ما هو دور العاكسات الكهروضوئية؟ دور العاكسات في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية

يعتمد مبدأ توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية على تقنية تُحوّل الطاقة الضوئية مباشرةً إلى طاقة كهربائية باستخدام التأثير الكهروضوئي لواجهة أشباه الموصلات. وتُعدّ الخلية الشمسية المكون الرئيسي لهذه التقنية. تُغلّف الخلايا الشمسية وتُحمّى على التوالي لتكوين وحدة خلايا شمسية واسعة المساحة، ثم تُدمج مع وحدة تحكم في الطاقة أو ما شابهها لتكوين جهاز توليد طاقة كهروضوئية. تُسمى هذه العملية برمتها نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. يتكون نظام توليد الطاقة الكهروضوئية من مصفوفات الخلايا الشمسية، ومجموعات البطاريات، ووحدات تحكم في الشحن والتفريغ، ومحولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وصناديق التجميع، وغيرها من المعدات.

لماذا نستخدم العاكس في نظام توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟

العاكس هو جهاز يُحوّل التيار المستمر إلى تيار متردد. تُولّد الخلايا الشمسية طاقة تيار مستمر في ضوء الشمس، وتكون طاقة التيار المستمر المُخزّنة في البطارية طاقة تيار مستمر أيضًا. مع ذلك، يواجه نظام إمداد الطاقة بالتيار المستمر قيودًا كبيرة. لا يُمكن تشغيل أحمال التيار المتردد، مثل مصابيح الفلورسنت وأجهزة التلفزيون والثلاجات والمراوح الكهربائية، باستخدام تيار التيار المستمر في حياتنا اليومية. لكي يُستخدم توليد الطاقة الكهروضوئية على نطاق واسع في حياتنا اليومية، تُعدّ العاكسات التي تُحوّل التيار المستمر إلى تيار متردد أمرًا لا غنى عنه.

يُعدّ العاكس الكهروضوئي جزءًا أساسيًا من توليد الطاقة الكهروضوئية، ويُستخدم بشكل رئيسي لتحويل التيار المستمر الناتج عن الوحدات الكهروضوئية إلى تيار متردد. ولا يقتصر دور العاكس على تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد فحسب، بل يُحسّن أيضًا أداء الخلية الشمسية ويحمي النظام من الأعطال. فيما يلي مقدمة موجزة عن وظائف التشغيل والإيقاف التلقائي للعاكس الكهروضوئي، بالإضافة إلى وظيفة التحكم في تتبع الطاقة القصوى.

1. وظيفة التحكم في تتبع الطاقة القصوى

يختلف خرج وحدة الخلايا الشمسية باختلاف شدة الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة وحدة الخلايا الشمسية نفسها (درجة حرارة الشريحة). بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لانخفاض الجهد مع زيادة التيار، توجد نقطة تشغيل مثالية يمكن الحصول على أقصى طاقة منها. تتغير شدة الإشعاع الشمسي، ومن الواضح أن نقطة التشغيل المثالية تتغير أيضًا. ونظرًا لهذه التغيرات، تكون نقطة تشغيل وحدة الخلايا الشمسية دائمًا عند أقصى نقطة قدرة، ويحصل النظام دائمًا على أقصى طاقة خرج منها. هذا التحكم هو نظام تتبع أقصى طاقة. ومن أهم ميزات عاكسات أنظمة الطاقة الشمسية أنها تتضمن وظيفة تتبع أقصى نقطة قدرة (MPPT).

2. التشغيل التلقائي ووظيفة الإيقاف

بعد شروق الشمس، تزداد شدة الإشعاع الشمسي تدريجيًا، ويزداد أيضًا خرج الخلية الشمسية. عند الوصول إلى طاقة الخرج المطلوبة من العاكس، يبدأ العاكس العمل تلقائيًا. بعد بدء التشغيل، يراقب العاكس خرج وحدة الخلية الشمسية باستمرار. طالما أن طاقة الخرج لوحدة الخلية الشمسية أكبر من طاقة الخرج المطلوبة لتشغيل العاكس، سيستمر العاكس في العمل؛ ويتوقف حتى غروب الشمس، حتى في حالة الغيوم أو الأمطار. يمكن للعاكس أيضًا العمل. عندما يصبح خرج وحدة الخلية الشمسية أصغر ويكون خرج العاكس قريبًا من الصفر، سيشكل العاكس حالة استعداد.

بالإضافة إلى الوظيفتين المذكورتين أعلاه، يتميز العاكس الكهروضوئي أيضًا بوظيفة منع التشغيل المستقل (في الأنظمة المتصلة بالشبكة)، ووظيفة ضبط الجهد تلقائيًا (في الأنظمة المتصلة بالشبكة)، ووظيفة كشف التيار المستمر (في الأنظمة المتصلة بالشبكة)، ووظيفة كشف تأريض التيار المستمر (في الأنظمة المتصلة بالشبكة)، وغيرها من الوظائف. في أنظمة توليد الطاقة الشمسية، تُعد كفاءة العاكس عاملاً مهمًا يحدد سعة الخلية الشمسية وسعة البطارية.