العاكسات الدقيقة: مُغيّر قواعد اللعبة الجديد في طاقة الشمس
العاكس الدقيق هو جهاز يستخدم مع المصفوفات الشمسية لتحويل الطاقة المتولدة (التيار المستمر) إلى كهرباء قابلة للاستخدام للمنزل (التيار المتردد). منذ دخولها سوق الطاقة الشمسية قبل أقل من عقد من الزمان،العاكسات الدقيقة التي تحول التيار المستمر من وحدات الخلايا الكهروضوئية الفردية إلى طاقة تيار متردد قابلة للاستخدام للمنزل والعمل بشغف من قبل مصممي ومثبتي الأنظمة. إنها تظهر في منشآت الطاقة الشمسية الأكبر والأكثر تطورًا كل يوم، وهو اتجاه لن يتغير في أي وقت قريب. إن الطلب المتزايد على الطاقة النظيفة هو أحد الدوافع الرئيسية لنمو سوق الطاقة الشمسية. ومن ثم، تقوم العديد من الشركات بتطوير العاكسات الدقيقة للطاقة الشمسية. توفر العاكسات الدقيقة العديد من المزايا؛ فهي تدوم لفترة أطول لأنها غير معرضة لأحمال الحرارة والطاقة العالية. علاوة على ذلك، في حالة العاكسات الدقيقة، لا توجد نقطة تعطل واحدة، مما يعني أن النظام بأكمله يظل غير متأثر حتى لو كانت إحدى اللوحات بها عطل. بدأت العديد من الشركات في بناء عاكسات دقيقة ذكية، وهي عاكسات معرفة بالبرمجيات ومتصلة بالشبكة بالكامل، تم تطويرها باستخدام وظيفة الشبكة المتقدمة.
العاكسات الدقيقة مطلوبة بشدة خارج الولايات المتحدة حيث تتسابق الأسواق الجديدة للاستفادة من الأجهزة. يقوم علماء الهند بتصميم ودمج الأنظمة القائمة على العاكسات الدقيقة في الهند. دخلت العديد من الشركات الجديدة السوق وأصدرت منتجاتها، بما في ذلك أكبر شركتين مصنعتين لعواكس الخلايا الكهروضوئية، SMA و Power-One.وفقًا للتقرير الذي نشرته UnivDatos Market Insights، تم تقييم سوق العاكسات الدقيقة للطاقة الشمسية العالمية بمبلغ 977.5 مليون دولار أمريكي في عام 2018 ومن المتوقع أن يصل إلى 5,604.6 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2025، مما يعرض معدل نمو سنوي مركب متفجرًا قدره 28.4٪ على مدى الفترة المتوقعة 2019-2025.
الفكرة وراء العاكسات الدقيقة
تكونت الأنظمة الشمسية التقليدية من عاكس واحد فقط. ومن ثم، في حالة تعطل العاكس، لا يوجد نقل بديل للطاقة. لحل هذه المشكلة، تم اقتراح وتنفيذ فكرة عاكس السلسلة. حتى مع عاكسات السلسلة، لم يكن نظام الخلايا الكهروضوئية مناسبًا كجهاز تشغيل وتوصيل للتطبيقات المنزلية. لذلك، من المستحسن تصميم أنظمة تحتوي على عاكسات داخل وحدات الخلايا الكهروضوئية، والتي تضمن التشغيل المستقر وتتبع أقصى نقطة للطاقة (MPPT) لكل وحدة.
مزايا وعيوب العاكس الدقيق على عاكسات السلسلة أو العاكسات المركزية
مزايا العاكسات الدقيقة
- متسامح مع الظلنظرًا لأن كل لوحة شمسية تنتج بشكل مستقل عن اللوحات الأخرى؛ أداء اللوحة الشمسية لا يؤثر على اللوحة الشمسية المجاورة لها. لذلك، لن يؤدي انخفاض أداء اللوحة الشمسية المظللة بالضرورة إلى انخفاض أداء اللوحات الشمسية الأخرى لأنها تعمل بشكل مستقل. هذه ليست هي الحال مع عاكسات السلسلة
- لا حاجة للتبريد بالهواءالعاكسات الدقيقة عبارة عن عاكسات صغيرة جدًا ويمكن أن تتناسب مع الجزء الخلفي من اللوحة الشمسية. نظرًا لحجمها، لا يحتاج المرء إلى تبريد منفصل مثل العاكسات المركزية. لذلك، هناك فقدان أقل في شكل حرارة
- فعالة من حيث التكلفةالعاكسات الدقيقة بشكل فردي أقل تكلفة من العاكس التقليدي. عندما يتعطل العاكس التقليدي، يكون من المكلف استبداله، ولكن في حالة العاكسات الدقيقة، فمن غير المرجح أن تتعطل بسبب كمية الكهرباء الأقل التي يجب أن تعالجها مقارنة بالعكس التقليدي
- سهولة التركيب iيعد تركيب الألواح الشمسية باستخدام العاكسات الدقيقة أسهل وأسرع بكثير مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التركيب مقارنة بالعواكس التقليدية
- المرونةتعد المرونة وقابلية التوسع من المزايا الرئيسية للعواكس الدقيقة. يمكن للمرء أن يبدأ بمجموعة صغيرة من الوحدات الشمسية وإضافة الوحدات حسب الاحتياجات والميزانيات المتزايدة دون الحاجة إلى استبدال عاكس مركزي كبير
عيوب العاكس الدقيق
- ارتفاع التكلفة الأوليةأحد العيوب الرئيسية للعواكس الدقيقة هو ارتفاع تكلفتها الأولية. ومع ذلك، يمكن تبرير تكلفتها في الحالات التي توجد فيها تحديات فنية في تركيب مصفوفة شمسية (سلسلة من الألواح الشمسية) أو مشاكل التظليل التي قد تتسبب في ضعف أداء النظام بأكمله
- مطلوب جهاز مراقبة إضافي:نظرًا لأن كل عاكس يقع بشكل مستقل أسفل اللوحة الشمسية، يلزم وجود ناقل اتصالات ونظام مراقبة مشترك كما هو الحال في نظام العرض الموجود على متن الطائرة كما هو الحال في عاكسات السلسلة
خاتمة
أصبحت العاكسات الدقيقة شائعة حيث تكون أحجام المصفوفات صغيرة وتعظيم الأداء من كل لوحة يمثل مصدر قلق. لقد حققت العاكسات الدقيقة أكبر نجاح في سوق الإسكان، حيث يحد الفضاء المحدود للألواح من حجم المصفوفة وغالبًا ما يكون التظليل من الأشجار أو الأشياء الأخرى القريبة مشكلة. تتمتع الأنظمة الشمسية بكفاءة منخفضة وتستخدم بمساعدة النظام القائم على الإلكترونيات الكهربائية لحصاد الطاقة بكفاءة. تعد تقنية العاكسات الدقيقة مجالًا قادمًا ويوفر مجالًا جيدًا للبحث الجديد.