ما هو اقتران التيار المتردد للبطارية؟

مع ازدياد شيوع أنظمة تخزين الطاقة في التطبيقات السكنية والتجارية والصناعية، بدأ المزيد من المستخدمين في التركيز على سؤال يبدو أساسيًا ولكنه بالغ الأهمية: كيف يتم دمج البطارية بالضبط في نظام الطاقة الشمسية؟

في مشاريع العالم الحقيقي، البطارية ليست شيئًا يمكن ببساطة “توصيله واستخدامه”. فالطريقة التي تتصل بها مع الألواح الشمسية والمحولات وشبكة المرافق تؤثر بشكل مباشر على مرونة النظام وكفاءته الإجمالية وسهولة التوسع المستقبلي. من بين البنى المتاحة، يعد اقتران البطارية بالتيار المتردد أحد أكثر الحلول المعتمدة والمقبولة على نطاق واسع اليوم.

يحدد اقتران التيار المتردد ما إذا كانت البطارية موصلة على جانب التيار المتردد أو جانب التيار المستمر من النظام، وكذلك كيفية تحويل الطاقة الكهربائية أثناء الشحن والتفريغ. لا يساعد فهم هذا المفهوم في تحديد ما إذا كان اقتران التيار المتردد مناسبًا لمشروعك فحسب، بل يتيح أيضًا إجراء مقارنة أكثر استنارة بين اقتران التيار المتردد واقتران التيار المستمر.

في الأقسام التالية، سنشرح في الأقسام التالية ما هو اقتران البطارية بالتيار المتردد، وكيف يعمل، وكيف يختلف عن اقتران التيار المستمر، والتطبيقات الأنسب له، مما يساعدك على اتخاذ قرار أكثر وضوحًا وموثوقية.

ما هو اقتران التيار المتردد بالبطارية؟

يشير اقتران البطارية بالتيار المتردد إلى بنية نظام يتم فيه توصيل البطارية بجانب التيار المتردد في نظام الطاقة الشمسية أو نظام الطاقة من خلال عاكس مخصص لتخزين الطاقة.

ببساطة، يعمل النظام الكهروضوئي ونظام تخزين الطاقة بشكل مستقل ولكنهما متصلان بنفس ناقل التيار المتردد. لا يتم توصيل البطارية مباشرة بجانب التيار المستمر من وحدات الطاقة الشمسية؛ وبدلاً من ذلك، يتم شحنها وتفريغها عبر طاقة التيار المتردد.

وبسبب هذه البنية “المنفصلة”، فإن اقتران التيار المتردد شائع بشكل خاص في التطبيقات التي تتطلب مرونة عالية في النظام، خاصة عند إضافة البطاريات إلى تركيبات الطاقة الشمسية الحالية في مرحلة لاحقة.

كيف يعمل اقتران التيار المتردد بالبطارية؟

إن فهم كيفية عمل اقتران التيار المتردد يعني بشكل أساسي متابعة تدفق الكهرباء عبر النظام، والتي يمكن تقسيمها إلى عملية الشحن وعملية التفريغ.

عملية الشحن

أ) يتم تحويل طاقة التيار المستمر المولدة من الوحدات الشمسية أو مصادر التيار المستمر الأخرى أولاً إلى طاقة تيار متردد بواسطة العاكس الكهروضوئي.
ب) تتدفق طاقة التيار المتردد المحولة إلى ناقل التيار المتردد وتستخدم أولاً لتزويد الأحمال المحلية، وتلبية الطلب على الكهرباء في الوقت الفعلي.
ج) عندما يكون هناك طاقة فائضة في ناقل التيار المتردد، يتم تحويل طاقة التيار المتردد الزائدة إلى تيار مستمر بواسطة عاكس تخزين الطاقة وتخزينها في البطارية.

عملية التفريغ

أ) عند الحاجة إلى طاقة البطارية، يتم تحويل طاقة التيار المستمر المخزنة في البطارية إلى طاقة تيار متردد بواسطة عاكس التخزين (DC → AC).
ب) يمكن بعد ذلك توفير طاقة التيار المتردد المحولة مباشرةً إلى الأحمال المحلية أو تغذية الشبكة لإمداد الكهرباء أو لتجارة الطاقة.

