اجزاء پنل های خورشیدی

 

اجزای پنل های خورشیدی

 

 

  • آیینه ها و عدسی های فرنل

 در اصل، عدسی فرنل، برای نورافشانی در فواصل دور و از جمله در فانوس های دریایی ابداع گردید. عدسی مزبور برای متمرکز کردن پرتوی نور، از پدیدۀ انکسار، سود می جوید.

در رابطه با مقوله پنل های خورشیدی، پژوهشگران از این عدسی ها استفاده کرده و به کمک آن ها توانسته اند با متمرکز کردن پرتوهای نور خورشید بر روی پنل موردنظر، توان دریافتی را افزایش دهند.

در عمل با تمرکز نور خورشید بر روی یک سطح کوچکتر و به واقع با افزایش شدت تابش نور خورشید می توان انرژی بیشتری را به توسط پنل جذب کرده و بازده آن را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد.

هرچند که این کار با مشکلاتی توأم است که عمده ترین آن ها، بالا رفتن بیش از حد دمای پنل ها می باشد. در عمل، بسیاری از پنل هایی که با این روش مورد آزمایش قرار گرفته اند، در اثر دمای زیاد ایجاد شدۀ ناشی از وجود عدسی فرنل، کلاً خراب شده و از کار افتاده اند. 

در حال حاضر، یک یا دو شرکت سازندۀ پنل های خورشیدی، نمونه های مجهز به عدسی فرنل را تبلیغ و عرضه می کنند. این گونه پنل ها بسیار بزرگ و حجیم می باشند.

به دلیل گرمای زیاد تولید شده در محل پنل ها، نصب آن ها باید با دقت و ظرافت خاصی صورت پذیرد که هوای اطراف قادر به عبور از وجوه مختلف آن ها بوده و عمل تهویه به گونۀ مناسبی انجام شود.

البته در مورد قابلیت اطمینان و اعتبار دراز مدت این گونه پنل ها، سؤالات زیادی مطرح است. یکی از راهکارهای جایگزین دیگر برای افزایش شدت تابش، استفاده از آیینه یا سطوح فلزی براق و صیقلی برای جمع آوری و انعکاس نورهای اطراف، به سطح پنل ها می باشد.

با توجه به زیان های خیره شدن مستقیم به نور خورشید، باید تدبیری اندیشید که این پرتوهای نوری منعکس شده، به چشم کسی نخورند. در اکثر موارد، مشکلاتی که در راه نصب این آیینه ها وجود دارد همچنین خطرات بالقوۀ ناشی از تلاقی پرتوهای منعکس شده که می تواند برای چشم انسان ایجاد مشکل کند.

 

 

وقتی صحبت باتری ها به میان می آید، گزینه های متعددی در مقابل طراح سیستم قرار می گیرند. و به نظر می رسد که در انتخاب باتری های مناسب باید از توصیه ها و پیشنهادات تولید کنندگان حرفه ای  باتری ها سود جست تا بهترین نمونه ای که برای یک منظور خاص تناسب دارد را به شما معرفی کنند.

با وجودی که باتری های سرب اسیدی را در ولتاژهای مختلفی به بازار عرضه می کنند ولی باید اذعان داشت که معروف ترین و معمول ترین آن ها، همان نمونۀ ۱۲ ولتی می باشد.

برای افزایش ولتاژ باتری ها، آنها را می توان به صورت سری به دنبال هم وصل کرد و برای افزایش توان و البته با حفظ ولتاژ یکی از آن ها، باتری ها را به صورت موازی به یکدیگر مرتبط نمود.

ظرفیت باتری بر حسب آمپر ساعت سنجیده می شود. در واقع آمپر ساعت یک باتری معرف این خصوصیت آن است که یک جریان خاص را در طی چه مدتی می توان از باتری تأمین نمود.

برای مثال و البته از جنبۀ نظری، یک باتری ۱۰۰ آمپر ساعت می تواند برای مدت ۱۰۰ ساعت، یک جریان یک آمپری را در اختیار ما قرار داده و یا یک جریان ۱۰۰ آمپری را در طی یک ساعت تأمین نماید.

در عمل، وقتی باتری های سرب اسیدی به آهستگی تخلیه شوند، انرژی بیشتری را تأمین می کنند و برای مثال اگر یک باتری ۱۰۰ آمپر ساعت، بجای یک فاصلۀ زمانی ۲۰ ساعته، طی ۵ ساعت تخلیه گردد، توان موجود با افتی در حدود ۲۰ تا ۲۵ ٪ همراه خواهد شد.

در ثانی، باتری های سرب اسیدی را نباید به طور کامل تخلیه نمود. در این راستا باید توجه داشت که برای جلوگیری از خراب شدن زودهنگام باتری، همواره باید لااقل ۲۰٪ از میزان شارژ (SOC) را حفظ نمود.

البته افراد خبره و اهل فن پا را فراتر از این گذاشته و توصیه می کنند که در هنگام طراحی سیستم به طریقی عملی شود که میزان شارژ باتری، تحت هیچ شرایطی کمتر از ۵۰٪ ظرفیت اسمی آن نشود.

 

 

  • نصب پایه های پنل های خورشیدی

پایۀ مورد نیاز برای نگهداری پنل های خورشیدی را می توان متناسب با سلیقۀ کاربر و نیازهای پروژه، طراحی کرده و یا از انواع پیش ساخته ای که در بازار موجود است، استفاده نمود. البته این گونه پایه های آمادۀ پیش ساخته به صورت منفصل بوده ولی به سادگی سر هم می شوند.

در هنگام طراحی پایه ها باید نیروی ناشی از وزش باد را هم مدنظر داشته و آن ها را به گونه ای طراحی و سرهم کرد که در مقابل بادهای شدید مقاومت کرده و به سادگی منهدم و کج و کوله نشوند.

اگر هدف، نصب یک سیستم برق خورشیدی در یک منطقۀ گرمسیری است، طراحی پایه باید طوری باشد که باعث تهویۀ کافی در قسمت پشتی پنل ها گردیده و موجبات بالا رفتن دمای اضافی آن ها را فراهم نیاورد.

ساختمان پایه باید طوری طراحی شود که امکان زاویه دادن به سلول خورشیدی به سادگی میسر باشد تا جذب و دریافت حداکثر انرژی خورشید، با دشواری همراه نگردد.

اگر تازه کار هستید و قبلاً هیچ سیستم برق خورشیدی را نصب نکرده اید، بهتر است به خرید پایه های پیش ساخته رضایت داده و آن را از همان فروشگاهی که پنل ها را تهیه می کنید، خریداری نمایید.

البته پس از یکی دو بار نصب این گونه سیستم ها و زمانی که احساس کردید که دست تان در طراحی و پیاده سازی طرح های خورشیدی روان شده، می توانید پایه های لازم را به فراخور پروفیل های موجود در بازار و متناسب با نیاز و به سلیقۀ خودتان بسازید.

 

 

  • ردیاب های خورشیدی

در مورد سلول های خورشیدی نصب شده بر روی زمین یا طرح های قرار گرفته بر روی دیرک می توان از سیستم هایی که ردیاب های خورشیدی، یا “پنل گردان” هم نام دارند و مسیر عبور و جهت تابش اشعۀ خورشید را تعقیب کرده و متناسب با هر وضعیت، سلول خورشیدی را در تمامی ساعات، در بهترین حالت ممکن در راستای تابش نور خورشید قرار می دهند، استفاده نمود.

مهمترین مزیت ردیاب ها این است که این سیستم ها، میزان نور جذب شده توسط پنل ها را افزایش می دهند. استفاده از ردیاب های خورشیدی باعث می شود که در ماه های فصل تابستان، میزان دریافت انرژی تا ۵۵ % بالا رفته و در طی ماه های فصل زمستان، از افزایشی در حدود ۱۵ الی ۲۰٪ سود جست. متأسفانه در حال حاضر قیمت این پنل گردان یا ردیاب ها آنقدر گران است که خریداری و نصب آنها مقرون به صرفه نبوده و توجیه اقتصادی ندارند.

در مواردی که جذب انرژی بیشتر ناگزیر باشد، خرید  یک سلول خورشیدی بزرگتر، مقرون به صرفه تر از تهیه کردن این گونه ردیاب های خورشیدی است. البته ممکن است با مواردی مواجه شوید که فضای موجود، کفاف نصب سلول خورشیدی بزرگتر را ندهد که در این صورت، تهیه کردن ردیاب ها ناگزیر خواهد بود.

 

 

  • کنترل کننده های خورشیدی

کنترل کننده های خورشیدی وظیفۀ مراقبت از باتری ها را به عهده داشته و آن ها را در مقابل شارژ مازاد ارسالی از طرف سلول خورشیدی محافظت می کنند. این وسایل کارآیی دیگری نیز داشته و در صورتی که مصرف کننده های متصل به باتری ها بخواهند با دریافت انرژی اضافی و نامعقول، باتری ها را با تخلیۀ عمیق و آسیب جدی مواجه سازند، ارتباط بین آنها، را قطع می نمایند.

بسیاری از کنترل کننده ها به یک صفحۀ LCD کوچک مجهزند که اطلاعات ضروری سیستم از قبیل شدت جریان شارژ باتری و همچنین توان تولیدی سلول خورشیدی را نمایش می دهند.

در صورتی که نمونۀ خریداری شده فاقد چنین صفحه ای می باشد، بهتر است یک مالتی متر دیجیتالی معمولی یا کلمپی (گیره ای) داشته باشید تا گاهی اوقات، قسمت های مختلف مدار را کنترل کرده و از عملکرد صحیح آن ها مطمئن شوید.

 

  • عوامل موثر در انتخاب کنترل کننده های خورشیدی

 

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی  انتخاب کنترل کننده های خورشیدی به چهار عامل زیر بستگی دارد:

  • ولتاژ سیستم
  • شدت جریان تولیدی سلول خورشیدی بر حسب آمپر
  • بیشترین جریان کشیده شده توسط مصرف کننده ها بر حسب آمپر
  • میزان جزئیات قابل نمایش به توسط صفحه LCD دستگاه

 ناگفته نماند که برخی از نصاب های خبرۀ سیستم های برق خورشیدی، مورد پنجمی را هم به عوامل چهارگانۀ بالا اضافه می کنند؛ نوع باتری. البته این مورد بیشتر شامل کنترل کننده های خورشیدی قدیمی تر می شود که فقط با یک نوع باتری خاص عمل می کردند.

کنترل کننده های مدرن و جدید بدون هیچ مشکل خاصی، با انواع باتری های سرب اسیدی کار میکنند هرچند که در این نمونه ها هم، در هنگام تنظیمات اولیه، لازم است اطلاعات مربوط به باتری به کار رفته برایشان تعریف شود.

همۀ کنترل کننده ها و حتی ارزان ترین نمونه های آن ها هم، اطلاعات ضروری و اساسی سیستم را بر روی صفحۀ LCD خود نشان می دهند. توان تولیدی و ذخیره شده در مقایسه با توان در حال مصرف و همچنین آمپر ساعت های موجود باتری، از جملۀ این اطلاعات می باشند.

این در حالی است که برخی از انواع پیشرفته تر و مجهزتر دارای چنان قابلیتی هستند که یک اطلاعات قیاسی از توان تولیدی و مصرفی روزانه را نیز در اختیار کاربر قرار می دهند.

 

 

  • پیش بینی گسترش های بعدی

یکی از مواردی که در هنگام بررسی و گزینش کنترل کننده های خورشیدی باید مدنظر داشت این است که شدت جریان مجاز نمونۀ انتخابی، باید قدری بالاتر از میزان موردنیاز واقعی باشد.

در این صورت اگر در آینده بخواهید مصرف کننده های دیگری را به سیستم اتصال داده و یا پنل های جدیدی را به سلول خورشیدی اضافه نمایید، در هزینۀ ناشی از تعویض کنترل کنندۀ قدیمی با نمونۀ جدید، صرفه جویی کرده اید.

 

 

  • ردیابی حداکثر توان در پنل های خورشیدی

بیشتر کنترل کننده های گران قیمت از قابلیت خاصی که «ردیابی حداکثر توان» نامیده می شود، سود می جویند. یک چنین کنترل کننده هایی ولتاژ دریافتی از سلول خورشیدی را به گونه ای تنظیم می کنند که بدون افت قابل ملاحظۀ در توان که ناشی از تغییر ولتاژ می باشد، ولتاژ مناسب شارژ کردن باتری ها را در اختیارشان می گذارد.

اگر به جای بهره گیری از یک کنترل کنندۀ ساده و معمولی که در مدار داخلی آن از یک رلۀ مکانیکی استفاده می شود، از یک نمونه ی MPPT استفاده کنید، قادر به جذب ۲۰٪ توان بیشتر از سلول خورشیدی خواهید بود.

در صورتی که توان تولیدی سلول خورشیدی کمتر از ۱۲۰ وات است، تهیه کردن یک کنترل کنندۀ مجهز به MPPT اقتصادی نبوده و روش مقرون به صرفه تر برای افزایش توان، اضافه کردن پنل های خورشیدی می باشد.

هرچند، با این روند کاهشی قیمت ها، اگر شرایطی مهیا شد که احساس کردید حق انتخاب دارید، تهیه کردن یک نمونه از این نمونه کنترل کننده ها، سرمایه گذاری بسیار مفید و خوبی می باشد.

غیر از دو جور کنترل کنندۀ اشاره شده، نمونۀ دیگری هم در دسترس است که در آن از «مدولاسیون پهنای پالس» استفاده شده و به کنترل کنندهی PWM موسوم می باشد . در این روش، با نزدیک شدن شارژ باتری به حداکثر میزان مجاز آن، توان داده شده به باتری به تدریج و با یک شیب ملایم، یک روند نزولی به خود می گیرد.

خصوصیت اشاره شده موجبات افزایش عمر باتری را فراهم می سازد. کنترل کننده های PWM پیچیده تر و پیشرفته تر از سایر نمونه ها بوده و بخاطر عدم استفاده از رله ها و کنتاکت های مکانیکی در آنها، دوام طولانی تر و عملکرد دقیق تری دارند.

از جهت مقایسۀ قیمت، نمونه های PWM ارزان تر از مدل های MPPT هستند. به جهت اهمیتی که ردیابی حداکثر توان دارد، آشنایی مختصری با این خصوصیت کنترل کننده های خورشیدی که در واقع به ارتباط مابین ولتاژهای مختلف خروجی پنل ها و جریانات متناظر آنها باز می گردد، بی ضرر به نظر می رسد.

یادآور می گردد که توان، حاصلضرب ولتاژ و جریان می باشد. در این صورت بالاترین ولتاژ ثبت شده ی یک پنل خورشیدی در حالت بی باری آن یعنی هنگامی که ترمینال های خروجی به هیچ مصرف کننده ای متصل نبوده و جریانی از مدار نمی گذرد، رخ می دهد و بالعکس، کمترین ولتاژ و به عبارت دیگر صفر شدن آن به بروز اتصال کوتاه در مدار متصل به خروجی پنل ها بر می گردد که در طی آن، جریان عبوری یا اتصال کوتاه (IQ) به بیشترین مقدار خود رسیده و همزمان، ولتاژ صفر می گردد.

بارفع کردن حالت اتصال کوتاه و ارتباط خروجی پنل به یک مصرف کننده و قرار گرفتن آن در معرض اشعۀ خورشید، متناسب با شدت و ضعف تابش و زاویۀ قرارگیری پنل ها، ضمن تثبیت تقریبی شدت جریان، ولتاژ بتدریج رو به افزایش می گذارد.

ثابت ماندن میزان جریان دیری نپائیده و از یک محدودۀ خاص به بعد، افزایش ولتاژ موجب کاهش جریان شده و ازدیاد مجدد ولتاژ، کاهش جریان را با آهنگ نزولی بسیار شدیدتری همراه می سازد تا در نهایت، آن را به صفر برساند.

همانطوری که اشاره شد، چون توان حاصلضرب شدت جریان و ولتاژ متناظر آن می باشد، بدیهی است که در حالت بی باری یا اتصال کوتاه، توانی کسب نشده و اندازه اش صفر خواهد بود. توان مفید و به ویژه، حداکثر توان را باید در نقطۀ خاصی از این منحنی، که هم ولتاژش نسبتا زیاد باشد و هم شدت جریان خیلی کاهش پیدا نکرده، جستجو کرد.

پنل های ساخت تولیدکنندگان مختلف، از منحنی  IV متفاوتی بهره برده و یک نمونه از آن را در اختیار مصرف کننده یا خریدار قرار میدهند. البته نباید فراموش کرد که نمودارهای داده شده از طرف سازندگان در شرایط استاندارد (یعنی دمای ۲۵ درجه سانتیگراد و یک شدت تابش خاص) تهیه شده و با شرایط مناطق گوناگون کاملاً تطابق ندارند.

در عمل، یک کنترل کنندۀ مجهز به MPPT به شکل الکترونیکی و به صورت مداوم، به منحنی IV پنل ها نظارت داشته و شرایطی را فراهم می آورد که متناسب با امکانات موجود، از بیشترین توان قابل دریافت، بهره برداری شود.

فراموش نکنید که شدت تابش نور خورشید متغیر بوده و از صفر وات بر مترمربع در سپیدۀ صبح تا ۱۰۰۰ وات بر مترمربع یا شاید کمی بیشتر، در ساعات میانی روز، در نوسان می باشد.

با زیاد شدن تدریجی شدت تابش، ولتاژ خروجی تقریباً و با اندکی بالا و پایین، ثابت بوده و پارامتری که تغییر می کند، و شدت جریان قابل ارائه از طرف پنل ها می باشد. در شکل (۱) نموداری مشاهده می گردد که ارتباط IV های گوناگون به ازای شدت تابش های مختلف را نشان می دهد.

همان گونه که از روی نمودارها استنباط  می شود، تغییر مکان نقاط حداکثر توان، از یک روند خطی سود می جوید که تصویر آن بر روی محور افقی (ولتاژ)، موجب ایجاد یک ولتاژ کم و بیش ثابت می گردد.

 

 

تأثیر شدت تابش نور خورشید بر ولتاژ و شدت جریان خروجی پنل های خورشیدی

 

شکل (۱) تأثیر شدت تابش نور خورشید بر ولتاژ و شدت جریان خروجی پنل های خورشیدی

 

به عبارت دیگر، با تغییر شدت تابش، منحنی ها در راستای عمودی جابجا شده و در جهت افقی، اتفاق خیلی مهمی رخ نمی دهد و به روایتی، با تغییر شدت تابش ، ولتاژ خروجی، کم و بیش ثابت باقی مانده ولی شدت جریان تغییر می یابد و به تبع آن، نقطۀ حداکثر توان نیز در جهت عمودی جابجا می شود و به این لحاظ ، طراحان سیستم های برق خورشیدی به تأثیر تغییر شدت تابش بر عوض شدن ولتاژ، خیلی توجه نکرده و در عوض، دقت نظر بیشتری را متوجه تغییرات دما می نمایند. علت این است که به مجرد

طلوع آفتاب و با رسیدن شدت تابش به حدود ۲۰۰ وات بر متر مربع، ولتاژ خروجی پنل به حدود ۹۰٪ از میزان بی باری خود می رسد. هرچند که لازمۀ کسب حداکثر ولتاژ ، بالا رفتن خورشید در آسمان و زیاد شدن شدت تابش می باشد.

 

 

  • حفاظت خطای زمین برای کنترل کننده

بسیاری از کنترل کننده های خورشیدی به یک سیستم حفاظت خطای زمین مجهزند. اُفت جریان الکتریکی یا اتصال سیم حامل جریان به بدنه، خطای زمین نامیده شده و اختصارا با GF نشان داده می شود.

در صورتی که سیستم به هر دلیلی دچار مشکل شده و در سلول خورشیدی یک حالت اتصال کوتاه پدید آید، یک قسمت مجزا بنام RCD یا «جریان پسماند»، جریان الکتریکی جاری بین آرایه های خورشیدی و کنترل کننده را قطع کرده و از آسیب رسیدن به هر کدام از آن ها ممانعت به عمل می آورد.

به واقع، RCD که کلید جریان تفاضلی یا فیوز محافظ جان یا حفاظت از برق گرفتگی هم نامیده می شود، یک جور وسیلۀ حفاظتی است که در قسمتی از مسیر سیم کشی قرار گرفته و وقتی تعادل جریانات رفت (فاز) و برگشت (نول) در قسمتی از مدار بر هم بخورد، مشابه یک فیوز عمل کرده و مدار را قطع می نماید.

برای مثال وقتی قسمتی از بدن کاربر با یک مدار برقدار تماس پیدا کند، جریان برگشت شده از طریق سیم نول با اندکی کاهش مواجه می گردد چون مقداری از شدت جریان طبیعی جاری در مدار، این بار از طریق بدن شخص مزبور به زمین منتقل شده و تعادل جریانات رفت و برگشت بر هم خورده و RCD، بی درنگ فرمان قطع میدهد. ناگفته نماند که در این شرایط و قبل از صدور فرمان قطع، شخص برق گرفته، با لرزش یا شوک الکتریکی مختصری مواجه می گردد.

البته عملاً RCD ها را به گونه ای طراحی می کنند که شوک مزبور باعث وارد آمدن صدمه ی جدی به شخص حادثه دیده نگردد. این ادوات به جریانات اتصال کوتاه و اضافه بار هم حساس بوده و به مجرد وقوع آن ها نیز عمل کرده و مدار را قطع می نمایند.

علاوه بر همۀ این ها و در ساده ترین حالت، با تغییر وضعیت دادن دستی دکمه ی نصب شده بر روی بدنه ی RCD، می توان آن را در نقش یک کلید ساده یا جداساز مورد استفاده قرار داده و در مواقع اضطراری یا انجام عملیات تعمیر و نگهداری دوره ای از آن سود جست و به این لحاظ، RCD را می توان نوعی «کلید – فیوز» دانست.

در ایالات متحده ی آمریکا و کانادا، به RCD ، (قطع کننده ی خطای زمین) هم گفته می شود.

در همۀ پنل های خورشیدی بالای ۱۰۰ وات و کلیدی سیستم های نصب شده در ساختمان ها باید از کنترل کننده هایی سود جست که شامل این تجهیزات باشند. در صورتی که کنترل کنندۀ به کار رفته در  موارد فوق الذكر، فاقد RCD یا GFI است، با صرف یک هزینۀ مختصر باید از نمونه های مجزای این  تجهیزات استفاده کرده و آنها را به سیستم اصلی اضافه نمود.

 

 

  • برق اضطراری

برخی از کنترل کننده ها به یک قابلیت ویژه مجهزند. در این صورت هنگامی که ولتاژ باتری ها از حد مناسب و از پیش تعریف شده ای پایین تر افتاده و سلول خورشیدی از توان قابل قبولی برای جوابگویی به نیازهای مصرف کننده ها برخوردار نباشد، ویژگی مزبور باعث روشن شدن یک ژنراتور برق اضطراری و اتصال آن به مدار می گردد.

بهره گیری از این قابلیت برای مکان هایی که برقشان به هیچ عنوان نباید دچار قطعی شود و همچنین در مؤسسات یا کارگاه هایی که کمبود برق در مواجهه با اتصال مصرف کننده های پیش بینی نشده به خط، مطلقاً پذیرفتنی نیست، بسیار مفید می باشد.

از آن جایی که ژنراتورهای معمول و متداول، با مسائل زیست محیطی خیلی سازگاری ندارند، اخيراً استفاده از نمونه های بیودیزل یا بیواتانول رواج یافته است.

