تمامی قیمتهای سایت بروز میباشد
وقتی پای طراحی یک سیستم برق خورشیدی مستقل از شبکه (Off-Grid) به میان میآید، مدیریت قطعات و سیمکشیها یکی از چالشهای اصلی طراحان و نصابهاست. تا چند سال پیش، برای راهاندازی چنین سیستمی باید یک شارژکنترلر برای مدیریت باتریها و یک اینورتر برای تبدیل برق تهیه میکردیم. اما حالا تجهیز یکپارچهای به نام سانورتر (Sunverter) این معادله را تغییر داده است.
در این مقاله، به عنوان یک طراح سیستمهای خورشیدی، میخواهم دقیقاً کالبدشکافی کنم که سانورتر چیست، چه فرقی با اینورترهای معمولی دارد و در چه پروژههایی باید سراغ آن برویم.
سانورتر در واقع قلب تپنده و مغز متفکر سیستمهای خورشیدی جدا از شبکه است. اگر بخواهم خیلی شفاف بگویم، سانورتر یک دستگاه ترکیبی (All-in-One) است که دو قطعه حیاتی یعنی «شارژکنترلر خورشیدی» و «اینورتر» را زیر یک سقف جمع کرده است.
نام سانورتر (Sunverter) ترکیبی از دو کلمه Sun (خورشید) و Inverter (مبدل) است. وظیفه اصلی این دستگاه این است که همزمان جریان تولیدی پنلها را مدیریت کرده و باتریها را با ولتاژ استاندارد شارژ کند، و از طرف دیگر، برق ذخیره شده در باتری (DC) را به برق قابل استفاده برای وسایل برقی خانه (AC) تبدیل کند. ترکیب این دو وظیفه در یک شاسی باعث میشود فضای کمتری اشغال شود، خطای انسانی در سیمکشی کاهش یابد و راندمان کلی سیستم بالا برود.
برای درک نحوه کارکرد سانورتر، بیایید مسیر حرکت انرژی را در یک سیستم خورشیدی مرور کنیم.
زمانی که نور خورشید به پنلها میتابد، برق مستقیم (DC) تولید میشود. این برق خام است و نوسان دارد. سانورتر در خط مقدم، این برق را دریافت میکند. بخش شارژکنترلرِ داخلی سانورتر (که معمولاً از تکنولوژی پیشرفته MPPT بهره میبرد)، این نوسانات را گرفته و ولتاژ را دقیقاً روی عددی تنظیم میکند که برای شارژ ایمن باتریها نیاز است.
حالا ما یک بانک باتری پر انرژی داریم. وقتی شما کلید لامپ را میزنید یا یخچال روشن میشود، بخش دوم دستگاه یعنی اینورتر وارد عمل میشود. اینورتر برق مستقیم باتری را میگیرد و آن را به برق متناوب ۲۲۰ ولت شهری تبدیل میکند.
نکته جالب اینجاست که سانورترهای هوشمند امروزی، قابلیت اتصال به موتور برق یا برق شهر را هم دارند. یعنی اگر چند روز ابری پشت سر هم داشته باشیم و باتریها خالی شوند، سانورتر به صورت خودکار منبع ورودی را روی موتور برق سوئیچ میکند تا باتریها شارژ شوند و برق مصرفی قطع نشود.
بیشترین سوالی که در پروژهها پرسیده میشود این است که آیا سانورتر همان اینورتر است؟ پاسخ کوتاه خیر است. اینورتر فقط یک وظیفه دارد: تبدیل برق DC به AC. اما سانورتر یک سیستم مدیریت یکپارچه است. که علاوه بر تبدیل برق وظیفه شارژ باتری و مدیریت بین تولید، مصرف و شارژ را انجام میدهد.
برای درک بهتر این تفاوتها، جدول زیر را طراحی کردهام:
اگر بخواهیم سانورترها را بر اساس فناوری ساخت آنها دسته بندی کنیم، میتوان این دستهبندی را بر اساس تکنولوژی شارژ و یا شکل موج خروجی انجام داد؛ اما از دید حرفهای تر، من همیشه سانورترها را بر اساس تکنولوژی شارژ داخلیشان میسنجم:
در سانورترهای مجهز به PWM (Pulse Width Modulation)، ولتاژ پنل خورشیدی در هنگام شارژ به محدوده ولتاژ باتری نزدیک میشود. در نتیجه، کنترلر PWM عملاً نمیتواند از تمام ظرفیت توان قابل دسترس پنل، مخصوصا زمانی که ولتاژ کاری پنل بهطور محسوسی بالاتر از ولتاژ باتری باشد، استفاده کند.
این کنترلرها به دلیل سادگی مدار آنها، قیمت پایینتر و سهولت طراحی همچنان در برخی سیستمهای خورشیدی کوچک کاربرد دارد. مثلا در روشناییهای خورشیدی یا دوربین ها چون قیمت نهایی اهمیت بالایی دارد و هدر رفتن توان مشکل جدی ایجاد نمیکند، استفاده از PWM میتواند از نظر اقتصادی قابل توجیه باشد؛ البته به شرط آنکه مشخصات پنل، باتری و کنترلر با یکدیگر سازگار باشند.
یکی از محدودیتهای مهم PWM این است که توان قابل استخراج از پنل به شرایط کاری و اختلاف ولتاژ پنل و باتری وابسته است. بنابراین، در سیستمهایی که فضای نصب پنل محدود است یا قرار است از حداکثر ظرفیت تولید انرژی استفاده شود، PWM معمولاً انتخاب بهینهای نیست.
