احتضان أفضل ما في العاكس خارج الشبكة والعاكس داخل الشبكة،العاكسات الهجينةأحدثت ثورة في كيفية تسخير الطاقة واستخدامها. بفضل تكاملها السلس بين الطاقة الشمسية والشبكة الكهربائيةبطارية شمسيةبفضل قدرتها على الاتصال، تُمثل هذه الأجهزة المتطورة قمة تكنولوجيا الطاقة الحديثة. دعونا نتعمق في التفاصيل الدقيقة للمحولات الهجينة، لنكتشف سر إدارتها الفعالة والمستدامة للطاقة.
ما هو العاكس الهجين؟
تُعرف الآلات التي يمكنها تغيير خصائص التيار (التيار المتردد والتيار المستمر والتردد والطور وما إلى ذلك) مجتمعة باسم المحولات، والعاكسات هي نوع من المحولات، ودورها هو تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد. يُطلق على العاكس الهجين بشكل أساسي في نظام توليد الطاقة الشمسية، والمعروف أيضًا باسم عاكس تخزين الطاقة، ولا يقتصر دوره على تحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد فحسب، بل يمكنه أيضًا تحقيق التيار المتردد إلى تيار مستمر والتيار المتردد المستمر نفسه بين جهد وطور المقوم؛ بالإضافة إلى ذلك، يتم دمج العاكس الهجين أيضًا مع إدارة الطاقة ونقل البيانات والوحدات الذكية الأخرى، وهو نوع من المحتوى التقني عالي التقنية للمعدات الكهربائية. في نظام تخزين الطاقة، يكون العاكس الهجين هو قلب وعقل نظام تخزين الطاقة بأكمله من خلال توصيل ومراقبة وحدات مثل الخلايا الكهروضوئية وبطاريات التخزين والأحمال وشبكة الطاقة.
ما هي أوضاع تشغيل العاكسات الهجينة؟
1. وضع الاستهلاك الذاتي
يتيح وضع الاستهلاك الذاتي في العاكس الشمسي الهجين إعطاء الأولوية لاستهلاك الطاقة المتجددة المُولّدة ذاتيًا، مثل الطاقة الشمسية، على الطاقة المُستمدة من الشبكة. في هذا الوضع، يضمن العاكس الهجين استخدام الكهرباء المُولّدة من الألواح الشمسية أولًا لتشغيل الأجهزة والمعدات المنزلية، بينما يُستخدم الفائض لشحن البطاريات المشحونة بالكامل، ثم يُباع الفائض للشبكة؛ وتُستخدم البطاريات لتشغيل الأحمال عند نقص الطاقة المُولّدة من الألواح الكهروضوئية، أو في الليل، ثم تُعاد تغذيتها من الشبكة إذا لم تكن كافية.
فيما يلي الوظائف النموذجية لوضع الاستهلاك الذاتي للمحول الهجين:
- إعطاء الأولوية للطاقة الشمسية:يعمل العاكس الهجين على تحسين استخدام الطاقة الشمسية من خلال توجيه الكهرباء المولدة بواسطة الألواح الشمسية لتشغيل الأجهزة والأجهزة المتصلة في المنزل.
- مراقبة الطلب على الطاقة:يقوم العاكس بمراقبة الطلب على الطاقة في المنزل بشكل مستمر، وضبط تدفق الطاقة بين الألواح الشمسية والبطاريات والشبكة لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة.
- استخدام تخزين البطارية:يتم تخزين الطاقة الشمسية الزائدة التي لا يتم استهلاكها على الفور في البطارية لاستخدامها في المستقبل، مما يضمن إدارة فعالة للطاقة ويقلل الاعتماد على الشبكة خلال فترات انخفاض توليد الطاقة الشمسية أو ارتفاع استهلاك الطاقة.
- تفاعل الشبكة:عندما يتجاوز الطلب على الطاقة سعة الألواح الشمسية أو البطاريات، يسحب العاكس الهجين طاقة إضافية بسلاسة من الشبكة لتلبية احتياجات المنزل من الطاقة. من خلال إدارة تدفقات الطاقة من الألواح الشمسية بكفاءة،تخزين البطاريةوبفضل نمط الاستهلاك الذاتي للمحول الهجين والشبكة الكهربائية، فإنه يعزز الاكتفاء الذاتي الأمثل من الطاقة، ويقلل الاعتماد على مصادر الطاقة الخارجية، ويعظم فوائد توليد الطاقة المتجددة لأصحاب المنازل والشركات.
