با پیشرفت سریع فناوری انرژی‌های تجدیدپذیر، نیروگاه‌های خورشیدی خارج از شبکه در مناطق دورافتاده، جزایر منزوی، قایق‌های ماهیگیری، پایگاه‌های پرورش در فضای باز و دیگر مکان‌هایی که فاقد شبکه برق یا با قطعی‌های مکرر برق مواجه هستند، کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند. با این حال، همواره بحثی در مورد نیاز یا عدم نیاز به تجهیز این نیروگاه‌ها به باتری وجود داشته است. مبدل توان خانگی در اینجا به تفاوت‌های بین نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه و غیر متصل به شبکه، اجزای سیستم‌های خورشیدی غیر متصل به شبکه، ضرورت وجود باتری در سیستم و جنبه‌های اقتصادی آن خواهیم پرداخت.
نیروگاه‌های خورشیدی خارج از شبکه در مقابل نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه: تفاوت‌های کلیدی
بزرگترین تفاوت بین نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه و غیرمتصل به شبکه، در نحوه اتصال آن‌ها به شبکه و اصول عملکردشان است. نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه از اینورتر برای تبدیل جریان مستقیم (DC) تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی به جریان متناوب (AC) و تزریق مستقیم آن به شبکه ملی استفاده می‌کنند و به این ترتیب به شبکه متصل می‌شوند. در نیروگاه‌های خورشیدی متصل به شبکه، برق مازاد را می‌توان به دولت فروخت و از این طریق منافع اقتصادی کسب کرد. از طرف دیگر، نیروگاه‌های خورشیدی غیرمتصل به شبکه نیازی به اتصال به شبکه ندارند و انرژی خورشیدی را از طریق پنل‌های خورشیدی به برق تبدیل می‌کنند، آن را در باتری‌ها ذخیره می‌کنند و سپس با استفاده از اینورتر، جریان مستقیم را به جریان متناوب برای مصارف خانگی یا تجهیزات تبدیل می‌کنند.
اجزای سیستم‌های فتوولتائیک خورشیدی مستقل از شبکه
یک سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه اساساً از اجزای زیر تشکیل شده است: ماژول‌های فتوولتائیک (پانل‌های خورشیدی)، اینورترهای خارج از شبکه (شامل شارژر/اینورترهای فتوولتائیک)، باتری‌های ذخیره، سازه‌های نصب فتوولتائیک، کابل‌ها و جعبه‌های توزیع. ماژول‌های فتوولتائیک وظیفه تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته را بر عهده دارند. اینورتر خارج از شبکه برق DC را به برق AC برای مصارف خانگی یا تجهیزات تبدیل می‌کند. باتری ذخیره برق، جریان برق را حتی زمانی که پنل‌های خورشیدی برق تولید نمی‌کنند، تضمین می‌کند. علاوه بر این، سازه‌های نصب PV از ماژول‌های PV پشتیبانی می‌کنند و کابل‌ها و جعبه‌های توزیع، انتقال و توزیع برق را انجام می‌دهند.
آیا نیروگاه‌های برق خارج از شبکه به باتری نیاز دارند؟
از مهم‌ترین ویژگی‌های نیروگاه‌های خورشیدی (فتوولتائیک) خارج از شبکه‌ی برق، استقلال آن‌ها از شبکه‌ی سراسری است. به همین دلیل، این نیروگاه‌ها باید برای ذخیره‌سازی برق، از دستگاه‌های ذخیره‌سازی استفاده کنند و در سیستم‌های فتوولتائیک خارج از شبکه، باتری‌ها جزئی جدایی‌ناپذیر هستند. برقی که توسط پانل‌های خورشیدی ابتدا انرژی در باتری‌ها ذخیره می‌شود. هنگامی که به برق نیاز باشد، انرژی ذخیره‌شده در باتری‌ها توسط اینورتر به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌شود تا در خانه یا تجهیزات استفاده شود. بدون باتری به‌عنوان دستگاه ذخیره‌سازی، سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه نمی‌تواند به‌درستی کار کند.
علاوه بر این، انتخاب باتری‌ها در طراحی سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه، امری حیاتی است. انواع مختلف باتری‌ها، ویژگی‌های عملکردی و کاربردهای متفاوتی دارند. به‌عنوان مثال، باتری‌های اسید سرب، کم‌هزینه هستند اما عمر مفید نسبتا کوتاهی دارند، در حالی که باتری‌های لیتیوم یونی، چگالی انرژی بالاتر و عمر طولانی‌تری دارند اما گران‌تر هستند. بنابراین، انتخاب باتری‌ها نیازمند تعادلی بین نیازهای واقعی و بودجه است.
