أنظمة تخزين الطاقة المترابطة تيار متردد مقابل تيار مباشر

إن من المكونات المهمة في استخدام الطاقة المتجددة هي أنظمة تخزين الطاقة، ويُعد أسلوب توصيل البطاريات الخاصة بك بألواح الطاقة الشمسية أمراً مهماً. والخياران الرائجان هما النظام المُترابط مع التيار المتردد والمستمر. ومعرفة الاختلافات بينهما ستساعدك على اختيار الخيار الأفضل لمنزلك أو عملك.

لمحة عامة: ما هي الأنظمة المُترابطة مع التيار المتردد والتيار المستمر؟

ولتسهيل الفهم، فإن الاختلاف يكمن في الطريقة التي تنتقل بها الكهرباء بين الألواح الشمسية والبطاريات ولوحة التوزيع الكهربائية في منزلك.

الطريقة الأكثر مباشرة هي النظام المتصل بتيار مباشر (DC). تنتج الألواح الشمسية الكهرباء على شكل تيار مباشر (DC). يتم نقل هذا الطاقة مباشرة إلى بنك البطاريات الذي يستقبل الطاقة أيضًا على شكل تيار مباشر (DC). عندما تحتاج إلى استخدام هذه الطاقة لتشغيل أجهزة المنزل التي تتطلب تيارًا مترددًا (AC)، يقوم محول (إنفيرتر) بتحويل الطاقة المخزنة من تيار مباشر إلى تيار متردد. تخيل أن هناك خطًا مستقيمًا بين الألواح والبطارية.

الطريقة الأقل مباشرة هي النظام المتصل بتيار متردد (AC). يقوم محول (إنفيرتر) في هذا النظام بتحويل الكهرباء من تيار مباشر (الناتج من الألواح الشمسية) مباشرةً إلى تيار متردد (AC). يمكن للمنزل بعد ذلك استخدام هذه الطاقة. ويمكن توجيه أي طاقة فائضة إلى محول خارجي مخصص يوفر اتصالاً بالبطارية. هذا هو المحول الذي يعيد تحويل الطاقة من تيار متردد إلى تيار مباشر، ومن ثم تخزن. بمجرد أن نحتاج إلى استخدام الطاقة المخزنة، يقوم محول البطارية بتحويل الطاقة المخزنة مرة أخرى إلى تيار متردد.

الاختلافات الرئيسية في التركيب وتصميم النظام

هذا التمييز الأساسي في تعاملهما مع الكهرباء يُسبب فروقات عملية كبيرة.

توصيلات الأسلاك وتركيب العاكس: يتضمن التكوين المتصل بتيار مباشر (DC-coupled) عاكسًا هجينًا واحدًا يكون قادرًا عادةً على تشغيل كل من المصفوفة الشمسية وتخزين البطارية. وغالبًا ما يؤدي ذلك إلى تركيب أبسط في توصيلات الأسلاك. أما التكوين المتصل بتيار متردد (AC-coupled) فيحتاج إلى عاكسين مستقلين؛ أحدهما لخدمة الألواح الشمسية والآخر لخدمة البطارية. وقد يعني ذلك أجزاء إضافية وإجراء تركيب أكثر تعقيدًا.

المرونة: تُعرف الأنظمة المتصلة بتيار متردد (AC-coupled) بمرونتها. فهي قابلة للتركيب بسهولة على أنظمة ألواح شمسية موجودة مسبقًا. وبما أن البطارية لها دائرة تيار متردد خاصة بها، يمكن غالبًا إضافتها إلى النظام الشمسي الحالي مع الحد الأدنى من التدخل فيه. أما أكثر الطرق شيوعًا في تصميم وتركيب الأنظمة المتصلة بتيار مباشر (DC-coupled) فهي تُقدّم كاستثمار واحد ضمن حزمة واحدة.

الكفاءة والصيانة: كلما قمت بالتحويل، بأي اتجاه، من تيار مستمر إلى تيار متردد أو العكس، تضيع كمية صغيرة من الطاقة على شكل حرارة. يتطلب النظام المتصل بتيار مستمر عملية تحويل أقل عند شحن البطاريات، وبتعريف أدق، هو نظام أكثر كفاءة. أما الأنظمة المتصلة بتيار متردد فتمر بعدة عمليات تحويل، مما قد يؤدي إلى تقليل طفيف في الكفاءة العامة. كما يمكن للنظام المتصل بتيار متردد أن يحتوي على نقاط فشل أكثر، نظرًا لاحتوائه على مكونات إضافية (عاكسين).

متى يجب اختيار تخزين متصل بتيار مستمر لتحقيق أقصى أداء؟

على الرغم من أن لكلا النظامين استخداماته، فإن التصميم المتصل بتيار مستمر يكون عادةً الأفضل استخدامه في المواقف التي تكون فيها الأداء والكفاءة هي العوامل الرئيسية.

يُفضَّل الربط المباشر (DC-coupling) من قِبل التركيبات الجديدة، خصوصًا في الأنظمة المستقلة (off-grid). إنها الفعالية المتزايدة التي تتيح لك استغلال المزيد من الطاقة من كل جزء من أشعة الشمس التي تستقبلها الألواح الخاصة بك. هذا الأمر مهم عندما يكون كل كيلوواط ساعة له قيمة، ولا تكون مرتبطًا بالشبكة الكهربائية عالية الجهد.

تجعلك هذه الكفاءة أيضًا أنظمة الربط المباشر (DC-coupled) أكثر ملاءمة للتطبيقات التجارية أو أي ظروف أخرى تكون فيها الغاية هي تقليل هدر الطاقة واستخلاص أكبر قدر ممكن من العائد. كما أن القدرة العالية على احتمال الطاقة الأكبر دون الحاجة إلى ألواح شمسية إضافية قد تؤدي إلى توفير كبير على المدى الطويل.