البته جایگزین مناسب تر که از نقطه نظر زیست محیطی هم هیچ اشکالی ندارد، بهره گیری از پیل سوختی به جای ژنراتور است. بهترین نمونۀ این پیل ها از بيومتانول یا روی استفاده کرده و تنها مواد و عناصر منتشر شده یا به جا مانده از فعل و انفعال آن ها، آب و اکسیژن است.

 

 

  • اینورترها

اینورتر وسیلۀ بسیار مفیدی است که ولتاژ مستقیم (DC) و با تراز پایین یک باتری را به یک ولتاژ متناوب (AC) بسیار بالاتر، مثلاً ۲۲۰ ولت AC مبدل می سازد. 

در هنگام خرید اینورترها باید سه چیز را مدنظر داشت: 

  • ولتاژ خروجی مجموعه ی باتری ها (در مورد سیستم های مستقل از شبکه)
  • توان مجاز دستگاه
  • کیفیت شکل موج خروجی اینورتر

 

 

  • توان مجاز

توان مجاز، بیشترین توان پیوسته ای است که اینورتر می تواند در اختیار مصرف کننده های متصل به آن قرار دهد. برای محاسبۀ توان مورد نیاز کافی است توان مصرفی تمامی بارها و مصرف کننده هایی که در آن واحد به سیستم متصل می شوند را با هم جمع کنید. در انجام این کار بد نیست برای رعایت یک حاشیۀ اطمینان و جبران خطاهای صورت پذیرفته، برای درنظر گرفتن یک ضریب اطمینان، درصد یا مقداری را به عدد بدست آمده بیفزایید. باید اضافه کرد در صورتی که توان کشیده شدۀ پیوسته از اینورتر، فراتر از حد مجاز آن باشد، از ادامۀ کار بازمانده و به صورت خودکار قطع می نماید.

بسیاری از اینورترها علاوه بر توان مجاز پیوسته، یک توان مجاز پیک یا حداکثری را هم شامل می شوند. علت این است که برخی از لوازم برقی مثل یخچال، خصوصیتی دارند که در لحظۀ استارت و آغاز به کار، به توان موقتی بالایی نیاز داشته و البته به مجرد راه اندازی، توان موردنیاز به حد عادی و پایین تر خود باز می گردد. این توان های مجاز حداکثری در این گونه موارد به کمک خط آمده و از قطع کردن اینورتر و کم آوردن آن در زیر بار لحظه ای، ممانعت به عمل می آورند.

 

 

  • شکل موج

این پارامتر به کیفیت سیگنال AC خروجی اینورتر، در مقایسه با شکل موج برق متناوب شهر باز می گردد.

برق AC خروجی اینورترهای ارزان قیمت تر به صورت یک موج سینوسی کاذب یا اصلاح شده بوده و به عبارتی شبه سینوسی است در حالی که سیگنال های خروجی اینورترهای مدرن تر و باکیفیت تر، به صورت یک موج سینوسی خالص و بی عیب می باشند.

همانطوری که اشاره شد، اینورترهای با خروجی سینوسی اصلاح شده، علاوه بر پایین تر بودن قیمت، از توان های مجاز و حداکثری بالاتری برخوردار می باشند.

هرچند برخی از وسایل برقی و بخصوص دستگاه های مجهز به موتورهای الکتریکی AC، با خروجی های سینوسی اصلاح شدۀ این گونه اینورترها سازگار نبوده و خوب عمل نمی کنند.

برای مثال، منابع تغذیۀ گروهی از دستگاه ها، شبیه لپ تاپ ها و تلویزیون های پرتابل، با خروجی این گونه اینورترها اصلاً کار نمی کنند در حالی که بعضی از سیستم های صوتی که با این جور برق ها عمل می کنند، کارآیی مناسبی نداشته و یک صدای پارازیت گونه ی «بیز» یا «هوم»، ممتد با خروجی آنها همراه می گردد.

برای رهایی از این گونه مشکلات باید از اینورترهایی که موج سینوسی خالص و کاملی شبیه برق متناوب و استاندارد شبکه تولید می کنند، سود جست.

 

شکل موج خروجی مربعی یا به اصطلاح شبه سینوسی یک اینورتر ارزان قیمت

 

شکل (۱) شکل موج خروجی مربعی یا به اصطلاح شبه سینوسی یک اینورتر ارزان قیمت

 

 

 

 

شکل موج خروجی کاملاً سینوسی یک اینورتر گران قیمت

 

شکل (۲) شکل موج خروجی کاملاً سینوسی یک اینورتر گران قیمت

 

 

  • خنک کردن اینورتر

اگر هدف، نصب یک سیستم برق خورشیدی در یک ناحیۀ گرمسیری است، برای خنک کردن اینورتر آن هم باید تدبیری اندیشید چون وقتی اینورتر گرم می شود، توان خروجی اش به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. به این لحاظ و برای اطمینان از گرم نشدن بیش از حد اینورتر، باید تهویۀ مناسبی را برای آن در نظر گرفت.

بعضی از اینورترها، لوازم اضافی و البته اختیاری دارند که در صورت تمایل مصرف کننده ها، به آن ها فروخته می شود. یکی از این وسایل جانبی یک گرماگیر یا هیت سینک خارجی است که به قسمتی از بدنۀ دستگاه اصلی متصل گردیده و به خنک شدن آن کمک می کند.

وسیلۀ دیگر، فن خنک کننده ای است که با دما کنترل شده و به مجرد بالا رفتن دمای بدنه ی اینورتر، عمل کرده و روشن می شود. در هر صورت اگر اینورتر شما به هیچ کدام از این لوازم اضافی مجهز نیست، لااقل آن را در محلی قرار دهید که کوران طبیعی هوا در اطراف بدنۀ دستگاه، جاری باشد.

 

 

  •  پیش بینی افزایش ظرفیت آتی اینورتر

یکی از مسایلی که در هنگام تهیۀ اینورتر باید مدنظر داشت این است که دستگاهی را خریداری نمود که وات خروجی آن اندکی بیش از توان موردنیاز فعلی باشد. به این ترتیب این امکان فراهم می شود که در صورت افزوده شدن بارهای مصرفی دیگر به سیستم، ناچار به تعویض اینورتر و صرف هزینۀ تعویض دستگاه قبلی با یک نمونۀ جدید نمی شوید.

