انواع اینورتر خورشیدی

اینورترهای خورشیدی، مهمترین جز سیستم های انرژی تجدیدپذیر به شمار می روند و وظیفه تبدیل انرژی الکتریسیته تولید شده توسط پنل های خورشیدی به انرژی قابل استفاده برای مصرف کنندگان را بر عهده دارند. این دستگاه ها به طور کلی به دو دسته اصلی اینورترهای متصل به شبکه و اینورترهای مستقل تقسیم می شوند. اینورترهای متصل به شبکه به سیستم برق عمومی وصل می شوند و امکان بازگرداندن انرژی اضافی تولید شده به شبکه را فراهم می کنند. از سوی دیگر، اینورترهای مستقل برای مکان هایی طراحی شده اند که به شبکه برق دسترسی ندارند و به صورت خودکفا عمل میکنند. انتخاب نوع مناسب اینورتر بسته به نیازهای خاص سیستم و شرایط محیطی اهمیت زیادی دارد. در این مقاله، به بررسی انواع اینورترهای خورشیدی و ویژگی های هر یک خواهیم پرداخت تا به درک بهتری از نقش آن ها در بهینه سازی استفاده از انرژی خورشیدی برسیم. آموزشگاه فن آموزان اصفهان برگزار کننده آموزش نصب پنل خورشیدی ویژه بازار کار است.

اینورتر خورشیدی چیست؟

اینورتر خورشیدی دستگاهی است که انرژی الکتریکی تولید شده توسط پنل های خورشیدی را به فرمت قابل استفاده برای دستگاه های برقی تبدیل می کند. پنل های خورشیدی، انرژی خورشیدی را به برق مستقیم (DC) تبدیل می کنند، اما اکثر وسایل خانگی و تجهیزات الکتریکی به برق متناوب (AC) نیاز دارند. اینورتر وظیفه تبدیل این برق مستقیم به برق متناوب را بر عهده دارد و بدین ترتیب امکان استفاده از انرژی تولید شده توسط سیستم های خورشیدی را فراهم می سازد. علاوه بر تبدیل انرژی، اینورترهای خورشیدی اغلب دارای ویژگی های اضافی هستند که به بهبود کارایی سیستم کمک می کنند. برخی از اینورترها می توانند اطلاعات مربوط به تولید انرژی و مصرف را نمایش دهند و به کاربران این امکان را می دهند که عملکرد سیستم خود را به راحتی نظارت کنند. همچنین، اینورترها از سیستم در برابر مشکلاتی مانند نوسانات ولتاژ محافظت میکنند. به این ترتیب، اینورترهای خورشیدی نقش مهمی در عملکرد کلی سیستم های انرژی خورشیدی ایفا می کنند.

انواع اینورتر خورشیدی

• اینورتر آنگرید
• میکرو اینورتر
• اینورتر استرینگ
• اینورتر سنترال
• اینورتر آفگرید
• اینورتر تمام سینوسی
• اینورتر شبه سینوسی
• اینورتر پمپ خورشیدی

اینورتر آنگرید

اینورترهای آنگرید برای کار با شبکه برق سراسری طراحی شده اند و به شما این امکان را می دهند انرژی تولیدی مازاد سیستم خورشیدی را به شبکه برق بفروشید. وقتی نور خورشید به پنل های شما می تابد، اینورتر آنگرید برق تولیدی را برای مصرف در ساختمان تأمین می کند. اگر تولید بیشتر از مصرف باشد، مازاد به شبکه تزریق می شود و کنتور برق شما را بستانکار می کند. در شب یا روزهای ابری که تولید کم است، برق مورد نیاز از شبکه سراسری تأمین می شود. نکته مهم این است که اینورترهای آنگرید نیاز به باتری ندارند و همین موضوع هزینه نصب اولیه را کاهش می دهد. البته باید بدانید که در صورت قطع برق شبکه، حتی اگر پنل های شما در حال تولید انرژی باشند، اینورتر آنگرید از کار می افتد و برقی تولید نمی کند. این مسئله یک ویژگی ایمنی است تا از آسیب به کارکنان شرکت برق که مشغول تعمیر خطوط هستند، جلوگیری شود.

ویژگی های اینورتر آنگرید

اینورترهای آنگرید با قابلیت های خاصی طراحی شده اند که آنها را برای اتصال به شبکه سراسری ایمن و کارآمد می سازد. اولین و مهمترین ویژگی این اینورترها، سیستم ضد جزیره ای است که باعث می شود به محض قطع برق شبکه، اینورتر نیز خاموش شود. این ویژگی از ایجاد جزیره انرژی که برای کارکنان تعمیرات خطرساز باشد، جلوگیری می کند. راندمان بالا ویژگی دیگر این اینورترهاست. اینورترهای آنگرید باکیفیت راندمانی بیش از 95٪ دارند که به معنای اتلاف کمتر انرژی است. همچنین، این اینورترها قابلیت همگام سازی فرکانس و فاز با شبکه برق را دارند که برای تزریق بی دردسر انرژی به شبکه ضروری است.

بیشتر اینورترهای آنگرید امروزی مجهز به سیستم مانیتورینگ هستند که به شما امکان می دهد میزان تولید، مصرف و تزریق انرژی به شبکه را در هر لحظه پیگیری کنید. برخی مدل ها حتی با اپلیکیشن های موبایل همگام می شوند و اطلاعات لحظه ای را در اختیارتان قرار می دهند. در سال های اخیر، بسیاری از اینورترهای آنگرید با قابلیت مدیریت مصرف هوشمند عرضه می شوند. این قابلیت به اینورتر اجازه می دهد در ساعات اوج مصرف که قیمت برق بالاست، بیشترین انرژی را به شبکه تزریق کند و در ساعات کم مصرف، انرژی بیشتری را برای مصرف داخلی ذخیره نماید.

انواع اینورتر خورشیدی آنگرید

سه نوع اصلی اینورترهای آنگرید عبارتند از میکرو اینورترها، اینورترهای استرینگ و اینورترهای سنترال یا مرکزی. در سیستم های کوچک خانگی، از میکرو اینورترها یا اینورترهای استرینگ استفاده می شود. اگر سقف شما سایه جزئی دارد یا پنل ها در جهت های مختلف نصب شده اند، میکرو اینورترها انتخاب بهتری هستند. برای سیستم های بزرگتر و یکنواخت، اینورترهای استرینگ مقرون به صرفه تر خواهند بود. برای نیروگاه های خورشیدی در مقیاس بزرگ، اینورترهای سنترال رایج ترین انتخاب هستند. این اینورترها می توانند توان زیادی را مدیریت کنند و برای پروژه های مگاواتی مناسب هستند. در دنیای امروز که فناوری با سرعت در حال پیشرفت است، اینورترهای هیبریدی نیز به بازار آمده اند که علاوه بر اتصال به شبکه، قابلیت ذخیره انرژی در باتری را هم دارند. این اینورترها گزینه مناسبی برای مناطقی با قطعی مکرر برق هستند.

میکرو اینورتر

میکرو اینورترها کوچکترین نوع اینورتر هستند و زیر هر پنل یا گروه کوچکی از پنل ها نصب می شوند. کار اصلی این اینورترهای کوچک تبدیل برق DC هر پنل به برق AC در محل است. خروجی همه میکرو اینورترها با هم ترکیب شده و به تابلوی برق ساختمان منتقل می شود. بزرگترین مزیت میکرو اینورترها عملکرد مستقل هر پنل است. اگر یک پنل به دلیل سایه، برگ درخت یا گرد و غبار کارایی کمتری داشته باشد، فقط همان پنل تحت تأثیر قرار می گیرد و بقیه سیستم با حداکثر توان به کار خود ادامه می دهند. این ویژگی برای سقف هایی با سایه جزئی یا سقف های پیچیده با جهت گیری های مختلف، ارزشمند است. طول عمر میکرو اینورترها بیشتر از سایر انواع اینورتر است و برخی تولیدکنندگان تا 25 سال گارانتی برای محصولات خود ارائه می دهند. آنها همچنین امکان نظارت بر عملکرد تک تک پنل ها را فراهم می کنند که برای عیب یابی بسیار مفید است. با این حال، هزینه اولیه میکرو اینورترها بیشتر از اینورترهای استرینگ است. برای مثال، در یک سیستم 5 کیلوواتی که 20 پنل 250 واتی دارد، نیاز به 20 میکرو اینورتر خواهید داشت که هزینه کلی را افزایش می دهد. البته این هزینه اضافی با افزایش بهره وری سیستم، به خصوص در شرایط سایه جزئی، جبران می شود.

اینورتر استرینگ

اینورتر استرینگ یا رشته ای، رایج ترین نوع اینورتر در سیستم های خورشیدی خانگی و تجاری متوسط است. در این سیستم، چندین پنل خورشیدی به صورت سری به هم متصل می شوند و یک رشته یا استرینگ را تشکیل می دهند. یک اینورتر استرینگ برق چندین رشته را دریافت و به برق AC تبدیل می کند. صرفه اقتصادی مهمترین مزیت اینورترهای استرینگ است. آنها نسبت به میکرو اینورترها ارزان تر هستند و نصب و راه اندازی ساده تری دارند. اندازه این اینورترها متوسط است و روی دیوار نصب می شوند. آنها برای سیستم های تا ۱۵ کیلووات گزینه مناسبی هستند و در محیط هایی با تابش یکنواخت خورشید عملکرد خوبی دارند. اما نقطه ضعف اینورترهای استرینگ در مواجهه با سایه است. وقتی پنل ها به صورت سری به هم وصل می شوند، عملکرد کل رشته تحت تأثیر ضعیف ترین پنل قرار می گیرد. مثل یک زنجیر که قدرت آن برابر با قدرت ضعیف ترین حلقه است. بنابراین اگر یک پنل در سایه قرار گیرد، عملکرد کل رشته افت می کند.

اینورتر سنترال

اینورتر سنترال یا مرکزی جزئی از اینورترهای بزرگ و قدرتمند است که برای نیروگاه های خورشیدی در مقیاس بزرگ طراحی شده اند و می توانند توان بسیار زیادی را مدیریت کنند. ظرفیت این اینورترها از چند ده کیلووات تا چندین مگاوات متغیر است. ساختار اینورتر سنترال شبیه به یک کمد بزرگ است که روی زمین نصب می شود و به سیستم خنک کننده مجهز است. این اینورترها به گونه ای طراحی شده اند که صدها یا حتی هزاران پنل خورشیدی را مدیریت کنند. آنها از لحاظ فنی، ترکیبی از چندین اینورتر قدرتمند هستند که در یک محفظه قرار گرفته اند. مهمترین مزیت اینورترهای سنترال، صرفه اقتصادی در مقیاس بزرگ است. هزینه هر وات توان در این اینورترها کمتر از سایر انواع است. همچنین، آنها برای عملکرد طولانی مدت بهینه شده اند و قابلیت های پیشرفته ای مانند مدیریت توان راکتیو، کنترل ولتاژ و پایداری شبکه را ارائه می دهند. با این حال، اینورترهای سنترال نیز معایبی دارند. آنها مانند اینورترهای استرینگ به سایه حساس هستند و نیاز به فضای نصب بزرگ و تهویه مناسب دارند. همچنین، نصب آنها پیچیده تر و سخت تر است.

اینورتر آفگرید

اینورتر آفگرید یا مستقل از شبکه، برای مناطقی طراحی شده که به شبکه برق سراسری دسترسی ندارند یا می خواهند کاملاً مستقل از شبکه باشند. این اینورترها برخلاف نوع آنگرید، با باتری کار می کنند و انرژی خورشیدی تولیدشده را در باتری ها ذخیره می کنند تا در زمان نیاز (شب یا روزهای ابری) مورد استفاده قرار گیرد. کار با اینورتر آفگرید مثل داشتن یک نیروگاه برق کوچک شخصی است! در طول روز، پنل های خورشیدی انرژی تولید می کنند و اینورتر آفگرید این انرژی را بین مصرف مستقیم و شارژ باتری ها تقسیم می کند.