۲. سانورترهای MPPT:
در مدلهایی که از تکنولوژی MPPT (Maximum Power Point Tracking) استفاده میکنند، شارژ کنترلر بهصورت مداوم نقطهای از منحنی ولتاژ–جریان پنل را که بیشترین توان در آن تولید میشود، شناسایی میکند و ولتاژ و جریان را روی آن تنظیم میکند تا بیشترین توان از پنل استخراج شود. سپس با استفاده از مبدل الکترونیکی، جریان و ولتاژ را متناسب با نیاز باتری تنظیم کرده و به باتری، تحویل میدهد.
مزیت اصلی MPPT این است که پنلها الزاماً مجبور نیستند در ولتاژ باتری کار کنند. به همین دلیل میتوان آرایه خورشیدی را در ولتاژی بالاتر از ولتاژ بانک باتری طراحی کرد و بخش بیشتری از توان واقعی پنل را در اختیار سیستم قرار داد. این موضوع بهخصوص در شرایطی که دمای محیط پایینتر است، طول کابلها زیاد است یا ولتاژ کاری آرایه فاصله قابل توجهی با ولتاژ باتری دارد، اهمیت بیشتری پیدا میکند.
به همین دلیل، برای سیستمهای خورشیدی خانگی، ویلاها، سیستمهای دارای پمپ آب، یخچال، تجهیزات الکترونیکی و سامانههایی که بهرهبرداری حداکثری از ظرفیت پنل اهمیت دارد، سانورترهای دارای MPPT معمولاً گزینه حرفهایتر و کارآمدتری هستند.


در بازار تجهیزات خورشیدی اما سانورتر را بیشتر بر اساس نوع کاربری دسته بندی میکنند که البته یک خطای مصطلح دارد.
سانورتر آفگرید (Off-Grid) برای سیستمهای مستقل از شبکه طراحی شده است. این مدل به باتری نیاز دارد و انرژی تولیدی پنلها را برای شارژ باتری و استفاده در لحظه مدیریت میکند. در ساعات نبود خورشید نیز انرژی ذخیره شده در باتریها را به مدار وارد میکند. سانورتر آفگرید گزینه مناسبی برای ویلاهای خارج از شبکه، کانکسها، تجهیزات مخابراتی و سامانههای مستقل از شبکه است.
سانورتر آنگرید (On-Grid) مستقیماً با شبکه برق کار میکند و معمولاً باتری ندارد. در این سیستم برق تولیدشده توسط پنلها برای تأمین مصرف ساختمان استفاده میشود و در صورت وجود شرایط و مجوز لازم، مازاد آن به شبکه برق فروخته میشود. نکته مهمی که در سیستمهای آنگرید وجود دارد، این است که هنگام قطعی برق به دلیل الزامات حفاظت ضدجزیرهای (Anti-Islanding) سیستم آنگرید هم قطع میشود.
در اینجا اما یک نکته وجود دارد؛ سانورتر آنگرید در واقع یک اینورتر خورشیدی است ولی در بازار تجهیزات خورشیدی ایران این اشتباه مصطلح به وجود آمده که به اینورترهای خورشیدی سانورتر آنگرید میگویند در حالی که این دستگاهها فقط اینورتر هستند و چون به باتری متصل نمیشوند اساسا شارژ کنترلر ندارند.
سانورتر هیبریدی (Hybrid) قابلیت مدیریت همزمان پنل خورشیدی، باتری و شبکه برق را دارد و در برخی مدلها از ژنراتور نیز پشتیبانی میکند. مزیت اصلی آن، امکان ذخیره انرژی و تأمین برق پشتیبان در زمان قطعی شبکه است. به همین دلیل برای ساختمانهای مسکونی، ویلاها و پروژههایی که هم به شبکه متصل هستند و هم به برق اضطراری نیاز دارند، گزینهای انعطافپذیر محسوب میشود.
هنگام خرید سانورتر خورشیدی، نکات و ملاحظات خاصی وجود دارند که باید به آنها توجه کنید. بعضی از انها اجباری هستند و مستقیما به نوع باتری و پنل خورشیدی شما مرتبط اند، مانند جریان خروجی و ورودی سانورتر. بعضی دیگر نیز به صورت اختیاری هستند که به انتخاب شما می توانند تغییر کنند، مانند سیستم های هوشمند و حفاظت. این موارد را یکی یکی بررسی می کنیم تا هنگام خرید به مشکل بر نخورید و اطلاعات کافی داشته باشید.
در کل هنگام انتخاب سانورتر، باتری خورشیدی و پنل خورشیدی باید دقت داشته باشید که آنها با هم قابل استفاده باشند.
توان خروجی، درواقع مقدار برقی است که دستگاه سانورتر می تواند برای دستگاه های متصل فراهم کند. قبل از خرید، باید مقدار باری که قصد دارید بر روی سانورتر قرار دهید را به وات، کیلووات یا کاوا تخمین بزنید. بعد بر آن اساس سانورتری تهیه کنید که توان خروجی آن برابر یا بزرگ تر از توان مصرفی شما باشد.
توانی که مستقیما به باتری مربوط است. هر سانورتر یک توان معلوم برای باتری هایش دارد، که باید برای انتخاب باتری در نظر گرفته شود. درصورت ملاحظات نا کافی و یا نا دقیق، دستگاه های متصل، باتری ها، و یا خود سانورتر ممکن است آسیب ببینند.
این توان، توانی است که سانورتر با ان باتری ها را شارژ می کند. دستگاه از برق خورشیدی، موتور برق یا برق شهری برای شارژ کردن باتری ها استفاده می کند. و در این مورد هم باید به انتخاب سانورتر و باتری های خورشیدی دقت کنید تا مشکلی پیش نهآید.