ومن خلال هذا التنسيق، يتم تحقيق التحويل ثنائي الاتجاه بين التيار المستمر والتيار المتردد، مما يسمح للبطارية بالاتصال بسلاسة مع شبكات التيار المتردد أو أحمال التيار المتردد وإجراء عمليات شحن وتفريغ مرنة.

إيجابيات وسلبيات اقتران البطارية بالتيار المتردد

مثل أي بنية نظام، فإن اقتران التيار المتردد له مزايا وقيود على حد سواء، والتي يجب تقييمها بناءً على سيناريوهات تطبيق محددة.

المزايا

مرونة عالية

يعمل نظام تخزين الطاقة بالتوازي مع النظام الكهروضوئي أو الشبكة على جانب التيار المتردد، مما يتيح التشغيل المستقل والمنسق. في حالة انقطاع الشبكة، يمكن للنظام التحول بسرعة إلى وضع خارج الشبكة لتزويد الأحمال الحرجة بالطاقة.

التوافق القوي

تندمج الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد بسلاسة مع شبكات أو معدات التيار المتردد الموجودة، وعادةً دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة في النظام. وهي تدعم توليفات من المحولات الكهروضوئية وأجهزة التخزين من مختلف العلامات التجارية والموديلات.

قابلية توسع ممتازة

اقتران التيار المتردد مثالي لإضافة البطاريات إلى الأنظمة الكهروضوئية الحالية. فهو غير مقيّد بتصنيف طاقة جهاز واحد ويسمح بالتوسع التدريجي في السعة الشمسية أو تخزين البطاريات لتلبية متطلبات الطاقة في المستقبل.

العيوب

كفاءة طاقة أقل نسبيًا

يجب أن تخضع الطاقة الشمسية لعمليتي تحويل - تيار مستمر ← تيار متردد ← تيار مستمر - قبل تخزينها في البطارية. يؤدي كل تحويل إلى خسائر، مما يؤدي إلى كفاءة إجمالية أقل مقارنةً بالأنظمة المقترنة بالتيار المستمر.

ارتفاع تكلفة الأجهزة

يلزم وجود عاكس إضافي لتخزين الطاقة، مما يزيد من التكاليف الإجمالية للمعدات.

متطلبات مساحة أكبر

يؤدي المزيد من المعدات إلى زيادة المتطلبات من المساحة، مما يفرض متطلبات أعلى على ظروف الموقع وتخطيط النظام.

وتكمن الميزة الرئيسية لأنظمة البطاريات الشمسية المقترنة بالتيار المتردد في سهولة تركيبها واستثمارها الأولي الأقل نسبياً.

بالإضافة إلى ذلك، في الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد، يمكن لكل من الألواح الشمسية وشبكة المرافق شحن البطارية. وحتى عندما يكون توليد الطاقة الشمسية غير كافٍ، يمكن شحن البطارية من الشبكة، مما يحسّن من توافر النظام بشكل عام.

اقتران التيار المتردد مقابل اقتران التيار المستمر

في الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر، تتدفق طاقة التيار المستمر من الألواح الشمسية مباشرة إلى عاكس التخزين. يتم تحويل جزء من الطاقة إلى تيار متردد للأحمال المحلية أو لتصدير الشبكة، بينما يقوم الجزء المتبقي بشحن البطارية مباشرة أو من خلال محول التيار المستمر-التناوب.

