در یک سیستم خورشیدی خارج از شبکه با تکمیل برق شهری، دو منبع انرژی اصلی وجود دارد: تولید برق فتوولتائیک و برق شهری. بار، نقطه مصرف انرژی است، در حالی که باتری هم انرژی را برای بار ذخیره می‌کند و هم آزاد می‌کند. بنابراین، در یک سیستم خارج از شبکه، بار می‌تواند از سه منبع تغذیه شود: برق شهری، اولویت باتری و فتوولتائیک. علاوه بر این، چهار حالت شارژ باتری وجود دارد: شارژ با اولویت فتوولتائیک، شارژ با اولویت برق شهری، شارژ مستقل فتوولتائیک و شارژ همزمان برق شهری و فتوولتائیک. سناریوها و نیازهای کاربردی کاربران فتوولتائیک خارج از شبکه بسیار متفاوت است، بنابراین باید حالت‌های مختلف بر اساس نیازهای واقعی انتخاب شوند تا استفاده از انرژی خورشیدی به حداکثر برسد و نیازهای مشتری برآورده شود.
حالت اولویت PV
اصل کار
در حالت اولویت پنل خورشیدی، برق تولیدی پنل خورشیدی در اولویت تامین بار قرار دارد. اگر توان پنل خورشیدی برای تامین بار کافی نباشد، باتری ذخیره انرژی به همراه پنل خورشیدی، برق مورد نیاز بار را تامین می‌کنند. در صورت نبود برق پنل خورشیدی یا ناکافی بودن شارژ باتری، اینورتر در صورت تشخیص وجود برق شبکه، به طور خودکار به برق شبکه وصل می‌شود.
موارد کاربرد
در مناطقی بدون برق یا با برق ناکافی، مکان‌هایی با برق شهری نسبتا ارزان اما قطعی‌های مکرر، و همچنین برای کاربران با نیازهای توان بالا، این روش مفید است؛ زیرا حتی در زمان قطع برق شهری، تامین برق مداوم را تضمین می‌کند. این روش در صورت قطع برق شهری، پشتیبان باتری را تضمین کرده و وابستگی به برق شهری را کاهش می‌دهد و استفاده از انرژی خورشیدی را به حداکثر می‌رساند. اما اگر باتری هنوز به اندازه کافی شارژ شده باشد و از برق شهری استفاده شود، ممکن است اتلاف انرژی رخ دهد.
حالت مصرف انرژی با اولویت شبکه
- اصل کار : در این حالت، دستگاه برق مورد نیاز بار را هر زمان که برق شهری موجود باشد، بدون توجه به وجود برق خورشیدی یا شارژ باتری، تأمین می‌کند. سیستم فقط در صورت قطع برق شهری به برق خورشیدی و باتری تغییر می‌کند.
- موارد کاربرد : در مکان‌هایی با ولتاژ برق شهری پایدار و ارزان اما با زمان‌های محدود تأمین برق، و در مواقعی که ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک به‌عنوان منبع تغذیه پشتیبان UPS عمل می‌کند، از این روش استفاده می‌شود. مزیت این حالت، کاهش سرمایه‌گذاری اولیه به‌دلیل تعداد کم ماژول‌های فتوولتائیک مورد نیاز و تضمین تأمین برق پایدار از شبکه در صورت دسترسی به آن است. علاوه بر این، ادغام… اینورتر یو پی اس با موج سینوسی خالص این روش می‌تواند تبدیل ذخیره‌شده انرژی را مطمئن‌تر و کارآمدتر کند و خروجی برق پاک و پایدارتری ارائه دهد. اما، پتانسیل هدررفت انرژی فتوولتائیک را نیز افزایش می‌دهد، زیرا ممکن است از انرژی خورشیدی به‌طور کامل استفاده نشود.
حالت اولویت باتری
- اصل کار : در این حالت، اولویت با انرژی خورشیدی برای تأمین بار است. اگر انرژی خورشیدی کافی نباشد، باتری ذخیره انرژی به همراه انرژی خورشیدی بار را تأمین می‌کنند. در نبود انرژی خورشیدی، باتری به تنهایی بار را تأمین می‌کند. اگر توان باتری نیز کافی نباشد، اینورتر به برق شهر متصل می‌شود.
