ملخص:
تتناول هذه المقالة أحد التجهيزات الالكترونية المستخدمة في مجال الطاقة الكهروشمسية وهي محسنات الطاقة (power optimizer).
مقدمة:
إن الهدف الرئيسي من تطوير أنظمة الطاقة الكهروشمسية هو تحصيل أكبر قدر ممكن من الطاقة الكهربائية بأقل مساحة ممكنة، ويتم تحقيق هذا الهدف عن طريق التكامل بين مجموعة مسارات مختلفة لتطوير المنظومة الكهروشمسية، مثل زيادة مردود ألواح الطاقة الشمسية وتطوير أنظمة الملاحقة وتقنيات التنظيف للألواح بالإضافة إلى بعض المسارات المتعلقة بتطوير المكونات الالكترونية للنظام الكهروشمسي لتحصيل أكبر قدر ممكن من القدرة الكهربائية المنتجة لألواح الطاقة الشمسية.
تعتبر محسنات الطاقة أحد التقنيات الالكترونية المستخدمة لتحسين مردود النظام الكهروشمسي.
فماهي هذه المحسنات وكيف تعمل؟ وهل نحتاج إلى استخدامها حقاً؟
محسنات الطاقة (power optimizer):
تعد محسنات الطاقة أحد مبدلات التوتر المستمر(DC-DC converters)، والتي تقوم بتحويل التوتر المستمر للألواح الشمسية إلى قيمة توتر مستمر مختلفة بحيث تحقق أفضل نقطة عمل للألواح.
تركيب وتوصيل محسنات الطاقة:
تركب هذه المحسنات على خرج الألواح الشمسية بشكل مباشر، ثم توصل على التسلسل والتفرع لتشكيل المصفوفة الشمسية-كما هو حال وصل الألواح الشمسية-بعد ذلك يتم توصيل هذه المصفوفة إلى الانفرتر الشمسي والذي بدوره يغذي الأحمال الكهربائية.
بالتالي يحتاج كل لوح شمسي محسن طاقة مستقل خاص به. والشكل الآتي بوضح آلية توصيل الألواح الشمسية إلى محسنات الطاقة ومن ثم الانفيرتر الشمسي.
ميزات استخدام محسنات الطاقة مقارنة بالنظام التقليدي:
- يساعد استخدام هذه المحسنات في تفادي مشكلة انخفاض الطاقة الكهربائية للنظام نتيجة التظليل الجزئي على أحد الألواح الشمسية ضمن السلسلة المغذية للانفرتر.
حيث وكما نعلم عند وجود تظليل على أحد الألواح ضمن السلسلة ينخفض تيار هذا اللوح وبالتالي ينخفض تيار السلسلة ككل وتنخفض معها استطاعة خرج النظام، أما بحالة استخدام محسنات الطاقة فستقوم هذه المحسنات بالحفاظ على استطاعة السلسة عن طريق تعويض النقص في تيار اللوح.
- يتيح استخدام محسنات الطاقة تركيب الألواح الشمسية بزوايا توجيه مختلفة، بحين لا ينصح بذلك عند توصيل الألواح بشكل مباشر إلى الانفرترات الشمسية.
- تؤمن هذه المحسنات القدرة على حجز توتر الخرج للخلايا في حال حدوث قصر ضمن المنظومة الشمسية، وبالتالي لا تشارك هذه الألواح في تقديم تيار العطل.
- تستطيع هذه المحسنات مراقبة توتر وتيار كل لوح من ألواح منظومة الطاقة الشمسية على حدة وبالتالي تتيح مراقبة أداء هذه الألواح باستخدام تطبيقات خاصة على الهاتف المحمول أو الحاسب، كما تساعد في عملية الكشف المبكر عن الأعطال.
الخلاصة:
يعتبر استخدام محسنات الطاقة ضرورة في بعض حالات التركيب، كوجود بعض التظليل خلال فترات النهار أو الحاجة لاستخدام ألواح طاقة شمسية باستطاعات متفاوتة وزوايا تثبيت مختلفة.
أما في حالات العمل النظامية والمتجانسة، فيعتبر استخدام محسنات الطاقة كلفة زائدة يمكن تعويضها باستخدام انفرتر شمسي بمداخل MPPT.
