على الشبكة العاكس يربط الطاقة الشمسية بالشبكة الكهربائية

يعتمد التكامل الواسع النطاق للطاقة الشمسية على الأسطح وعلى نطاق المرافق في الشبكات الكهربائية الحالية بشكل كبير على قطعة أساسية من التكنولوجيا: على الشبكة العاكس . يؤدي هذا الجهاز، المعروف أيضًا باسم العاكس المرتبط بالشبكة، الوظيفة الأساسية المتمثلة في تحويل كهرباء التيار المباشر الناتجة عن الألواح الشمسية إلى تيار متردد متزامن مع شبكة الطاقة العامة. يعد أداء وذكاء العاكس الموجود على الشبكة أمرًا أساسيًا لسلامة وكفاءة واستقرار أنظمة توليد الطاقة الشمسية الموزعة.

في جوهره، يقوم العاكس الموجود على الشبكة بإدارة عملية تحويل الطاقة في اتجاهين. فهو يأخذ طاقة تيار مستمر متغيرة من مجموعة كهروضوئية ويحولها إلى طاقة تيار متردد مستقرة تتوافق مع جهد الشبكة وترددها. وبعيدًا عن هذا التحويل الأساسي، يتضمن العاكس الحديث الموجود على الشبكة إلكترونيات متطورة لضمان "الامتثال للشبكة". فهو يراقب باستمرار شكل موجة التيار المتردد للشبكة. من خلال عملية تسمى تتبع نقطة الطاقة، يقوم العاكس الموجود على الشبكة بضبط الحمل الكهربائي على الألواح الشمسية بشكل مستمر لاستخراج أكبر قدر ممكن من الطاقة في ظل ظروف ضوء الشمس المتغيرة. وهذا يحسن حصاد الطاقة من القدرة الشمسية المثبتة.

الوظيفة الأساسية وغير القابلة للتفاوض لأي عاكس على الشبكة هي السلامة. يجب أن تشمل الحماية ضد الجزر. تقوم هذه الميزة تلقائيًا بفصل النظام الشمسي عن الشبكة في حالة اكتشاف انقطاع التيار الكهربائي. وهذا يمنع العاكس الموجود على الشبكة من تغذية الكهرباء إلى شبكة غير نشطة، مما قد يشكل خطرًا جسيمًا على عمال خطوط المرافق الذين يحاولون إجراء الإصلاحات. تضمن آلية الأمان هذه إيقاف تشغيل أنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة أثناء انقطاع التيار الكهربائي ما لم يتم تهيئتها خصيصًا بخيار الطاقة الاحتياطية.

تغطي تطبيقات العاكس الموجود على الشبكة النطاق الكامل للمنشآت الشمسية المتصلة بالشبكة. بالنسبة للأنظمة السكنية، عادةً ما يتم تثبيت عاكس واحد على الشبكة (غالبًا ما يكون عبارة عن عاكس سلسلة) لإدارة إخراج اللوحات المتعددة. في مزارع الطاقة الشمسية التجارية الكبيرة وعلى نطاق المرافق، يتم نشر وحدات عاكسة متعددة ذات قدرة عالية على الشبكة أو محولات مركزية. تتيح هذه التقنية القياس الصافي، حيث يتم تغذية فائض الطاقة الشمسية الناتجة عن المنزل أو العمل إلى الشبكة، مما يؤدي غالبًا إلى الحصول على أرصدة من شركة المرافق. يعد هذا النموذج الاقتصادي محركًا رئيسيًا لاعتماد الطاقة الشمسية ويعتمد كليًا على قدرات العاكس الموجود على الشبكة.

يعمل التطور التكنولوجي باستمرار على تحسين العاكس الموجود على الشبكة. الاتجاه المهم هو التحرك نحو إلكترونيات الطاقة على مستوى الوحدة، مثل المحولات الدقيقة أو محسنات التيار المستمر المقترنة بسلسلة على عاكس الشبكة. تعمل هذه الحلول على تخفيف فقدان الأداء الذي يمكن أن يحدث عندما تكون بعض اللوحات في السلسلة مظللة أو متسخة، مما يؤدي إلى تحسين إخراج كل لوحة على حدة. علاوة على ذلك، غالبًا ما تتميز نماذج العاكسات الحديثة المتصلة بالشبكة بقدرات اتصال متقدمة، مما يسمح بمراقبة أداء النظام عن بعد، وتسجيل بيانات إنتاج الطاقة، وتحديثات البرامج الثابتة.

دور على الشبكة العاكس يتوسع من محول بسيط إلى جهاز ذكي لإدارة الشبكة. ومن المتوقع أن توفر أنظمة العاكس المستقبلية على الشبكة وظائف دعم محسنة للشبكة، مثل تنظيم الجهد والتردد، للمساعدة في الحفاظ على استقرار الشبكة مع زيادة تغلغل الطاقة المتجددة. نظرًا لأن الطاقة الشمسية أصبحت مصدرًا للطاقة مهيمنًا أكثر من أي وقت مضى، سيظل العاكس الشبكي الذكي والموثوق والفعال هو البوابة التي لا غنى عنها، مما يضمن توصيل الطاقة الشمسية النظيفة بأمان وفعالية إلى المنازل والشركات والشبكة الكهربائية الأوسع.