2. وضع UPS
يُشير وضع UPS (إمداد الطاقة غير المنقطع) في العاكس الهجين إلى القدرة على توفير مصدر طاقة احتياطي سلس في حالة انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة. في هذا الوضع، تُستخدم الخلايا الكهروضوئية لشحن البطاريات مع الشبكة. لن تُفرّغ البطارية طالما أن الشبكة متاحة، مما يضمن بقاءها دائمًا في حالة شحن كاملة. تضمن هذه الميزة التشغيل المتواصل للأجهزة والمعدات الحيوية، وفي حالة انقطاع التيار الكهربائي أو عدم استقرار الشبكة، يمكن تحويلها تلقائيًا إلى وضع التشغيل بالبطارية، ويستغرق هذا التحويل 10 مللي ثانية، مما يضمن استمرار استخدام الحمل.
فيما يلي التشغيل النموذجي لوضع UPS في العاكس الهجين:
- التحول الفوري:عند ضبط العاكس الهجين على وضع UPS، فإنه يراقب باستمرار مصدر طاقة الشبكة. في حال انقطاع التيار الكهربائي، ينتقل العاكس بسرعة من وضع الاتصال بالشبكة إلى وضع انقطاعها، مما يضمن إمدادًا مستمرًا بالطاقة للأجهزة المتصلة.
- تنشيط النسخ الاحتياطي للبطارية:عند اكتشاف فشل في الشبكة، يقوم العاكس الهجين بتنشيطه بسرعةنظام النسخ الاحتياطي للبطارية، من خلال سحب الطاقة من الطاقة المخزنة في البطاريات لتوفير الطاقة دون انقطاع للأحمال الحرجة.
- تنظيم الجهد:كما يعمل وضع UPS على تنظيم خرج الجهد لضمان مصدر طاقة مستقر وموثوق به، وحماية المعدات الإلكترونية الحساسة من تقلبات الطاقة وارتفاعات الجهد التي قد تحدث عند استعادة الشبكة.
- الانتقال السلس إلى طاقة الشبكة:بمجرد عودة التيار الكهربائي إلى الشبكة، يعود العاكس الهجين بسلاسة إلى وضع الاتصال بالشبكة، مستعيدًا التشغيل الطبيعي لسحب الطاقة من الشبكة والألواح الشمسية (إن وجدت)، مع شحن البطاريات لاحتياجات الطاقة الاحتياطية المستقبلية. يوفر وضع UPS في العاكس الهجين دعمًا فوريًا وموثوقًا للطاقة الاحتياطية، مما يمنح أصحاب المنازل والشركات راحة البال والأمان باستمرار عمل الأجهزة والمعدات الأساسية في حالة انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ.
3. وضع الحلاقة القصوى
يُعد وضع "تخفيض استهلاك الطاقة" في العاكس الهجين ميزةً تُحسّن استهلاك الطاقة من خلال إدارة تدفق الطاقة بشكل استراتيجي خلال ساعات الذروة وخارجها، مما يسمح بتحديد فترات زمنية لشحن البطاريات وتفريغها. ويُستخدم هذا الوضع عادةً في الحالات التي يكون فيها فرق كبير بين أسعار الكهرباء في أوقات الذروة وأوقات الركود. يُساعد هذا الوضع على تقليل فواتير الكهرباء من خلال سحب الطاقة من الشبكة الكهربائية خلال ساعات خارج الذروة عندما تكون أسعار الكهرباء منخفضة، وتخزين الطاقة الفائضة لاستخدامها خلال ساعات الذروة عندما تكون أسعار الكهرباء أعلى.
فيما يلي عملية نموذجية لوضع "حلاقة الذروة وملء الوادي":
- وضع حلاقة الذروة وملء الوادي:استخدم PV +بطاريةفي الوقت نفسه، يُعطي العاكس الهجين الأولوية لإمداد الأحمال بالطاقة وبيع الباقي للشبكة (حيث تكون البطارية فارغة). خلال ساعات الذروة، عندما يكون الطلب على الكهرباء وأسعارها مرتفعة، يستخدم العاكس الهجين الطاقة المخزنة في البطاريات و/أو الألواح الشمسية لتشغيل الأجهزة المنزلية، مما يُقلل الحاجة إلى سحب الطاقة من الشبكة. بتقليل الاعتماد على طاقة الشبكة خلال ساعات الذروة، يُساعد العاكس على خفض تكاليف الكهرباء والضغط على الشبكة.
- وضع Charge Valley:استخدام متزامن للطاقة الكهروضوئية والشبكة الكهربائية لتحديد أولوية استخدام الأحمال قبل شحن البطاريات (عند هذه النقطة، تكون البطاريات مشحونة). خلال ساعات الذروة، عندما يكون الطلب على الكهرباء وأسعارها أقل، يشحن العاكس الهجين البطارية بذكاء باستخدام طاقة الشبكة أو الطاقة الفائضة التي تولدها الألواح الشمسية. يسمح هذا الوضع للعاكس بتخزين الطاقة الزائدة لاستخدامها لاحقًا، مما يضمن شحن البطاريات بالكامل وجاهزيتها لاحتياجات الطاقة المنزلية في أوقات الذروة دون الاعتماد بشكل كبير على طاقة الشبكة باهظة الثمن. يُدير وضع "تخفيض ذروة الاستهلاك" في العاكس الهجين استهلاك الطاقة وتخزينها بفعالية بما يتماشى مع تعريفات الذروة وخارجها، مما يؤدي إلى تحسين فعالية التكلفة واستقرار الشبكة والاستخدام الأمثل للطاقة المتجددة.
4. وضع خارج الشبكة
- يشير وضع التشغيل المستقل للمحول الهجين إلى قدرته على العمل بشكل مستقل عن شبكة الكهرباء العامة، موفرًا الطاقة لأنظمة مستقلة أو بعيدة غير متصلة بالشبكة الرئيسية. في هذا الوضع، يعمل المحول الهجين كمصدر رئيسي للطاقة، مستفيدًا من الطاقة المخزنة في مصادر الطاقة المتجددة المتصلة (مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح) والبطاريات.
توليد الطاقة المستقلة:في حالة عدم وجود اتصال بالشبكة، يعتمد العاكس الهجين على الطاقة المولدة من مصدر الطاقة المتجددة المتصل (مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح) لتشغيل النظام خارج الشبكة.
- استخدام بطارية النسخ الاحتياطي:تستخدم العاكسات الهجينة الطاقة المخزنة في البطاريات لتوفير الطاقة المستمرة عندما يكون توليد الطاقة المتجددة منخفضًا أو يكون الطلب على الطاقة مرتفعًا، مما يضمن إمدادًا موثوقًا به من الطاقة للأجهزة والمعدات الأساسية.
- إدارة التحميل:يعمل العاكس على إدارة استهلاك الطاقة للأحمال المتصلة بكفاءة، وإعطاء الأولوية للأجهزة والمعدات المهمة لتحسين استخدام الطاقة المتاحة وإطالة وقت تشغيل النظام خارج الشبكة.
- مراقبة النظام:يتضمن الوضع خارج الشبكة أيضًا ميزات مراقبة وتحكم شاملة تسمح للعاكس بتنظيم شحن وتفريغ البطاريات، والحفاظ على استقرار الجهد، وحماية النظام من الأحمال الزائدة المحتملة أو الأعطال الكهربائية.
من خلال تمكين توليد الطاقة بشكل مستقل وإدارة الطاقة بسلاسة، يوفر وضع خارج الشبكة الخاص بالمحول الهجين حلاً للطاقة موثوقًا ومستدامًا للمناطق النائية والمجتمعات المعزولة ومجموعة متنوعة من التطبيقات خارج الشبكة حيث يكون الوصول إلى الشبكة الرئيسية محدودًا أو غير متاح.
مع استمرار العالم في إعطاء الأولوية لحلول الطاقة المستدامة، تُعدّ تنوعات وكفاءة المحولات الهجينة بمثابة منارة أمل لمستقبل أكثر خضرة. بفضل قدراتها التكيفية وإدارتها الذكية للطاقة، تُمهّد هذه المحولات الطريق لبيئة طاقة أكثر مرونةً ووعيًا بيئيًا. ومن خلال فهم آلية عملها المعقدة، نُمكّن أنفسنا من اتخاذ خيارات مدروسة لمستقبل أكثر إشراقًا واستدامة.
وقت النشر: ٨ مايو ٢٠٢٤