عنصر المقارنة	اقتران التيار المتردد	اقتران التيار المستمر
مسار تحويل الطاقة	تيار مستمر → تيار متردد → تيار مستمر	DC → DC
كفاءة النظام	أقل قليلاً	أعلى
تعقيد التركيب	أسهل، خاصة للأنظمة الكهروضوئية الحالية	أكثر تعقيداً، خاصة بالنسبة للتعديلات التحديثية
تكوين العاكس	العاكس الكهروضوئي + عاكس التخزين	عاكس التخزين
مرونة النظام	توافق عالٍ وقوي متعدد العلامات التجارية	متطلبات مطابقة نظام أقل وأعلى
التطبيقات النموذجية	عمليات التعديل التحديثي للبطاريات والتوسع التدريجي	المشاريع الجديدة التي تعطي الأولوية للكفاءة العالية

وعمومًا، يعتبر اقتران التيار المتردد مثاليًا للأنظمة المعدلة والمرنة، في حين أن اقتران التيار المستمر هو الأنسب للتركيبات الجديدة التي تعطي الأولوية لأقصى قدر من كفاءة النظام.

سواءً في الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر أو المقترنة بالتيار المتردد، غالبًا ما يكون عاكس تخزين الطاقة بمثابة المكون الأساسي للنظام بأكمله. فهو يؤدي دورًا حاسمًا في تنسيق توليد الطاقة الشمسية وتخزين البطاريات والتفاعل مع الشبكة، مع تحديد كفاءة النظام الكلية وموثوقيته وقابليته للتوسع.

إن محولات تخزين الطاقة الشمسية من سلسلة THon مصممة لتطبيقات تخزين الطاقة السكنية والتجارية الصغيرة، حيث توفر دعمًا مرنًا لطاقة الشبكة والطاقة الشمسية الكهروضوئية وتكامل البطاريات عبر مجموعة واسعة من تكوينات النظام.

تدعم هذه السلسلة التشغيل المتوازي لما يصل إلى ست وحدات، مما يسمح بتوسيع سعة النظام مع نمو متطلبات المشروع. وبفضل كفاءة MPPT التي تصل إلى 99%، فإنها تضمن حصاد الطاقة بكفاءة حتى في ظل ظروف الطاقة الشمسية المتغيرة. وسواء تم نشرها في أنظمة الطاقة الهجينة الجديدة أو استخدامها كمكون أساسي لتحديثات النظام وعمليات التعديل التحديثي، تساعد سلسلة THon على تحقيق التوازن بين الأداء والموثوقية وقابلية التوسع في المستقبل.

متى يجب عليك اختيار نظام البطارية المقترنة بالتيار المتردد؟

إضافة التخزين إلى نظام كهروضوئي قائم

بالنسبة للمستخدمين الذين لديهم بالفعل نظام طاقة شمسية كهروضوئية ويريدون إضافة تخزين الطاقة لاحقًا، عادةً ما يكون اقتران التيار المتردد هو الخيار الأفضل، حيث إنه يتجنب التعديلات المعقدة على النظام.

خطط التوسع المستقبلية

في الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد، يكون النظام الكهروضوئي ونظام التخزين مستقلين نسبيًا، مما يسمح بتوسيع السعة على جانب التيار المتردد حسب الحاجة.

سيناريوهات تكامل الطاقة المتعددة

عند الحاجة إلى دمج مصادر الطاقة المتعددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وشبكة المرافق، فإن اقتران التيار المتردد يتيح تنسيقًا أكثر فعالية لمدخلات الطاقة ومخرجاتها في إطار نظام موحد لإدارة الطاقة.

متطلبات توافقية عالية للمعدات

توفر الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد توافقاً أكبر بين مختلف العلامات التجارية والموديلات من المعدات.

الخاتمة

بشكل عام، تقدم الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد التي تعمل بالبطاريات مزايا واضحة في مشاريع التعديل التحديثي، وتوسيع السعة، والتكامل متعدد الطاقة، والتطبيقات التي تتطلب مرونة عالية. على الرغم من أن كفاءتها في استهلاك الطاقة أقل قليلاً من الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر، إلا أن سهولة تركيبها وتوافقها القوي وقابليتها الممتازة للتوسع تجعلها خياراً ناضجاً وموثوقاً لمشاريع تخزين الطاقة الحديثة.

عند اختيار بنية النظام، يوصى بتقييم ظروف النظام الحالية وقيود الميزانية والتخطيط طويل الأجل لتحديد الحل الأنسب لتخزين الطاقة.