البته راه جایگزین دیگر آن است که در موقع خرید اینورتر اولیه، نمونه ای را برگزید که با بالا رفتن توان مصرف کننده ها، بتوان اینورترهای دیگری را هم با آن موازی نمود.

 

 

  • اینورترهای متصل به شبکه

اگر هدف، طراحی یک سیستم متصل به شبکه است، باید چیزهای دیگری را هم در نظر گرفت. به واقع اینورترهای متصل به شبکه نمونه هایی هستند که سیستم خورشیدی را به شبکۀ برق محلی متصل ساخته و این امکان را مهیا می سازند که مالک تجهیزات فوق الذکر، در نقش یک شرکت یا نیروگاه کوچک برق ظاهر شده و بتواند برق مازاد خود را به شبکه بفروشد.

در این صورت طبیعی است که اینورترهای خاص سیستم های متصل به شبکه باید به میزان قابل توجهی گرانتر از نمونه های مستقل از شبکه باشند. برای این کار دلایل متعددی وجود دارند که برخی از آنها به شرح زیر می باشند:

  • چون یکی از وظایف اینورترهای متصل به شبکه این است که برق تولیدی سلول خورشیدی را به شبکۀ محلی برسانند، بنابراین روشن است که این اینورترها، به شبکه متصل می گردند. در این صورت شکل موج سینوسی برق AC خروجی آن ها باید دقیقاً با مشخصات برق شبکه، همخوانی داشته باشد.

 

  • در این اینورترها تمهیدات امنیتی خاصی پیش بینی شده که در صورت قطع برق شبکۀ سراسری یا محلی، ارتباط سلول خورشیدی با شبکه را قطع می نمایند.

 

  • اینورترهای متصل به شبکه مستقیماً به پنل های خورشیدی ارتباط می یابند که برای بالا  بردن ولتاژ خروجی و کم کردن تلفات توان ، به صورت سری به یکدیگر پیوند خورده اند. به این ترتیب اینورترهای مزبور باید بر ولتاژ خروجی متغیر و بی ثباتی که در هر لحظه، در حدود چند ولت بالا و پایین می رود، نظارت نمایند.

 

  • اینورترهای متصل به شبکه، دستگاه های بسیار حرفه ای بوده و در ابعاد کوچک و ظریفی تولید  می گردند در حالی که اینورترهای معمولی، حجیم تر بوده و قیمتشان هم کمتر است.

 

  • در بسیاری از کشورها و حتی ایالت های مختلف آن ها، برای اتصال اینورترهای متصل به ۱ شبکه، به شبکه های برق محلی، حتما باید مجوز خاصی را اخذ نمود.

 

 

  • ردیابی حداکثر توان

اگر می خواهید یک اینورتر متصل به شبکه تهیه کنید، بهتر است نمونه ای که مجهز به قابلیت ردیابی حداکثر توان با اختصاراً MPPT است را خریداری نمایید. اینورترهای مجهز به MPPT در مقایسه با انواع فاقد این قابلیت، توانایی تأمین ۱۵ تا ۲۰٪ توان بیشتر را دارند.

با وجودی که اکثر اینورترهای متصل به شبکه ی جدید به صورت فابریک و به عنوان یک قابلیت استاندارد به MPPT مجهزند، در عین حال بهتر است در موقع خرید ، به این نکته توجه کرده و از وجود آن اطمینان حاصل نمود.

 

 

  • حفاظت خطای زمین برای اینورتر

بسیاری از اینورترهای متصل به شبکۀ جدید به صورت فابریک، شامل یک سیستم حفاظت خطای زمین می باشند. در این صورت و به مجرد ایجاد یک حالت اتصال کوتاه در سلول خورشیدی ، سیستم  مزبور عمل کرده و مسیر عبور جریان الکتریکی بین سلول خورشیدی و اینورتر را قطع کرده و از بروز صدمات بعدی به کنترل کننده یا سلول خورشیدی مزبور، ممانعت به عمل می آورد.

اگر اینورتر متصل به شبکۀ انتخابی فاقد سیستم حفاظت خطای زمین باشد، لازم است که آن را به یک RCD (وسیله ی حساس به جریان پسماند) مجهز سازید. همانطوری که جلوتر هم اشاره شد، در ایالات متحدۀ آمریکا و کانادا ، به این سیستم، GFI یا قطع کننده های خطای زمین هم گفته می شود.

اکثر اینورترهای متصل به شبکۀ موجود در بازار ، این گواهینامه ها و تأییدیه ها را دارند. با این همه، بررسی مجدد و اطمینان خاطر از وجود آن ها، بی ضرر به نظر می رسد. انجام این کار یعنی کنترل کردن گواهی نامۀ استاندارد، در موقع خرید اینترنتی اینورترها، اهمیت بیشتری پیدا میکند.

 

 

  • نصب و بهره گیری از اینورترها

در بسیاری از کشورها قوانینی وجود دارند که بر طبق آن ها، نصب اینورترهای متصل به شبکه فقط باید به توسط برقکارهای متخصص و دوره دیده انجام شود. ضمناً باید با یک شرکت تأمین کنندۀ برق شبکۀ محل موردنظر موافقت نامه ای را رد و بدل کنید که بر اساس آن بتوانید برق تولیدی مازاد خود را به آنها بفروشید. گاهی اوقات وضعیت به گونه ای است که برای انجام این کار شاید ناچار به نصب یک کنتور جدید و همچنین ایجاد یک سری سیم کشی های اضافی گردید.

 

  • فيوزها و کلیدهای جداساز

یکی از مهمترین کارهایی که در هنگام طراحی و نصب سیستم های برق خورشیدی نباید از نظر دور داشت، در نظر گرفتن تمهیداتی برای جداسازی الکتریکی قسمت های مختلف از یکدیگر می باشد. اجرای این عمل، اهمیت خود را در هنگام نصب سیستم و همچنین در موقع انجام عملیات تعمیر و نگهداری نشان می دهد. فراموش نکنید که کار کردن بر روی سیستم هایی که از ولتاژهای نسبتاً کمی سود می برند نیز خطرناک است.