هنگام شب یا زمانی که خورشید پشت ابرها پنهان می شود، سیستم از انرژی ذخیره شده در باتری ها استفاده می کند. نکته جالب این است که برخی اینورترهای آفگرید با مولدهای برق پشتیبان مانند ژنراتورهای دیزلی نیز سازگار هستند. این ویژگی به خصوص برای مناطق دورافتاده که ممکن است چندین روز ابری متوالی داشته باشند، بسیار مفید است. در چنین شرایطی، وقتی باتری ها تخلیه می شوند، سیستم به طور خودکار ژنراتور را روشن می کند تا هم مصرف را تأمین کند و هم باتری ها را شارژ نماید. اینورترهای آفگرید گران تر از انواع آنگرید هستند و نیاز به نگهداری بیشتری دارند. اما برای کسانی که به دنبال استقلال انرژی کامل هستند یا در مناطق دورافتاده زندگی می کنند، گزینه ای ضروری و کارآمد محسوب می شوند.

ویژگی های اینورتر آفگرید

اولین و مهمترین ویژگی این اینورترها، توانایی مدیریت باتری ها است. اینورتر آفگرید مجهز به شارژ کنترلر پیشرفته ای هستند که باتری ها را به روش بهینه شارژ و تخلیه می کند تا عمر آنها افزایش یابد. اینورترهای آفگرید در ظرفیت های پایین تری نسبت به انواع آنگرید ساخته می شوند و توان خروجی آنها از چند صد وات تا چند ده کیلووات متغیر است. آنها باید بتوانند پیک مصرف لحظه ای را نیز تأمین کنند، بنابراین با توان بیشتری نسبت به مصرف متوسط انتخاب می شوند. قابلیت اولویت بندی مصرف، ویژگی هوشمندانه دیگری است که در بسیاری از اینورترهای آفگرید مدرن دیده می شود.

برای مثال، می توانید تنظیم کنید که در شرایط کمبود انرژی، یخچال و روشنایی ضروری همچنان کار کنند اما وسایل کم اهمیت تر که نیاز به آنها ندارید خاموش شوند. بسیاری از اینورترهای آفگرید امروزی دارای پورت های ارتباطی مانند USB یا بلوتوث هستند که امکان اتصال به کامپیوتر یا گوشی هوشمند را فراهم می کنند. از طریق نرم افزارهای مخصوص، وضعیت سیستم را نظارت کنید، تنظیمات را تغییر دهید و حتی از راه دور به آن دسترسی داشته باشید. نکته مهم دیگر این است که اینورترهای آفگرید باید بتوانند با منابع انرژی متنوعی کار کنند. برخی مدل ها علاوه بر پنل خورشیدی، می توانند انرژی بادی، آبی کوچک و حتی ژنراتورهای سوختی را نیز مدیریت کنند. این انعطاف پذیری به خصوص در مناطق دورافتاده که ممکن است به چند منبع انرژی متکی باشند، بسیار ارزشمند است.

انواع اینورتر خورشیدی آفگرید

از نظر عملکرد، اینورترهای آفگرید ساده، اینورترهای شارژر و اینورترهای چندکاره داریم. اینورترهای ساده فقط برق DC باتری را به AC تبدیل می کنند و نیاز به شارژ کنترلر جداگانه دارند. اینورترهای شارژر ترکیبی از اینورتر و شارژر هستند که باتری ها را از طریق منبع AC (مثل ژنراتور) شارژ می کنند. اینورترهای چندکاره یا هوشمند پیشرفته ترین نوع هستند که چندین منبع انرژی را مدیریت می کنند و دارای ویژگی های هوشمند مانند کنترل از راه دور و برنامه ریزی زمانی هستند.

