انرژی های تجدیدپذیر, مصرف انرژی

سانورتر چیست؟ تفاوت آن با اینورتر خورشیدی

سانورتر چیست

سانورتر چیست؟

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 قلب سیستم برق خورشیدی

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.

سانورتر چه می‌کند؟

سانورتر چگونه کار می‌کند؟

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.

نحوه عملکرد سانورتر

تفاوت سانورتر و اینورتر

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:

ویژگی

اینورتر

سانورتر

وظیفه اصلی

فقط تبدیل برق DC به AC

کنترل شارژ باتری + تبدیل برق DC به AC

نیاز به قطعه جانبی

به شارژکنترلر مجزا نیاز دارد

نیازی به شارژکنترلر ندارد (داخلی است)

نوع سیستم

متصل به شبکه (On-Grid) و جدا از شبکه

مخصوص سیستم‌های جدا از شبکه (Off-Grid)

سیم‌کشی

پیچیده‌تر (کابل‌کشی بین شارژر و اینورتر)

ساده و تمیز (پلاگ اند پلی تر)

هزینه تمام شده

خرید جداگانه قطعات معمولاً گران‌تر است

مقرون‌به‌صرفه‌تر برای سیستم‌های کوچک و متوسط

کاربرد اصلی

نیروگاه‌های بزرگ و سیستم‌های تزریق به شبکه

ویلاها، خانه‌های باغی و سیستم‌های مستقل

انواع سانورتر

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:

انواع سانورتر بر اساس تکنولوژی شارژ کنترلر

۱. سانورترهای PWM:

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.

سانورتر mppt
سانورتر pwm

در بازار تجهیزات خورشیدی اما سانورتر را بیشتر بر اساس نوع کاربری دسته بندی می‌کنند که البته یک خطای مصطلح دارد.

انواع سانورتر بر اساس کاربرد

۱. سانورتر آفگرید (Off-Grid):

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.

۲. سانورتر آنگرید (On-Grid):

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.

۲. سانورتر هیبریدی (Hybrid):

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.

ویژگی

آفگرید

آنگرید

هیبرید

اتصال به شبکه

ندارد

دارد

دارد

نیاز به باتری

ضروری

ندارد

دارد

برق پشتیبان هنگام قطعی شبکه

بله

خیر

بله

هزینه اولیه

متوسط

پایین تر

بالاتر

کاربرد اصلی

سیستم‌های مستقل از شبکه

کاهش مصرف و تولید برق متصل به شبکه

اتصال همزمان به شبکه و تامین برق اضطراری

راهنمای خرید سانورتر

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

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. 

توان ورودی (DC یا مستقیم از باتری به وسایل)

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.

توان ورودی (AC یا مستقیم به باتری)

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.

باتری های خورشیدی مناسب سانورتر:

باتری لیتیومی مارسریوا (MARSRIVA) 5.22 کیلووات مدل MR-LFP48-100-WMD

برند
ولتاژ (V)
ظرفیت (Ah)
ظرفیت (Wh)5220 وات ساعت
چرخه عمر مفید6000 چرخه در 25 درجه سانتی گراد
حداکثر جریان شارژ100 آمپر
حداکثر جریان دشارژ100 آمپر
پورت ارتباطیCAN2.0, RS232, RS485
قابلیت موازی سازیبله، تا 15 باتری
نوع نصبایستاده, دیواری
دمای کاری استاندارد0-55 درجه سانتی گراد

باتری لیتیومی ماست (MUST) 5 کیلووات مدل LP16-48100

برند
ولتاژ (V)
ظرفیت (Ah)
ظرفیت (Wh)5120 وات ساعت
چرخه عمر مفید6000 چرخه در 25 درجه سانتی گراد
حداکثر جریان شارژ100 آمپر
حداکثر جریان دشارژ100 آمپر
پورت ارتباطیCAN2.0, RS232, RS485
قابلیت موازی سازیبله، تا 15 باتری
نوع نصبایستاده, دیواری
دمای کاری استاندارد0-55 درجه سانتی گراد