حتی سیستم های کوچک و جمع و جور هم باید در حد فاصل باتری و کنترل کننده یا اینورتر، از یک فیوز مناسب بهره بگیرند. در این صورت اگر سیستم با مشکلی مواجه شده یا ایرادی پدید آید، سوختن یا پریدن یک فیوز ارزان قیمت به مراتب بهتر از سوختن یک کنترل کننده یا خراب شدن و احياناً انفجار یک یا چند باتری می باشد.

در پاره ای از موارد ممکن است با اینورترها یا کنترل کننده هایی مواجه شوید که به صورت فابریک، کلید دار باشند که در این صورت خریداری و نصب یک کلید اضافی، خرج تراشی بی موردی تلقی می شود.

معمولاً کلید مزبور به طور همزمان، مسیر عبور هر دو جریان AC و DC خروجی از اینورتر را قطع یا وصل می نماید. 

علاوه بر فیوز اشاره شده، همۀ سیستم های مختلف و حتی نمونه های کوچک باید به کلیدهای جداساز مجهز باشند. در این صورت و در هنگام انجام عملیات تعمیر و نگهداری به سادگی می توان ارتباط مجموعۀ باتری ها با بقیۀ سیستم را قطع نمود.

ضمناً در هنگام نصب سیستم های با بیش از یک پنل خورشیدی و برای همۀ سیستم های متصل به شبکه، حتما باید از یک کلید جداساز کمک گرفته و امکان قطع ارتباط سلول خورشیدی با بقیۀ سیستم را فراهم نمود. وجود این کلید جداساز برای سلول های خورشیدی ۱۰۰ واتی و بیشتر، بسیار حساس و حیاتی می باشد.

اگر فاصلۀ محل نصب پنل های خورشیدی از اینورتر با کنترل کننده قابل ملاحظه است، نصب کردن دو کلید جداساز، یکی در نزدیکی اینورتر یا کنترل کننده و دیگری در مجاورت پنل های خورشیدی هم فکر بدی نیست. در این صورت، در موارد اضطراری یا حتی در هنگام انجام عملیات تعمیر و نگهداری، قطع کردن ارتباط پنل های خورشیدی با بقیه ی سیستم به سادگی صورت می پذیرد.

در موقع خرید و نصب کلید جداساز مطمئن شوید که کلید مزبور توانایی عبور دادن جریانات DC بالایی را داشته و کنتاکت ها یا پلاتین های آن در زیر بار طوری عمل می کنند که در موقع قطع و وصل این گونه جریانات شدید، جرقه نمی زنند.

یادتان باشد که اینگونه کلیدهای جداساز را هم می توانید از همان فروشگاه های عرضه کنندۀ وسایل و لوازم سیستم های برق خورشیدی تهیه نمایید.

اگر سیستم موردنظر از نوع متصل به شبکه می باشد، به کلیدهای جداساز AC هم احتیاج پیدا خواهید کرد تا با فعال کردن دستی آن ها بتوانید ارتباط اینورتر با شبکه برق محلی را قطع یا وصل نمایید. در این صورت چه بهتر که یکی از این کلیدهای جداساز AC را بعد از اینورتر قرار داده و دومی را در نزدیکی تابلوی برق نصب نمایید.

 

 

  • حفاظت خطای زمین

همانگونه که جلوتر هم اشاره شد، وجود یک سیستم حفاظت خطای زمین این اطمینان خاطر را به کاربر می دهد که در صورت وجود یک اتصالی در سلول خورشیدی، عبور جریان برق متوقف شده و خطر آسیب دیدن کنترل کننده یا سلول خورشیدی، منتفی می شود.

با وجودی که اکثر اینورترها و کنترل کننده های خورشیدی، به این سیستم مجهزند ولی تحقیق و تفحص بیشتر در وجود حتمی آن ها بی ضرر است.

برای همۀ پنل های خورشیدی با توان بیش از ۱۰۰ وات و کلیۀ سیستم های نصب شده در ساختمان ها، در صورتی که اینورتر یا کنترل کنندۀ به کار رفته، فاقد سیستم حفاظت خطای زمین باشد، بهره گیری از یک وسیله ی پسماند جریان مجزا (RCD)، ضروری و الزامی می باشد.

بسیاری از نصاب های حرفه ای و محتاط بر این عقیده اند که حتی با وجود یک سیستم حفاظت خطای زمین فابریک در داخل کنترل کننده یا اینورتر، نصب و بهره گیری از یک سیستم حفاظت خطای زمین مجزا هم فکر بدی نیست تا در صورت عمل نکردن احتمالی یکی از آنها، دومی فعال شده و امنیت و سلامت سیستم های مرتبط را حفظ نماید.

این توصیه را سر لوحۀ کارتان قرار داده و به آن عمل کنید چون خرید یک RCD یا GFI، هزینۀ زیادی ندارد ولی پیامدهای بهره گیری از آن ها بسیار با ارزش و ذیقیمت می باشد.

 

 

  • کابل ها

با وجودی که در یک سیستم برق خورشیدی کارآمد و مناسب، کابل ها نقش مهمی را ایفا می کنند ولی اکثر اوقات فراموش شده و مورد بی توجهی و کم لطفی واقع می شوند.

در ارتباط با نصب و بهره برداری از سیستم های برق خورشیدی، باید سه گروه کابل مختلف را موردنظر قرار داد:

  • کابل های متصل به آرایۀ خورشیدی
  •  کابل های متصل به باتری با باتری ها
  • کابل های منتهی به مصرف کننده ها

در تمام موارد مطمئن شوید از کابلی استفاده می کنید که توانایی عبور دادن حداکثر جریان پیش بینی شده در سیستم را دارد.