از نظر شکل موج خروجی، اینورترهای آفگرید به دو دسته تمام سینوسی و شبه سینوسی تقسیم می شوند. انتخاب نوع اینورتر آفگرید به کاربرد نهایی و بودجه بستگی دارد. برای مثال، اگر می خواهید کلبه ای کوچک در کوهستان را برق رسانی کنید، یک اینورتر آفگرید ساده 1-2 کیلوواتی کافی خواهد بود و مشکل شما را رفع خواهد کرد، اما برای یک خانه دائمی در مناطق دورافتاده، یک اینورتر چندکاره با توان بالاتر مناسب تر است. حتما این نکته را بخاطر بسپارید که در سیستم های آفگرید، باتری ها بخش مهمی از سیستم هستند و هزینه قابل توجهی دارند.

اینورتر پمپ خورشیدی

اینورتر پمپ خورشیدی نوع خاصی از اینورتر است که جهت تأمین انرژی برای پمپ های آب خورشیدی طراحی شده است. این اینورترها در سیستم های آبیاری کشاورزی و تأمین آب برای مناطق دورافتاده که به شبکه برق متصل نیستند، استفاده می شوند. این مدل اینورتر به صورت مستقیم انرژی تولید شده از پنل های خورشیدی را به پمپ منتقل می کند و به طور خودکار سرعت و عملکرد پمپ را بر اساس شدت نور خورشید تنظیم می کند که این ویژگی باعث می شود که در روزهای آفتابی، پمپ ها با حداکثر ظرفیت کار کنند و در روزهای ابری یا کم نور، مصرف انرژی کاهش یابد. این اینورترها به گونه ای طراحی شده اند که با انواع مختلف پمپ ، از جمله پمپ های گریز از مرکز و پمپ های شناور، سازگاری داشته باشند. به این ترتیب، این مدل اینورتر به عنوان یک راهکار مؤثر و پایدار برای تأمین آب در مناطق مختلف به کار می رود.

اینورتر تمام سینوسی

اینورتر تمام سینوسی، نوع پیشرفته ای از اینورتر است که برق متناوب با شکل موج سینوسی کامل تولید می کند که این شکل موج دقیقاً مشابه برقی است که از شبکه سراسری دریافت می کنید و برای همه نوع لوازم برقی مناسب است. تصور کنید موجی که روی سطح آب ایجاد می شود، با بالا و پایین رفتن نرم و هماهنگ، تقریباً شبیه یک موج سینوسی است. اینورتر تمام سینوسی چنین موجی را در جریان برق ایجاد می کند که برای وسایل حساس مانند کامپیوترها، تجهیزات پزشکی، موتورهای الکتریکی ظریف و دستگاه های اندازه گیری دقیق، عالی است.

مزیت اصلی اینورترهای تمام سینوسی، سازگاری با تمام لوازم برقی است.اینورترهای تمام سینوسی نویز کمتری تولید می کنند و به همین دلیل برای سیستم های صوتی و تصویری حرفه ای مناسب هستند.  باید بدانید که اینورترهای تمام سینوسی قیمت بالاتری نسبت به انواع شبه سینوسی دارند و ممکن است 3-5٪ از انرژی در تبدیل تلف شود. با این حال، برای اکثر کاربردهای خانگی و تجاری، این اینورترها بهترین انتخاب هستند. برای مثال، اگر می خواهید یک سیستم خورشیدی آفگرید برای خانه ای با لوازم مدرن مانند کامپیوتر و تلویزیون LED راه اندازی کنید، اینورتر تمام سینوسی بهترین انتخاب است.

اینورتر شبه سینوسی

اینورتر شبه سینوسی یکی از انواع اینورتر است که شکل موج خروجی آن بصورت سینوسی کامل نیست و به صورت پله ای و نزدیک به موج سینوسی طراحی شده است. این اینورتر برای بسیاری از وسایل برقی  از جمله روشنایی، پنکه ها و برخی از دستگاه های برقی خانگی مناسب هستند و مزیت اصلی اینورترهای شبه سینوسی، هزینه پایین تر آنها نسبت به اینورترهای تمام سینوسی است.