ظرفیت اینورتر باید از ظرفیت کل پنلها بزرگتر باشد یا کوچکتر باشد؟
اگر در حال طراحی یک سیستم خورشیدی هستید، ممکن است با یک سوال کلیدی روبهرو شوید: بسیاری فکر میکنند انتخاب ظرفیت اینورتر نسبت به نیروگاه خورشیدی باید برابر باشد و ترجیح میدهند ظرفیت AC اینورتر را برابر ظرفیت DC پنلها بگیرند. اما واقعیت این است که در عمل اینورتر معمولاً کوچکتر از آرایه خورشیدی انتخاب میشود. این یک اشتباه نیست، بلکه یک طراحی آگاهانه و بهینهشده از نظر اقتصادی است. در ادامه بیشتر با این موضوع آشنا خواهید شد.
یک سیستم خورشیدی دو شاخص توان مستقل دارد.
الف. ظرفیت DC آرایه خورشیدی
ظرفیت آرایه خورشیدی برابر با مجموع توان نامی همه پنلها در شرایط استاندارد تست (STC) است. مثلاً ۲۰ پنل ۵۰۰ واتی ظرفیت DC برابر ۱۰ کیلوواتپیک دارد.
ب. ظرفیت AC اینورتر
توانی است که اینورتر میتواند بهطور پیوسته در شرایط نامی تولید کند. مثلاً یک اینورتر ۸ کیلوواتی، توان نامی AC آن ۸ کیلووات است.
نسبت این دو توان، همان نسبت DC/AC Ratio است.
DC/AC Ratio = کل آرایههای پنلها DC ظرفیت نامی اینورتر ÷ ظرفیت
بنابراین، یک آرایه ۱۰ کیلوواتپیک با اینورتر ۸ کیلوواتی، نسبت DC/AC برابر ۱.۲۵ دارد.
چرا اینورتر معمولاً باید کوچکتر از پنلها باشد؟
پنلهای خورشیدی در محیط واقعی تقریباً هرگز همزمان به توان نامی خود نمیرسند. توان نامی پنل در شرایط STC یعنی دمای سلول ۲۵ درجه، تابش ۱۰۰۰ وات بر مترمربع، یک مقدار آزمایشگاهی ایدهآل است. اما روی پشتبام واقعی، دمای سلول در ظهر آفتابی به راحتی به ۶۰ تا ۷۰ درجه میرسد. به ازای هر یک درجه افزایش دما، حدود 3 تا 5 درصد توان از دست میرود. گرد و غبار، سایه، تلفات کابل و ناهمسانی پنلها هم اضافه میشود. در نتیجه، خروجی واقعی معمولاً فقط ۷۵ تا ۸۵ درصد توان نامی است. یعنی یک آرایه ۱۰ کیلوواتپیک در بیشتر ساعات کار، فقط ۷ تا ۸.۵ کیلووات واقعی به اینورتر میرساند. اگر اینورتر ۱۰ کیلوواتی نصب کنید، بیشتر وقت در حالت نیمه بارکار میکند و سرمایهتان به هدر میرود.
در مقابل، اگر اینورتر ۸ کیلوواتی بگذارید، در ساعات بیشتری نزدیک ظرفیت کامل خود کار میکند و بازدهی کل سیستم بهتر میشود.
ارتباط ظرفیت اینورتر با فرآیند Clipping
وقتی خروجی DC آرایه از ظرفیت AC اینورتر بیشتر شود، اینورتر بهطور فعال توان خروجی را محدود میکند و انرژی اضافی را میبُرد. به این فرایندClipping میگویند. این فرآیند، فقط در ساعات نزدیک ظهر روزهای آفتابی رخ میدهد. اینورتر با تنظیم نقطه کار MPPT، پنلها را از نقطه حداکثر توان دور میکند تا ورودی DC را در محدوده ظرفیت خود نگه دارد. Clipping یک خرابی نیست، بلکه نتیجه یک طراحی آگاهانه است. یک سیستم با نسبت 1.25، حدود ۲ تا ۳ درصد از انرژی پیک را از دست میدهد، اما در عوض هزینه اینورتر کمتر شده و در ساعات صبح و عصر و روزهای ابری انرژی بیشتری تولید میکند. این معامله معمولاً بهصرفه است.
نسبت DC/AC مناسب چقدر است؟
یک نسبت واحد برای همه وجود ندارد. مقدار بهینه به اقلیم، تعرفه برق و محدودیت شبکه بستگی دارد. به طور مثال، در مناطق مسکونی کوچک (۳ تا ۶ کیلووات) پیشنهاد میشود این نسبت 1.1 تا 1.25 باشد. زیرا، فضای پشتبام محدود است و مصرف شخصی غالب است، پس محافظهکارانهتر بهتر است.
صنعت خورشیدی استرالیا در سالهای اخیر بهطور واضح به سمت نسبتهای بالاتر از 1.3 رفته است، چون ارزش انرژی صبح و عصر بسیار بیشتر از ظهر است.
در مناطق کمتابش یا ابری (مثل شمال اروپا و سیاتل) پیشنهاد میشود، نسبت بین 1.25 تا 1.35 باشد و Clipping تقریباً صفر است.
اگر نسبت DC/AC خیلی بالا انتخاب شود، چه اتفاقی میافتد؟
اول اینکه، اگر این نسبت خیلی بالا باشد، میتواند به باطل شدن گارانتی منجر شود. مثلاً برخی مدلهای هوآوی بهصراحت نسبت DC/AC مؤثر را حداکثر 1.5 اعلام میکنند. فراتر از این مقدار، حتی اگر پارامترهای الکتریکی رد نشوند، ممکن است حق گارانتی از دست برود.
دوم اینکه، جریان اتصال کوتاه (Isc) یک رشته (String) از حد مجاز عبور میکند. وقتی دو رشته موازی روی یک MPPT بسته میشوند، Isc ممکن است از حد مجاز تعریف شده برای اینورتر عبور کند. زیرا، اختلاف ظرفیتی زیادی بین اینورتر و پنلهای DC وجود دارد. نتیجه اینکه اینورتر ممکن است سال سوم خراب شود و سازنده حق رد گارانتی داشته باشد.
جمعبندی
انتخاب ظرفیت اینورتر نسبت به نیروگاه خورشیدی با کمتر گرفتن ظرفیت اینورتر یک روش بهینه اقتصادی است. زیرا، پنلها در محیط واقعی به ندرت به توان کامل میرسند. برای اکثر پروژههای مسکونی و تجاری متصل به شبکه نسبت DC/AC بین 1.15 تا 1.30 یک محدوده اثباتشده و منطقی است. انتخاب دقیق این مقدار به اقلیم، جهت، ساختار تعرفه و محدودیت شبکه شما بستگی دارد.
بنابراین، اجازه ندهید اینورتر در ذهنتان روی نسبت 1.0 قفل شود. این یعنی دارید برای یک سناریوی پیک که تقریباً هرگز رخ نمیدهد، پول میپردازید.