اگر در این مرحله قدری آینده نگری کنید، مدتی بعد که بخواهید سیستم خود را گسترش داده و توان آن را بالا ببرید، با هیچ مشکلی مواجه نخواهید شد چون قبلاً از کابل های قطورتر و با آمپراژ بالاتری سود جسته اید.

 

 

  • کابل های متصل به سلول خورشیدی

این کابل ها، پنل های خورشیدی را به یکدیگر متصل کرده و مجموعۀ آن ها را به کنترل کننده ارتباط می دهند. به این کابل ها، «همبسته سازهای داخلی سلول»، هم اطلاق می شود.

در موقع خرید این کابل ها، این حق انتخاب محفوظ است که طول های بریده شده و آماده ای را انتخاب کرده و یا چند متر از کابل موردنیاز را تهیه کرده و خودتان آن را به طول های موردنظر برش دهید. این جور کابل ها خیلی پر کار بوده و در مقابل دماهای بالا و تابش اشعه ی ماوراء بنفش خورشید بسیار مقاوم می باشند.

کابل های باتری ها در سیستم هایی که شامل چند باتری می باشند، از این کابل ها برای اتصال آن ها به هم استفاده می شود. کابل های مزبور برای ارتباط دهی باتری ها به کنترل کننده ها و اینورترها هم به کار می روند.

کابل های متصل کننده باتری ها به هم را می توان به صورت آماده و از باتری سازها یا فروشندگان باتری تهیه کرده و یا با خرید مقداری از کابل مزبور، آن را به قطعات موردنظر برش داد. فراموش نکنید که در موقع اتصال یک کابل به یک باتری، حتما از سر باتری های مناسب و با کیفیتی استفاده نمایید.

 

 

  • کابل کشی مصرف کننده ها

در صورتی که هدف نهایی، بهره گیری از اینورتر و تغذیۀ مصرف کننده ها با برق AC هم تراز با شبکۀ برق شهر باشد، سیم کشی به صورت استاندارد و مشابه همان روال سیم کشی های داخلی ساختمان انجام می گردد.

اگر هدف، استفاده از برق ۱۲ یا ۲۴ ولت DC باشد، نحوۀ انجام سیم کشی تفاوتی با روال گفته شدۀ بالا ندارد به استثنای این که این بار و با توجه به بالا بودن شدت جریان جاری در مدار، باید از کابل یا سیم های قطورتری استفاده نمود.

در یک ساختمان مسکونی معمولاً با مدارات مختلفی مواجه می شوید که هر کدام وظیفۀ خاصی دارند:

یک مدار برای روشنایی طبقه ی پایین، یکی برای تأمین روشنایی طبقۀ بالا و بالاخره و متناسب با نیازها، یک یا دو مدار برای برق رسانی به دستگاه ها و لوازم برقی مختلف.

همانطوری که می دانید، در سیستم های با ولتاژ پائین، میزان زیادی از توان موجود، در داخل کابل ها به هدر می رود. علت این است که افت توان با مجذور شدت جریان متناسب بوده و با زیاد شدن جریان، تلفات توان به صورت تصاعدی و با آهنگ شدیدتری افزایش می یابد.

در این صورت باید تا حد امکان در طول کابل ها صرفه جویی کرد، به ویژه آن هایی که حامل جریانات شدیدتری هستند.

کمی جلوتر و در همین فصل به نحوۀ محاسبۀ قطر كابل مناسب برای سلول خورشیدی اشاره شد. مشابه همان روش را می توان در محاسبۀ قطر سیم یا کابل به کار رفته برای برق رسانی به لوازمات برقی گوناگون نیز اعمال نمود.

 

 

  • دوشاخه ها و پریزها

در سیستم های ۱۲ یا ۲۴ ولت و برای جریانات تا ۳۰ آمپر می توان از همان کلید و پریزهای استاندارد – معمولی استفاده نمود.

هرچند در اتصال وسایل با ولتاژ پایین به مدارات با ولتاژ کم نباید از دو شاخه ها و پریزهای معمولی سود جست چون در این صورت این خطر در کمین شما خواهد بود که سهواً دو شاخۀ یک دستگاه با ولتاژ پایین خود را به یک پریز با ولتاژ بالا اتصال داده و …، خراب شدن و سوختن دستگاه مزبور را نظاره گر شوید.

به جای استفاده از دو شاخه ها و پریزهای استاندارد، بهتر است از نمونه های ویژۀ سیستم های ۱۲  ولتی که در قایق های تفریحی و کاروان ها به کار می روند، بهره گرفته و یا لااقل از دو شاخه ها و پریزهای متفاوتی با انواع به کار رفته در برق های AC شبکه برق شهر، استفاده نمود.

از آن جایی که در مدارات DC، کابل منفی همیشه به زمین یا ارت مدار متصل می گردد، ایجاد یک سیم ارت (زمین) مجزا برای این پریزهای کم ولتاژ، ضرورت ندارد. 

 

  • دستگاه ها و مصرف کننده های برقی مختلف

قبلاً هم راجع به دستگاه هایی که با برق DC ۱۲ ولت تغذیه می شوند مطالبی گفتیم. حتماً مطلعيد که بسیاری از این جور دستگاه ها را در دو مدل ۱۲ یا ۲۴ ولت ساخته و به بازار عرضه می کنند.

برخی از این دستگاه ها دو حالته بوده و با استفاده از یک کلید یا سلکتور می توان ورودی ۱۲ یا ۲۴ ولت را برای آنها انتخاب نمود.

قیمت دستگاه هایی که با ولتاژهای پایین کار می کنند، در قیاس با نمونه هایی که به ولتاژ AC برق شهر متصل می گردند، اندکی گرانتر است. هرچند که این حالت عمومیت نداشته و با قدری گذشت و گذار در فروشگاه ها و ارزیابی دستگاه های موجود می توان، تلویزیون ها، سیستم های پخش DVD، رادیو و لپ تاپ هایی را یافت که قیمت نمونه های استاندارد و با ولتاژ پایین آنها، خیلی هم با هم تفاوتی ندارد.

 

 

 

مقالات مرتبط