جنبه‌های اقتصادی و کاربردهای عملی
باتری‌ها نقش حیاتی در سیستم‌های فتوولتائیک غیرمتصل به شبکه دارند، اما هزینه آن‌ها نسبتا بالاست. باتری‌ها معمولا ۳۰ تا ۵۰ درصد هزینه کل سیستم را تشکیل می‌دهند و عموما عمر مفید ۳ تا ۵ ساله دارند که نیاز به تعویض دوره‌ای آن‌ها را ضروری می‌کند. از دیدگاه اقتصادی، هزینه‌های ساخت و بهره‌برداری سیستم‌های فتوولتائیک غیرمتصل به شبکه نسبتا بالاست و همین امر، ترویج گسترده آن‌ها را در مناطقی که دسترسی آسان به شبکه برق دارند، دشوار می‌کند. با این حال، در مناطقی که فاقد پوشش شبکه برق هستند یا با قطعی‌های مکرر برق مواجه‌اند، سیستم‌های فتوولتائیک غیرمتصل به شبکه بسیار عملی و اقتصادی هستند. این مناطق اغلب از منبع تغذیه پایدار برق محروم هستند و سیستم‌های فتوولتائیک غیرمتصل به شبکه می‌توانند برق مورد نیاز خانگی یا تجهیزات را به‌طور قابل اطمینانی تامین کنند. علاوه بر این، با پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه‌ها، توجیه اقتصادی سیستم‌های فتوولتائیک غیرمتصل به شبکه به‌تدریج بهبود خواهد یافت.
در کاربردهای عملی، سیستم‌های خورشیدی مستقل را می‌توان بر اساس نیازهای واقعی سفارشی‌سازی و بهینه‌سازی کرد. برای مثال، در مناطقی با تقاضای کم انرژی، می‌توان از ماژول‌های خورشیدی، باتری‌ها و … کوچکتر استفاده کرد. پمپ‌های آب خورشیدی قابل انتخاب است. در مناطقی با تقاضای انرژی بالاتر، به منظور اطمینان از عملکرد پایدار سیستم و تأمین برق قابل اعتماد، به پنل‌های خورشیدی و باتری‌های بزرگتری نیاز است. علاوه بر این، برای کاهش هزینه‌های عملیاتی و نگهداری، انتخاب تجهیزات و مصالح باثبات و بسیار قابل اعتماد و همچنین نصب و نگهداری مناسب ضروری است.
به طور خلاصه، نیروگاه‌های خورشیدی خارج از شبکه برای عملکرد صحیح و تأمین برق مطمئن، نیاز به باتری به‌عنوان دستگاه ذخیره‌سازی دارند. با وجود هزینه بالای باتری‌ها، سیستم‌های خورشیدی خارج از شبکه در مناطقی که پوشش شبکه ندارند یا قطعی برق مکرر دارند، بسیار عملی و اقتصادی هستند. با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، توجیه اقتصادی سیستم‌های خورشیدی خارج از شبکه به‌تدریج بهبود می‌یابد و این می‌تواند به کاربرد گسترده‌تر آن‌ها در زمینه‌های مختلف منجر شود. تحقیقات آینده می‌تواند راه‌های افزایش راندمان و پایداری سیستم‌های خورشیدی خارج از شبکه و کاهش هزینه‌ها و مخارج نگهداری را برای پاسخگویی به نیاز کاربران بیشتر، بیشتر بررسی کند.
شرکت اینورتر دو مدل از اینورترهای خورشیدی خارج از شبکه را برای تکمیل پروژه فتوولتائیک شما ارائه می‌دهد. یکی از مدل‌ها، اینورتر/شارژر چندکاره است شروع می‌شود. هفتصد وات به شش هزار وات با ورودی ۱۲/۲۴/۴۸ ولت DC و خروجی ۱۲۰/۲۲۰/۲۳۰ ولت AC. این دستگاه، عملکرد یک اینورتر و شارژر باتری را با هم ترکیب کرده و در طراحی جمع و جور و قابل حمل خود، پشتیبانی بی‌وقفه از برق را ارائه می‌دهد. مدل دیگر، یک اینورتر سه‌فاز سینوسی خالص با توانی در محدوده‌ی هشت کیلووات به دویست کیلووات با طراحی بدون باتری، تنظیمات هوشمند LCD و قابلیت‌های حفاظتی قوی.
