اینورتر متصل به شبکه چیست و چگونه کار می کند؟ - تک اینورتر

اینورتر متصل به شبکه، که به آن اینورتر آنگرید نیز گفته می‌شود، دستگاهی است که وظیفه‌اش تبدیل شکل موج و سطح ولتاژ تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی به فرمت مناسب برای شبکه برق شهری و برق فشار قوی است. این دستگاه معمولاً در خروجی یک نیروگاه خورشیدی نصب می‌شود، بین تابلو برق DC و تابلو برق AC. ورودی اینورتر معمولاً شامل یک یا چند استرینگ است که به آرایه‌هایی از پنل‌های خورشیدی متصل می‌گردند. خروجی اینورترها در توان‌های پایین معمولاً به صورت تکفاز و در توان‌های بالا به صورت سه فاز با فرکانس 50 هرتز است. در نیروگاه‌های کوچک، برق تولیدی به‌طور مستقیم به شبکه برق شهری متصل می‌شود، در حالی که در نیروگاه‌های بزرگ‌تر، انتقال برق به شبکه فشار قوی از طریق ترانسفورماتور افزاینده انجام می‌شود. این فرایند به بهینه‌سازی استفاده از انرژی خورشیدی کمک کرده و کارایی سیستم‌های تولید برق تجدیدپذیر را افزایش می‌دهد. در ادامه با تک اینورتر همراه باشید تا اطلاعات بیشتری در مورد اینورتر متصل به شبکه به شما بدهیم.

آشنایی با اینورتر متصل به شبکه یا آنگرید – تک اینورتر

اینورترهای متصل به شبکه، که به آن‌ها اینورترهای آن گرید نیز گفته می‌شود، برای عملکرد مناسب خود نیازمند اتصال به شبکه برق سراسری هستند. این دستگاه‌ها به عنوان واسط بین پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی و شبکه برق عمل می‌کنند و انرژی تولید شده توسط این منابع را به شبکه ملی منتقل می‌نمایند. این اینورترها قادر به تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) هستند و شکل موج خروجی آن‌ها سینوسی خالص است. همچنین، این دستگاه‌ها می‌توانند با سیستم شبکه برق همگام شوند.

در واقع، اینورترهای آن گرید جریان DC تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی یا توربین‌های بادی را به جریان AC تبدیل کرده و به شبکه برق وارد می‌سازند. از آنجا که میزان تابش خورشید و سرعت باد متغیر است، جریان ورودی به این اینورترها نیز ثابت نیست. این نوع اینورترها معمولاً در نیروگاه‌های کوچک و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند و مشترکانی که با این سیستم برق تولید می‌کنند، به ازای حجم تولید برق خود از شرکت برق دستمزد دریافت می‌کنند.

لازم به ذکر است که برق تولید شده باید دارای فرکانس و ولتاژ مشابه با برق شهری باشد، که معمولاً بین 50 تا 60 هرتز است و همچنین ولتاژ خروجی اینورتر باید به شبکه متصل شده، بدون اختلاف فاز باشد. به عنوان مثال، اگر ولتاژ خروجی اینورتر 220 ولت باشد، به شبکه تک فاز و اگر ولتاژ آن 380 یا 400 ولت باشد، به شبکه سه فاز متصل خواهد شد. در کل اینورتر های متصل به شبکه سه نوع اصلی دارند:

• تک فاز: دارای ولتاژ خروجی بین 120 تا 600 ولت
• سه فاز: دارای ولتاژ خروجی بین 300 تا 1000 ولت
• سانترال: نوعی اینورتر سه فاز با توان خروجی 500 وات به بالا که بیشتر برای مزرعه های خورشیدی به کار می روند.

راندمان اینورترهای متصل به شبکه بین 94 تا 96 درصد متغیر است. به عبارت دیگر، اگر 100 وات برق به این دستگاه‌ها وارد شود، بین 94 تا 96 وات به عنوان خروجی قابل استفاده خواهند بود و مابقی انرژی به صورت هدر رفت می‌شود. یکی از نکات حائز اهمیت در زمینه ایمنی این است که در صورت قطع برق شهری، خروجی این اینورترها نیز متوقف می‌گردد. این ویژگی به طرز قابل توجهی از خطر برق‌گرفتگی برای کارگرانی که در حال تعمیر و نگهداری سیستم‌های برق‌رسانی هستند، جلوگیری می‌کند. در واقع، این مکانیزم ایمنی به عنوان یک تدبیر مهم در طراحی اینورترها به شمار می‌آید که به حفظ جان افراد و افزایش امنیت در زمان کار با سیستم‌های برقی کمک می‌کند.

