ملخص الأنظمة المرتبطة بالشبكة، الطاقة المتجددة

الأنظمة المرتبطة مع شبكة الكهرباء العامة

الألواح الشمسية ⁦(Solar Modules)⁩.
إنفيرتر القدرة الكهربائي ⁦(Inverter)⁩: يُستخدم الإنفيرتر لتحويل الجهد المستمر ⁦(DC)⁩ الخارج من الألواح الشمسية إلى جهد متناوب ⁦(AC)⁩.
نظام قياس الطاقة الكهربائية ⁦(Metering System)⁩: بما أنّ النظام مرتبط بالشبكة المحلية والطاقة الكهربائية، سواء أكانت منتجة من النظام الشمسي أم مستهلكة من الشبكة المحلية، يكون لها تكلفة؛ لذلك يجب وجود نظام قياس لهذه الطاقة الكهربائية.

تُعدّ إنفيرترات القدرة الكهربائية من المعدات الإلكترونية؛ حيث تحوّل القدرة الكهربائية من ⁦(DC)⁩ إلى ⁦(230V / 50Hz - AC)⁩، كما يمكن تمثيل الإنفيرترات بدارة إلكترونية تتكوّن من مجموعة من المفاتيح الإلكترونية.
وعند تحويل المفاتيح إلى وضعية التوصيل ⁦(ON)⁩، أو الفصل ⁦(OFF)⁩ تبعاً لمقدار تردد موجة التيار المتناوب ⁦(AC)⁩ المطلوبة.
لكن من الجدير ذكره أنّ الإنفيرترات المستخدمة في الأنظمة الشمسية المرتبطة مع الشبكة المحلية تختلف عن الأنظمة الشمسية المستقلة عنها في المهام التي يقوم بها كل إنفيرتر، إضافة إلى البنية، والتركيب.

هي تقنية حماية يُفصل فيها الإنفيرتر عن الشبكة المحلية للكهرباء في حال انقطاع التغذية من تلك الشبكة نتيجة أي سبب كان؛ حيث يفصل الإنفيرتر نفسه عن الشبكة؛ لحماية نفسه، وحماية أفراد طواقم الصيانة لشركة الكهرباء.
وتُعدّ هذه التقنية متطلباً أساسياً لأي نظام توليد طاقة متصل مع الشبكة العامة للكهرباء.
تزامن التردد والجهد ⁦(Voltage and Frequency Synchronization)⁩:

وبعبارة أخرى، فإنّ الكفاءة تعبّر عن المفاقيد داخل الإنفيرتر، والمفاقيد متغيّرة تتناسب مع مربّع تيار الحمل.
ويمكن التعبير عن الكفاءة المتغيرة لكل إنفيرتر بناءً على منحنى خاص يكون موجوداً في نشرة بيانات الإنفيرتر، والشكل (6) السابق أحد هذه الأمثلة.

هي عبارة عن الإنفيرتر الذي يُستخدم في محطات الطاقة الضخمة، التي تُربط فيها مجموعة كبيرة من الألواح مع إنفيرتر تيار كهربائي ذي قدرة عالية، علماً أنّ ما يميّز هذا النوع من الإنفيرترات الكفاءة العالية للنظام، حيث إنّ الخسائر تكون قليلة؛ لأنّ الخسائر تكون مقتصرة على إنفيرتر واحد.
وتكلفة النظام تكون أقل، لكن من عيوب هذا الإنفيرتر أنّ معالجة قدرة النظام تكون مركّزة في نقطة، أو إنفيرتر واحد؛ أي أنّه في حال حدوث أي خلل في هذا الإنفيرتر، فإنّه يسبّب توقّف كامل للمحطة الشمسية، كما في الشكل (8) المجاور:

هي الإنفيرترات التي تُربط مباشرة بمجموعة من الألواح الشمسية التي تكون مرتبطة معاً على التوالي ⁦(String)⁩، وجاء هذا الإنفيرتر؛ للتغلّب على نقاط ضعف الإنفيرتر المركزي، حيث قسّم النظام الشمسي إلى مجموعة من السلاسل، وبالتالي تكون قوة النظام موزعة؛ أي في حال عطل أحد الإنفيرترات تبقى الإنفيرترات الأخرى في العمل.
وأهم ما يميّز هذا النظام أنّه في حال وقوع ظل على أحد السلاسل لا يؤثّر على السلاسل الأخرى، إضافة إلى أنّها عادة ما تمتلك أكثر من مدخل نقطة ⁦(MPPT)⁩، وبالتالي يزيد من موثوقية النظام الشمسي، كما في الشكل (9) الآتي؛ للمقارنة:

هي إنفيرترات تُربط مع كل لوح شمسي، ثم تُجمّع مخارج جميع الإنفيرترات، وتُربط مع شبكة الكهرباء.
ويُعدّ هذا النظام مكلفاً وأقل كفاءة مقارنة بإنفيرترات السلسلة والإنفيرترات المركزية، علماً أنّ الميزة المهمة لهذا النظام هي عند تعرّض أحد الألواح أو جزء منه للظل، فإنّ الانخفاض في القدرة لا يتناسب مع كامل المصفوفة، إضافة إلى أنّ كل إنفيرتر يعمل عند القدرة القصوى لكل لوح.
ويُعدّ هذا النظام ملائماً للأنظمة ذات القدرات المنخفضة، وألواح القدرات المختلفة، كما في الشكل (10) الآتي: