حسين باصي

المحولات في أنظمة الطاقة الشمسية

الأربعاء - 17 أكتوبر 2018

Wed - 17 Oct 2018

ذكرنا في المقال السابق أن المحولات (Inverters) لا تقل أهمية عن الخلايا الشمسية في أنظمة الطاقة الشمسية. كما ذكرنا أن وظيفة هذه المحولات هي تحويل الكهرباء من التيار المستمر DC إلى التيار المتردد AC. والجدير بالذكر أن هنالك ثلاثة أنواع رئيسة لهذه المحولات المستخدمة في الأنظمة المرتبطة بشبكة الكهرباء. ولكل نوع مجموعة من المميزات والعيوب، وهنا أستعرض أهمها كي تساعدنا على اختيار الأنسب للنظام الشمسي الذي نود الحصول عليه:

المحول المركزي (Central Inverter): هذا النوع يعتمد على محول رئيس واحد ترتبط به جميع الألواح الشمسية مباشرة. تكون الألواح الشمسية المرتبطة بهذا المحول على شكل مجموعات، كل مجموعة عبارة عن ألواح مرتبطة بالتوالي.

إذا كان عدد الألواح في كل مجموعة قليلا (3-5 ألواح)، تكون الفولتية قليلة. نسمي هذه الطريقة «الجهد المنخفض»، وهي لا تتأثر كثيرا بمشكلة الظل الذي يقع على بعض أجزائها. ولكن مشكلتها الأساسية هي التيار العالي الذي يحتاج إلى أسلاك سميكة ومكلفة. أما الطريقة الأخرى فهي «الجهد العالي» ويستخدم فيها عدد أكبر من الألواح الشمسية لكل مجموعة. تساعد هذه الطريقة على تصغير سمك الأسلاك كثيرا، لكنها تتأثر أكثر بوقوع الظل على الألواح الشمسية في المجموعات. هذا النوع هو الأرخص والأسهل في الصيانة والتركيب.

محول المجموعة (String Inverter): يتم الاعتماد هنا على محول واحد فقط لكل مجموعة، عوضا عن استخدام محول رئيس لكل المجموعات، كما هو الحال في الحول المركزي يمتاز هذا النوع بأنه يتأقلم بشكل أفضل مع تغييرات سطوع الشمس على الألواح الشمسية، أي إن كل مجموعة أصبحت مستقلة ولا تتأثر بباقي المجموعات حين يقع عليها الظل. ليس بالضرورة أن تكون جميع المجموعات قريبة جدا من بعضها كما هو الحال في المحول المركزي، إذ إن كمية الأسلاك هنا أقل. هذا النوع من المحولات حجمه أصغر من السابق. كما أن التقنيات الحديثة تستخدم مجموعتين أو أكثر في هذا المحول، ويكون أكثر من حساس للطاقة القصوى (MPP). قد يكون هذا النوع هو الأكثر شيوعا في الأنظمة السكنية والتجارية.

محول اللوح الشمسي (Module Inverter or Micro-Inverter): كما يوحي الاسم، فإن لكل لوح شمسي محولا خاصا. هذه المحولات هي الأصغر بالمقارنة بالنوعين السابقين. تنتج هذه المحولات أعلى طاقة ممكنة طوال الوقت (MPP)، وهي أيضا سهلة عند إضافة مجموعة أخرى من الألواح الشمسية. لكن بشكل عام هذا النوع هو الأقل انتشارا بسبب تكلفته العالية وتأثره الكبير بالعوامل الخارجية بسبب أنه قريب من الألواح الشمسية في الخارج.

قد تكون المحولات سببا للحوادث المتعلقة بالطاقة الشمسية، لا تقلق فهي عادة ما تكون قليلة. وهنا نستعرض بعض النصائح المهمة لتركيب المحولات:

عندما تعمل المحولات على أعلى طاقة تزداد حرارتها بشكل كبير، لذلك تحتاج للتهوية المناسبة، خاصة تلك المحولات التي لا تحتوي على مراوح داخلية أو تهوية ذاتية.

يتوجب مراعاة المسافات تحت المحولات وعند جوانبها، واتباع المسافات المقترحة في دليل الشركة المصنعة للحفاظ على درجة حرارة المحول ضمن المستوى المقبول.

يفضل استخدام المحولات الداخلية، لكن عند تركيب المحولات الخارجية تأكد أنها تتحمل الغبار والماء كالأمطار مثلا.