دلیل استفاده از اینورتر در نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتاییک – تک اینورتر

در مجموع، انرژی الکتریکی به دو نوع اصلی تقسیم می‌شود: برق مستقیم (DC) و برق متناوب (AC). نوع برقی که در منازل استفاده می‌شود، عموماً از نوع AC است و به همین دلیل دستگاه‌های برقی خانگی نیز به همین نوع انرژی متکی هستند. این امر نشان‌دهنده این است که شبکه سراسری برق نیز بر پایه AC عمل می‌کند. در مقابل، انرژی تولیدی توسط پنل‌های خورشیدی به شکل DC است و نمی‌توان آن را به طور مستقیم به شبکه برق متصل کرد، زیرا شبکه برقی که در دسترس ماست، از نوع AC می‌باشد. بنابراین، برای اینکه انرژی تولیدی پنل‌های خورشیدی بتواند به شبکه برق متصل شود، نیاز به تبدیل آن به برق AC وجود دارد. این فرآیند تبدیل به عهده اینورتر خورشیدی است که نقش مهمی در این زمینه ایفا می‌کند. اینورترها به ما این امکان را می‌دهند که از انرژی خورشیدی به طور مؤثر و بهینه استفاده کنیم و در عین حال آن را با استانداردهای شبکه برق هماهنگ نماییم.

اینورتر متصل به شبکه چگونه کار می کند؟ - تک اینورتر

اینورترهای متصل به شبکه وظیفه تبدیل توان DC به AC را بر عهده دارند و قادرند این انرژی تولیدشده را به شبکه برق ملی ارائه دهند. فرکانس خروجی این اینورترها باید با فرکانس برق شهری (۵۰ یا ۶۰ هرتز) مطابقت داشته باشد و همچنین باید توجه داشت که ولتاژ خروجی اینورتر با ولتاژ شبکه هیچگونه اختلاف فازی نداشته باشد. به علاوه، ولتاژ اینورتر و شبکه باید در سطح یکسانی قرار گیرند. برای اطمینان از همخوانی این پارامترها، درون اینورترها سنسورهای متعددی تعبیه شده است.

این نوع اینورترها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که در صورت قطع برق شبکه سراسری، تولید برق آنها نیز متوقف شود، که این ویژگی به عنوان یک استاندارد ایمنی محسوب می‌شود. برای مثال، در زمان قطع برق به منظور تعمیرات، اینورتر باید به‌طور خودکار خاموش شود تا از بروز خطرات احتمالی برای تکنسین‌ها جلوگیری گردد. اینورترهای متصل به شبکه به ساکنان واحدهای مسکونی این امکان را می‌دهند که علاوه بر تولید انرژی تجدیدپذیر، در مواقعی که تولید برق خورشیدی ممکن نیست (مانند شب)، نیازهای انرژی خود را از شبکه سراسری تأمین کنند و از داشتن باتری‌های ذخیره‌سازی بی‌نیاز باشند. این ویژگی‌ها، بهره‌وری از انرژی خورشیدی را در کنار ایمنی و راحتی استفاده به حداکثر می‌رساند.

تفاوت اینورتر متصل به شبکه با اینورتر جدا از شبکه – تک اینورتر

حالا که می دانیم اینورتر متصل به شبکه چیست بهتر است درباره تفاوت آن با اینورتر جدا از شبکه هم صحبت کنیم. از جمله مهم ترین تفاوت های این اینورتر ها و اینورتر جدا از آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اینورتر های متصل به شبکه نیازی به باتری ندارند اما اینورتر های جدا از شبکه نیاز به باتری دارند و به صورت پیوسته، بدون قطعی کار می‌کنند.
• اینورتر های متصل به شبکه حتماً باید در مکانی که برق شهری هست کار کنند و در شب، خروجی ندارند.
• این اینورتر ها شکل موج سینوسی خالص دارند اما شکل موج در اینورتر های جدا از شبکه می تواند سینوسی یا شبه سینوسی باشد.
• اینورتر های متصل به شبکه معمولاً در سیستم های بزرگ تولید برق استفاده می شوند اما اینورتر های جدا از شبکه در سیستم های کوچک مثل خودرو ها بکار می‌روند.
• اینورتر های متصل به شبکه، بر خلاف نوع منفصل از شبکه آن معمولا گران قیمت هستند.
• می توان از اینورتر های جدا از شبکه در کاربرد های خانگی استفاده کرد اما راه اندازی آن ها به دلیل اقلام و تجهیزات جانبی مثل باتری، کنترلر و غیره دشوار تر است.

سخن پایانی

اینورترهای خورشیدی از نوع On-Grid به سیستم برق شهری متصل می‌شوند و انرژی خورشیدی تولید شده را به برق AC تبدیل می‌کنند. این نوع اینورتر قادر است موج سینوسی خالصی تولید کند که با شکل موج تولیدی توسط شبکه برق همخوانی دارد. طراحی این اینورترها به گونه‌ای است که در صورت بروز قطع برق، به طور خودکار خاموش می‌شوند تا ایمنی را تضمین کنند. به همین دلیل، در مواقعی که شبکه برق غیرفعال است، اینورتر On-Grid نمی‌تواند برق اضطراری فراهم کند. این ویژگی باعث می‌شود که این دستگاه‌ها به عنوان یک منبع تأمین برق در زمان اضطراری کارایی نداشته باشند، که از یک سو مزیت ایمنی را به همراه دارد و از سوی دیگر محدودیتی برای تأمین برق در شرایط خاص ایجاد می‌کند.