باتری لیتیومی گرووات (GROWATT) 5 کیلووات مدل Hope 5.0L-B1

ولتاژ (V)
برند
ظرفیت (Ah)
ظرفیت (Wh)5120 وات ساعت
چرخه عمر مفید6000 چرخه در 25 درجه سانتی گراد
حداکثر جریان شارژ100 آمپر
حداکثر جریان دشارژ100 آمپر
پورت ارتباطیCAN2.0, RS485
قابلیت موازی سازیبله، تا 48 باتری
نوع نصبدیواری, رکمونت
دمای کاری استاندارد0-55 درجه سانتی گراد

پر فروش‌ترین سانورترها

سانورتر هیبرید مارسریوا مدل MR-SPF6.5K-LP1-TL20E ظرفیت 6.5 کیلووات

وزن21.5 کیلوگرم
ابعاد550 × 465 × 150 سانتیمتر
توان نامی12 کیلووات
توان لحظه ای12 کیلووات
قابلیت موازی سازیبله، تا 9 دستگاه
تعداد MPPT2
حداکثر جریان شارژ خورشیدی250 آمپر
بازه ولتاژ کاری80VDC ~ 480VDC
ولتاژ باتری48 ولت
سازگار با باتریاسیدی, لیتیومی
ولتاژ خروجی230 ولت
شکل موج خروجیPure Sine Wave (موج سینوسی خالص)
راندمان95.5 درصد
دمای کاری استاندارد10- تا 50 درجه سانتی گراد

سانورتر هیبرید گرووات مدل SPE12000 ES ظرفیت 12 کیلووات

وزن21.5 کیلوگرم
ابعاد550 × 465 × 150 سانتیمتر
توان نامی12 کیلووات
توان لحظه ای12 کیلووات
قابلیت موازی سازیبله، تا 9 دستگاه
تعداد MPPT2
حداکثر جریان شارژ خورشیدی250 آمپر
بازه ولتاژ کاری80VDC ~ 480VDC
ولتاژ باتری48 ولت
سازگار با باتریاسیدی, لیتیومی
ولتاژ خروجی230 ولت
شکل موج خروجیPure Sine Wave (موج سینوسی خالص)
راندمان95.5 درصد
دمای کاری استاندارد10- تا 50 درجه سانتی گراد

سانورتر آفگرید گرووات مدل SPF3000TL HVM-24 ظرفیت 3 کیلووات

وزن8 کیلوگرم
ابعاد400 × 315 × 130 سانتیمتر
توان نامی3 کیلووات
توان لحظه ای6 کیلووات
قابلیت موازی سازیخیر
تعداد MPPT1
حداکثر جریان شارژ خورشیدی80 آمپر
بازه ولتاژ کاری30VDC ~ 80VDC
ولتاژ باتری24 ولت
سازگار با باتریاسیدی, لیتیومی
ولتاژ خروجی230 ولت
شکل موج خروجیPure Sine Wave (موج سینوسی خالص)
راندمان93 درصد
دمای کاری استاندارد0-55 درجه سانتی گراد

2 دیدگاه درباره “سانورتر چیست؟ تفاوت آن با اینورتر خورشیدی

  1. مهدی گفت:

    سلام این سیستم حالت ups هم داره یا خیر؟
    مثلا با قطع برق شهر(در صورت نداشتن پنل خورشیدی در ورودی سانورتر) در صدم ثانیه از باطری تغذیه میکنه.؟؟

    1. مهدی شفیعی گفت:

      سلام و درود. سانورتر هایی وجود دارند که عملکردی شبیه یو پی اس دارند. اما نرخ تاخیر نسبتا بالایی دارند و بیشتر شبیه یو پی اس لاین اینتراکتیو عمل می کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *