سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل، سیستمی است که از ماژول‌های فتوولتائیک (PV) برای تولید برق از نور خورشید استفاده می‌کند و به شبکه برق عمومی یا هر منبع دیگری وابسته نیست. سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل می‌تواند برق را برای کاربردهای مختلفی مانند روشنایی، پمپ‌کردن آب، تهویه، ارتباطات و سرگرمی در مکان‌های دورافتاده یا بدون شبکه که برق شبکه در دسترس نیست یا قابل اعتماد نیست، فراهم کند.

سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل معمولاً شامل چهار مؤلفه اصلی است:

• ماژول‌ها یا آرایه‌های فتوولتائیک که نور خورشید را به برق جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کنند.

• کنترل‌کننده شارژ یا ردیاب نقطه قدرت حداکثر (MPPT) که ولتاژ و جریان از ماژول‌های فتوولتائیک به باتری و بار را تنظیم می‌کند.

• باتری یا بانک باتری که برق اضافه تولید شده توسط ماژول‌های فتوولتائیک در طول روز را ذخیره کرده و آن را به بار در زمان نیاز، به ویژه در شب یا در شرایط ابری، تامین می‌کند.

• انوترو که برق جریان مستقیم (DC) از باتری یا ماژول‌های فتوولتائیک را به برق جریان متناوب (AC) برای بارهای AC تبدیل می‌کند.

با توجه به نوع و اندازه بار، سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل می‌تواند به صورت‌های مختلفی تنظیم شود. در این مقاله، چهار نوع رایج از سیستم‌های خورشیدی فتوولتائیک مستقل و مزایا و معایب آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با فقط بار DC

این ساده‌ترین نوع سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل است، زیرا فقط دو مؤلفه اصلی نیاز دارد: ماژول یا آرایه فتوولتائیک و بار DC. ماژول یا آرایه فتوولتائیک مستقیماً به بار DC مانند موتور بادکنک، پمپ یا چراغ متصل می‌شود، بدون هیچ دستگاه میانی. این سیستم فقط در ساعات روز که نور خورشید کافی برای تغذیه بار وجود دارد، می‌تواند عمل کند.

مزیت این سیستم کم‌هزینه و سادگی آن است، زیرا به باتری، کنترل‌کننده شارژ یا انوترو نیاز ندارد. اما معایب آن محدودیت کاربرد و عملکرد آن است، زیرا نمی‌تواند در شب یا در شرایط نور خورشید کم تغذیه بار را فراهم کند. علاوه بر این، ولتاژ و جریان خروجی از ماژول یا آرایه فتوولتائیک با توجه به شدت و زاویه نور خورشید متفاوت است که ممکن است عملکرد بار را تحت تأثیر قرار دهد.

سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با بار DC و مدار کنترل الکترونیکی

این نوع سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با افزودن یک مدار کنترل الکترونیکی بین ماژول یا آرایه فتوولتائیک و بار DC بهبود یافته است. مدار کنترل الکترونیکی می‌تواند کنترل‌کننده شارژ یا MPPT باشد. کنترل‌کننده شارژ ولتاژ و جریان از ماژول یا آرایه فتوولتائیک را تنظیم می‌کند تا از بیش‌شارژ یا کم‌شارژ باتری (اگر موجود باشد) جلوگیری کند و بار را از نوسانات ولتاژ محافظت کند. MPPT با ردیابی نقطه قدرت حداکثر ماژول یا آرایه فتوولتائیک در شرایط مختلف نور خورشید، خروجی قدرت آن را بهینه می‌کند.

مزیت این سیستم این است که استفاده و کارایی ماژول یا آرایه فتوولتائیک را افزایش می‌دهد و عمر آن را افزایش می‌دهد. همچنین عملکرد و قابلیت اطمینان بار را با فراهم کردن ولتاژ و جریان پایدار بهبود می‌بخشد. اما معایب آن افزایش هزینه و پیچیدگی سیستم است، زیرا به دستگاه و کابل‌های اضافی نیاز دارد. علاوه بر این، این سیستم بدون باتری نمی‌تواند در شب یا در شرایط نور خورشید کم تغذیه بار را فراهم کند.

سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با بار DC، مدار کنترل الکترونیکی و باتری

این نوع سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با افزودن باتری یا بانک باتری به سیستم قبلی، تغذیه بار در شب یا در شرایط نور خورشید کم را ممکن می‌سازد. باتری برق اضافه تولید شده توسط ماژول یا آرایه فتوولتائیک در طول روز را ذخیره می‌کند و آن را در زمان نیاز به بار تامین می‌کند. مدار کنترل الکترونیکی شارژ و دی‌شارژ باتری را تنظیم می‌کند و آن را از بیش‌شارژ یا کم‌شارژ محافظت می‌کند.

مزیت این سیستم این است که می‌تواند تغذیه برق مداوم و قابل اعتماد برای کاربردهای روز و شب فراهم کند. همچنین می‌تواند بارهای متغیر و تقاضاهای پیک را با استفاده از اندازه‌ها و انواع مختلف باتری مدیریت کند. اما معایب آن افزایش هزینه و پیچیدگی سیستم است، زیرا به مولفه‌ها و نگهداری بیشتری نیاز دارد. باتری همچنین وزن و حجم سیستم را افزایش می‌دهد و عمر و کارایی محدودی دارد.

سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با بار AC/DC، مدار کنترل الکترونیکی و انوترو

این نوع سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل با افزودن انوترو به سیستم قبلی، استفاده از بارهای AC مانند لوازم خانگی، کامپیوترها، تلویزیون‌ها و چراغ‌ها، به همراه بارهای DC را ممکن می‌سازد. انوترو برق جریان مستقیم (DC) از باتری یا ماژول یا آرایه فتوولتائیک را به برق جریان متناوب (AC) با ولتاژ و فرکانس مورد نظر تبدیل می‌کند. انوترو می‌تواند دستگاه مستقل باشد یا با کنترل‌کننده شارژ یا MPPT یکپارچه شود.

مزیت این سیستم این است که می‌تواند هر دو نوع برق AC و DC را برای مجموعه‌ای وسیع از کاربردها و دستگاه‌ها فراهم کند. همچنین می‌تواند کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر از استفاده از سیستم‌های جداگانه برای بارهای AC و DC باشد. اما معایب آن افزایش هزینه و پیچیدگی سیستم است، زیرا به دستگاه و کابل‌های اضافی نیاز دارد. انوترو همچنین ضرر و نویز به سیستم اضافه می‌کند و ممکن است نیاز به محافظت از سوئیچ‌ها و خطاهای الکتریکی داشته باشد.

نتیجه‌گیری

سیستم‌های خورشیدی فتوولتائیک مستقل گزینه‌های مفید و قابل اجرایی برای تامین برق در مکان‌های دورافتاده یا بدون شبکه که برق شبکه در دسترس نیست یا قابل اعتماد نیست، هستند. آن‌ها می‌توانند برای تکمیل برق شبکه یا کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی نیز استفاده شوند. با توجه به نوع و اندازه بار، سیستم‌های خورشیدی فتوولتائیک مستقل می‌توانند با مولفه‌های مختلفی مانند ماژول‌ها یا آرایه‌های فتوولتائیک، کنترل‌کننده‌های شارژ یا MPPTs، باتری‌ها، انوتروها و بارهای AC/DC تنظیم شوند. هر نوع سیستم مزایا و معایب خاص خود را در مورد هزینه، پیچیدگی، عملکرد، قابلیت اطمینان و نگهداری دارد.

برای طراحی یک سیستم خورشیدی فتوولتائیک مستقل مناسب برای یک کاربرد خاص، چندین عامل باید در نظر گرفته شود، مانند:

• خصوصیات بار (قدرت، ولتاژ، جریان، فرکانس، AC/DC)

• در دسترس بودن منبع خورشیدی (ساعت‌های نور خورشید، شدت، زاویه)

• سایز‌گیری سیستم (سایز ماژول یا آرایه فتوولتائیک، ظرفیت باتری، رتبه انوترو)

• پیکربندی سیستم (اتصال سری یا موازی ماژول‌ها یا باتری‌ها)

• حفاظت سیستم (فیوز، برشکن، محافظ‌های ابریز)

• نظارت بر سیستم (مترها، نشانگرهای حسگر)

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.