما تكون صفوف الالواح الشمسية PV مكونه من مجموعات فرعية موزعة على أماكن مختلفة أو مظللة جزئيًا. بينما تحتوي الانفرترات المركزية على جهاز تعقب MPP واحد فقط على الرغم من أن طاقته أعلى نسبيًا. الانفرترات المركزية مناسبة بشكل خاص للمنظومات الشمسية الواسعة النطاق و المتجانسة في نفس الوقت.

3. بنية الدائرة الكهربائية Circuit topology

بفضل ببنية الدائرة الكهربائية ، يتم التمييز بين الانفرترات أحادية وثلاثية الطور ، وبين الأجهزة التي تحتوي على محولات و التي لا تحتوي. عادةً ما تُستخدم الانفرترات أحادية الطور في المصانع الصغيرة ، أما في المحطات الكهروضوئية الكبيرة ، يجب استخدام شبكة تتكون من عدة انفرترات أحادية الطور أو انفرترات ثلاثية الطور بسبب الحمل غير المتوازن. ومع ذلك ، المحولات تعمل عمل العزل الجلفاني (مطلوب في بعض البلدان) وتجعل من الممكن تأريض الوحدة الكهروضوئية (ضرورية لبعض أنواع الوحدات). كلما كان ذلك ممكنًا ، يتم استخدام انفرترات بدون محولات. الإنفرترات التي لا تحتوي على محولات تعتبر أصغر حجما وأخف وزناً من أجهزة المحولات وتعمل أيضا بكفاءة أعلى.

على ماذا يجب التركيز عند إختيار الإنفرتر

إذا كنت تخطط لشراء إنفرتر جديد أو ترقية الإنفرتر القديم ، من المهم جدًا أن تفهم ما هو الإنفرتر المناسب لإحتياجك. يمكن أن تختلف متطلبات الطاقة في منزلك عن منزل جارك. لذلك لا تقم فقط بتثبيت نفس الإنفرتر الذي لدى جارك بشكل أعمى. قبل شراء الإنفرتر لمنزلك ، قم ببعض الحسابات وحاول أن تفهم الأساسيات.

افهم أولاً متطلبات الطاقة الخاصة بك

أحد أهم العوامل التي يجب أن تعرفها قبل شراء الإنفرتر هو “متطلبات الطاقة”. بكلمات بسيطة – ما هي الأجهزة الكهربائية التي تريد تشغيلها في وقت انقطاع التيار الكهربائي.

مثال

لنفترض أنك تريد تشغيل 3 مراوح , 3 مصابيح , تلفزيون , و كمبيوتر محمول  في وقت انقطاع التيار الكهربائي. فيما يلي الطاقة التي تستهلكها هذه العناصر:

1. مروحة – 70 وات
2. مصباح – 60 وات
3. كمبيوتر محمول – 25 وات
4. تلفزيون – 120 وات

إجمالي متطلبات الطاقة لديك هو (3 * 70 + 3 * 60 + 25 + 120) = 535 وات.

نبحث عن قدرة الإنفرتر الذي نحتاجه , حيث يمثل VA rating قدرة الإنفرتر و يقاس بال فولت أمبير. هو الجهد والتيار الذي يوفره الإنفرتر للإجهزة. إذا كان العاكس يعمل بكفاءة 100 ٪ ، فإن متطلبات الطاقة للعناصر الكهربائية والطاقة التي يوفرها الإنفرتر هي نفسها. لكننا نعلم جميعًا أن الظروف المثالية بنسبة 100٪ غير موجودة في الواقع. لذلك تتراوح كفاءة معظم الانفرترات من 60٪ إلى 80٪. تسمى هذه الكفاءة أيضًا عامل القدرة للإنفرتر وهي ببساطة نسبة الطاقة المطلوبة من قبل الأجهزة إلى الطاقة التي يوفرها الإنفرتر.

اذن قدرة الانفرتر ) = متطلبات الطاقة (الطاقة التي تستهلكها الأجهزة بال وات) / عامل الكفاءة. سنعتبر أن قيمة عامل الكفاءة يساوي 0.7.

لذلك فإن قدرة الإنفرتر

535 / 0.7 = 765 VA

يتوفر في السوق مثلا إنفرتر ذو قدرة 800 VA. لذلك سيكون هو الخيار الصحيح لمنزلك.

البطارية و الانفرتر

أيضا يجب أن تعرف نوع البطارية التي يحتاجها الإنفرتر. لان البطارية تعتبر العمود الفقري لنظام الإنفرتر. يعتمد أداء وعمر الإنفرتر بشكل كبير على جودة البطارية. السؤال المهم هو “ما مقدار الإسترجاع الذي ستوفره البطارية؟” أو “كم ساعة يمكنها تشغيل جميع الاجهزة الكهربائية؟” هذا ما يسمى سعة البطارية. إن سعة البطارية هي التي تحدد عدد ساعات الاسترجاع حيث يتم التعبير عنها ب أمبير ساعة  Ah

حاليا في الأسوق يوجد بطاريات ذو سعات مختلفة  100 أمبير ساعة ، 150 أمبير ساعة ، 180 أمبير ساعة … إلخ , فعلى أي اساس يتم إختيار سعة البطارية؟ لمعرفة ذلك ، دعونا نقوم بحساب عكسي. ضع في اعتبارك أنك بحاجة إلى بطارية توفر لك زمن استرجاع – يعني توفر الطاقة للأجهزة من دون أتصال بالمنظومة الشمسية- لمدة 3 ساعات.

سعة البطارية = متطلبات الطاقة (بال وات) * ساعات الإسترجاع (بالساعة) / جهد البطارية (بالفولت).

نظرا لان جهد الإنفرتر يساوي 12 فولت و الطاقة التي نحتاجها 535 وات إذن:

سعة البطارية = (535 * 3) / 12 = 133 أمبير ساعة

لذلك بطارية بسعة 130 أمبير ساعة ستفي بالغرض.

ومن هنا نستنتج أنه إذا كنت ترغب في تشغيل 3 مراوح و 3 مصابيح كهربائية و كمبيوتر محمول  و تلفزيون لمدة 3 ساعات أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، فستحتاج إلى انفرتر 800 فولت أمبير (VA) وبطارية 130 امبير ساعة (Ah).

من خلال فهم هذا الحساب البسيط ، فإنك لا تنقذ نفسك من المعلومات المضللة التي يشاركها تجار الإنفرترز فحسب ، بل تساعد نفسك أيضًا في اتخاذ القرار الصحيح