المحولات الدقيقة مُغيِّر جديد لقواعد اللعبة في مجال الطاقة الشمسية
المحول الدقيق هو جهاز يُستخدم مع المصفوفات الشمسية لتحويل الطاقة المتولدة (تيار مباشر) إلى كهرباء قابلة للاستخدام للمنزل (تيار متردد). منذ دخولها سوق الطاقة الشمسية منذ أقل من عقد من الزمان، تم الترحيب بحماس بـ المحولات الدقيقة التي تحول التيار المستمر من وحدات الخلايا الكهروضوئية الفردية إلى طاقة تيار متردد قابلة للاستخدام للمنزل والشركات من قبل مصممي الأنظمة والمركبين. إنها تظهر في تركيبات الطاقة الشمسية الأكبر والأكثر تطوراً كل يوم، وهو اتجاه لن يتغير في أي وقت قريب. إن الطلب المتزايد على الطاقة النظيفة هو أحد المحركات الرئيسية لنمو سوق الطاقة الشمسية. وبالتالي، تقوم العديد من الشركات بتطوير محولات دقيقة للطاقة الشمسية. توفر المحولات الدقيقة العديد من المزايا؛ فهي تدوم لفترة أطول لأنها لا تتعرض لأحمال حرارية وطاقة عالية. علاوة على ذلك، في حالة المحولات الدقيقة، لا توجد نقطة فشل واحدة، مما يعني أن النظام بأكمله يظل غير متأثر حتى إذا كان هناك عطل في لوحة واحدة. بدأت العديد من الشركات في بناء محولات دقيقة ذكية، وهي محولات متصلة بالشبكة بالكامل ومحددة بالبرامج، تم تطويرها بوظيفة شبكة متقدمة.
هناك طلب كبير على المحولات الدقيقة خارج الولايات المتحدة حيث تسارع الأسواق الجديدة للاستفادة من الأجهزة. يقوم علماء الهند بتصميم ودمج الأنظمة القائمة على المحولات الدقيقة في الهند. دخلت العديد من الشركات الجديدة السوق وأصدرت منتجاتها، بما في ذلك أكبر شركتين مصنعتين لمحولات الطاقة الكهروضوئية، SMA و Power-One. وفقًا للتقرير الذي نشرته UnivDatos Market Insights، بلغت قيمة سوق المحولات الدقيقة الشمسية العالمي 977.5 مليون دولار أمريكي في عام 2018 ومن المتوقع أن تصل إلى 5,604.6 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2025، مما يعرض معدل نمو سنوي مركب متفجر يبلغ 28.4% خلال الفترة المتوقعة 2019-2025.
الفكرة وراء المحولات الدقيقة
تتكون الأنظمة الشمسية التقليدية من محول واحد فقط. وبالتالي، في حالة فشل المحول، لا يوجد نقل بديل للطاقة. لحل هذه المشكلة، تم اقتراح وتنفيذ فكرة محول السلسلة. حتى مع محولات السلسلة، لم يكن نظام الخلايا الكهروضوئية مناسبًا كجهاز توصيل وتشغيل للتطبيقات المنزلية. لذلك، من المرغوب فيه تصميم أنظمة تحتوي على محولات داخل وحدات الخلايا الكهروضوئية، مما يضمن التشغيل المستقر وتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) لكل وحدة.
مزايا وعيوب المحول الدقيق مقارنة بمحولات السلسلة أو المحولات المركزية
مزايا المحولات الدقيقة
- مقاومة الظل نظرًا لأن كل لوحة شمسية تنتج بشكل مستقل عن اللوحات الأخرى؛ فإن أداء اللوحة الشمسية لا يؤثر على اللوحة الشمسية المجاورة لها. لذلك، فإن اللوحة الشمسية المظللة لن تقلل بالضرورة من أداء الألواح الشمسية الأخرى لأنها تعمل بشكل مستقل. هذا ليس هو الحال مع محولات السلسلة
- لا يلزم تبريد الهواء المحولات الدقيقة صغيرة جدًا ويمكن أن تتناسب مع الجزء الخلفي من اللوحة الشمسية. نظرًا لصغر حجمه، لا يحتاج المرء إلى تبريد منفصل مثل المحولات المركزية. لذلك، هناك خسارة أقل في شكل حرارة
- فعالة من حيث التكلفة تعتبر المحولات الدقيقة بشكل فردي أقل تكلفة من المحول التقليدي. عندما يفشل المحول التقليدي، يكون استبداله مكلفًا ولكن في حالة المحولات الدقيقة، فمن غير المرجح أن تفشل بسبب الكمية الصغيرة من الكهرباء التي يجب عليها معالجتها مقارنة بالمحول التقليدي
- سهولة التركيب يعد تركيب الألواح الشمسية باستخدام المحولات الدقيقة أسهل وأسرع بكثير مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التركيب مقارنة بالمحولات التقليدية
- المرونة إحدى المزايا الرئيسية للمحولات الدقيقة هي مرونتها وقابليتها للتوسع. يمكن للمرء أن يبدأ بمجموعة صغيرة من الوحدات الشمسية ويضيف وحدات مع نمو الاحتياجات والميزانيات دون الحاجة إلى استبدال محول مركزي كبير
عيوب المحولات الدقيقة
- ارتفاع التكلفة الأولية أحد العيوب الرئيسية للمحول الدقيق هو ارتفاع التكلفة الأولية. ومع ذلك، يمكن تبرير تكلفته في الحالات التي توجد فيها تحديات فنية في تركيب مجموعة شمسية (سلسلة من الألواح الشمسية) أو مشاكل تظليل قد تتسبب في ضعف أداء النظام بأكمله
- مطلوب جهاز مراقبة إضافي: نظرًا لأن كل محول يقع بشكل مستقل أسفل لوحة شمسية، يلزم وجود ناقل اتصال ونظام مراقبة مشترك حيث يوجد نظام عرض مدمج كما هو الحال في محولات السلسلة
الخلاصة
أصبحت المحولات الدقيقة شائعة حيث تكون أحجام المصفوفات صغيرة وتعظيم الأداء من كل لوحة هو مصدر قلق. لقد حققت المحولات الدقيقة نجاحًا كبيرًا في السوق السكنية، حيث تحد المساحة المحدودة للألواح من حجم المصفوفة وغالبًا ما يكون التظليل من الأشجار القريبة أو الأشياء الأخرى مشكلة. تتميز الأنظمة الشمسية بكفاءة منخفضة وتستخدم بالاشتراك مع النظام القائم على إلكترونيات الطاقة لحصاد الطاقة بكفاءة. تعتبر تقنية المحولات الدقيقة مجالًا قادمًا وتوفر مجالًا جيدًا للبحث الجديد.