المحولات الصغيرة تغير قواعد اللعبة في مجال الطاقة الشمسية
المحول الصغير هو جهاز يستخدم مع المصفوفات الشمسية لتحويل الطاقة المتولدة (تيار مباشر) إلى كهرباء قابلة للاستخدام للمنزل (تيار متردد). منذ دخولها إلى سوق الطاقة الشمسية منذ أقل من عقد من الزمان، فإن المحولات الصغيرة التي تحول التيار المستمر من وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الفردية إلى طاقة تيار متردد قابلة للاستخدام للمنزل والأعمال التجارية يتم تبنيها بحماس من قبل مصممي النظام والقائمين بالتركيب. إنها تظهر في منشآت 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. ومن ثم، تقوم العديد من الشركات بتطوير محولات شمسية صغيرة. توفر المحولات الصغيرة العديد من المزايا؛ فهي تدوم لفترة أطول لأنها لا تتعرض لأحمال حرارية وطاقة عالية. علاوة على ذلك، في حالة المحولات الصغيرة، لا توجد نقطة فشل واحدة، مما يعني أن النظام بأكمله يظل غير متأثر حتى إذا كان هناك عطل في إحدى اللوحات. بدأت العديد من الشركات في بناء محولات صغيرة ذكية، وهي محولات متصلة بالشبكة بالكامل ومحددة بالبرمجيات، تم تطويرها بوظيفة شبكة متقدمة.
هناك طلب كبير على المحولات الصغيرة خارج الولايات المتحدة حيث تندفع الأسواق الجديدة للاستفادة من الأجهزة. يقوم علماء الهند بتصميم ودمج الأنظمة القائمة على المحولات الصغيرة في الهند. دخلت العديد من الشركات الجديدة إلى السوق وأصدرت منتجاتها، بما في ذلك أكبر شركتين مصنعتين للمحولات الكهروضوئية، SMA و Power-One. وفقًا للتقرير الذي نشرته UnivDatos Market Insights، بلغت قيمة سوق المحولات الصغيرة 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 يعكس معدل نمو سنوي مركب متفجر يبلغ 28.4٪ خلال الفترة المتوقعة 2019-2025.
الفكرة وراء المحولات الصغيرة
تتكون أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية من محول واحد فقط. ومن ثم، 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 الطاقة الكهروضوئية مناسبًا كجهاز التوصيل والتشغيل للتطبيقات المنزلية. لذلك، من المستحسن تصميم أنظمة تحتوي على محولات داخل وحدات الطاقة الكهروضوئية، مما يضمن التشغيل المستقر وتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) لكل وحدة.
مزايا وعيوب المحول الصغير مقارنة بالمحولات المتسلسلة أو المركزية
مزايا المحولات الصغيرة
- 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 اللوحات الشمسية الأخرى لأنها تعمل بشكل مستقل. هذا ليس هو الحال مع محولات السلسلة
- لا حاجة لتبريد الهواء المحولات الصغيرة عبارة عن محولات 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 المحولات الصغيرة بشكل فردي أقل تكلفة من المحول التقليدي. عندما يفشل المحول التقليدي، يكون استبداله مكلفًا ولكن في حالة المحولات الصغيرة، فمن غير المرجح أن تفشل بسبب الكمية الصغيرة من الكهرباء التي يجب عليها معالجتها مقارنة بالمحول التقليدي
- سهولة التركيب يعد تركيب الألواح الشمسية المزودة بمحولات صغيرة أسهل وأسرع بكثير مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التركيب مقارنة بالمحولات التقليدية
- المرونة إحدى المزايا الرئيسية للمحولات الصغيرة هي مرونتها وقابليتها للتوسع. يمكن للمرء أن يبدأ بمجموعة صغيرة من الوحدات الشمسية وإضافة وحدات مع نمو الاحتياجات والميزانيات دون الحاجة إلى استبدال محول مركزي كبير
عيوب المحول الصغير
- تكلفة أولية أعلى إحدى العيوب الرئيسية للمحول الصغير هي ارتفاع تكلفته الأولية. ومع ذلك، يمكن تبرير تكلفته في الحالات التي توجد فيها تحديات فنية في تركيب مجموعة شمسية (سلسلة من الألواح الشمسية) أو مشاكل التظليل التي 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 على اللوحة كما هو الحال في محولات السلسلة
خاتمة
أصبحت المحولات الصغيرة شائعة حيث تكون أحجام المصفوفة صغيرة وتعظيم الأداء من كل لوحة هو مصدر قلق. حققت المحولات الصغيرة نجاحًا كبيرًا في السوق السكنية، حيث تقيد المساحة المحدودة للألواح حجم المصفوفة وغالبًا ما يكون التظليل من الأشجار القريبة أو الأشياء الأخرى مشكلة. تتميز الأنظمة الشمسية بكفاءة منخفضة وتستخدم بمساعدة النظام القائم على إلكترونيات الطاقة لحصاد الطاقة بكفاءة. تعد تقنية المحولات الصغيرة مجالًا قادمًا وتوفر مجالًا جيدًا للبحث الجديد.