- موارد قابل استفاده : موارد کاربرد آن می‌توانند مناطقی بدون برق یا با قیمت بالای برق شهری و قطعی‌های مکرر برق باشد و برای کاربرانی مناسب است که می‌خواهند از انرژی خورشیدی حداکثر استفاده را ببرند. این حالت مزیت بهره‌وری بالای انرژی خورشیدی و کاهش وابستگی به برق شهری پرهزینه را دارد. عیب آن احتمال کمبود برق در صورت عدم دسترسی به باتری و برق شهری است و ممکن است برای کاربران با نیازهای بالای توان، تأمین مداوم برق را به‌طور کامل تضمین نکند. بنابراین، حالت اولویت باتری برای کاربرانی که نیازهای توان بالایی ندارند، قابل انتخاب است. سه حالت کاری فوق در صورت دسترسی همزمان به انرژی خورشیدی و برق شهری قابل انتخاب هستند. حالت اول و سوم نیاز به تشخیص و استفاده از ولتاژ باتری برای سوییچ دارند. این ولتاژ به نوع باتری و تعداد نصب‌ها بستگی دارد و نقطه پایین این ولتاژ نیز در اینورتر قابل تنظیم است. اگر برق شهری وجود نداشته باشد، اینورتر فقط یک حالت کاری دارد که حالت اولویت باتری است.
چهار حالت شارژ باتری
چهار روش برای شارژ باتری وجود دارد. اگر از برق شهری استفاده می‌کنید، باید توجه داشته باشید که راندمان کاهش می‌یابد؛ زیرا برق شهری ابتدا باتری را شارژ و سپس دشارژ می‌کند و در نتیجه مقداری انرژی از دست می‌رود. معمولا، اینورتر خارج از شبکه در چنین شرایطی از شارژ استفاده می‌شود. راندمان تخلیه حدود ۹۰ درصد است، بنابراین حدود ۱۰ درصد افت توان خواهیم داشت.
- شارژ با اولویت فتوولتائیک در اولویت اول، باتری با انرژی خورشیدی شارژ می‌شود و تنها در صورت نبود انرژی خورشیدی، برق شهر باتری را شارژ می‌کند. این روش برای کاربرانی مناسب است که قیمت برق شهری برایشان بالاست و نیاز به توان متوسطی دارند؛ این شیوه استفاده از انرژی خورشیدی را برای شارژ باتری به حداکثر رسانده و وابستگی به برق گران شهر را کاهش می‌دهد.
- شارژ اولویت‌دار اصلی شارژ باتری با برق شهر در اولویت است و پنل‌های خورشیدی فقط در نبود برق شهر باتری را شارژ می‌کنند. این سیستم برای مناطقی با برق شهر ارزان اما با قطعی‌های مکرر و همچنین برای کسانی که به دنبال راه‌حل پشتیبان قابل اعتماد هستند، مناسب است. مزیت اولویت شارژ با برق شهر، تضمین شارژ مداوم باتری در زمان قطع برق و کاهش هزینه اولیه خرید پنل‌های خورشیدی است.
- شارژ همزمان برق شهری و خورشیدیهمزمان برق شهر و انرژی خورشیدی باتری را شارژ می‌کنند. این حالت برای کاربرانی مناسب است که قیمت برق شهر برایشان پایین و نیاز به توان بالایی دارند. مزایای آن شامل شارژ سریع و کارآمد باتری و تامین برق پشتیبان قابل اعتماد در همه شرایط است.
- شارژ مستقل فتوولتائیک فقط از انرژی خورشیدی برای شارژ باتری استفاده می‌شود، صرف نظر از دسترسی به برق شهری. این روش شارژ به‌طور گسترده توسط کاربرانی با قیمت بسیار بالای برق شهری و نیاز به توان پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش در موقعیت مناسبی برای بیشینه‌سازی استفاده از انرژی خورشیدی در شارژ باتری و حذف وابستگی به برق شهری است.
چهار حالت کاربری ذکر شده، زمانی قابل انتخاب هستند که هم برق خورشیدی و هم برق شهری در دسترس باشند. در صورت نبود برق شهری، اینورتر تنها یک حالت کاربری دارد که همان حالت شارژ مستقل از طریق برق خورشیدی است.
انتخاب مد کاری مناسب برای اینورتر خارج از شبکه به عوامل مختلفی مانند دسترسی به برق، هزینه برق شهری و نیازهای خاص قدرت بستگی دارد. با درک اصول کار، سناریوهای قابل اجرا و مزایا و معایب هر مد، کاربران می‌توانند تصمیمات آگاهانه‌ای برای بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی خورشیدی خود بگیرند.
