ماهي العوامل المؤثرة على العمر الافتراضي للعواكس في منظومات الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
سنتحدث في مقال اليوم عن العمر التشغيلي للمكوّن الثاني للمنظومة الشمسية الكهروضوئية المثبّتة على أسطح المنازل وهي العواكس Inverters: والتي تعرّف بأنها عبارة عن أجهزة إلكترونية تقوم بتحويل التيار المستمر الناتج عن الألواح الشمسية إلى تيار متناوب.
مقارنة بين طريقة ربط عاكس السلسلة و العاكس الميكروي و دروهم في تقليل الظلال
Image: Solar Reviews
ولها أنواع عديدة بحسب التطبيقات, أمّا بالنسبة للمنظومات الشمسية الكهروضوئية المثبّتة على أسطح المنازل, فهناك نوعين أساسين للعواكس هما عواكس السلسلة String Inverter والعواكس الميكروية Micro Inverter. ويتم إضافة إلكترونيات قدرة إلى عواكس السلسلة في بعض التطبيقات على مستوى اللوح وتدعى في هذه الحالة محسّنات التيار المستمر Module-Level Power Electronics (MLPE).
صورة للعاكس السلسلة مزود بمحسنات القدرة
Image: Solar Reviews
تستخدم العواكس الميكروية في المنظومات التي قد تتعرّض فيها الألواح للتظليل أو أنها قد لا تكون موجّهة باتجاه الجنوب, وفيها يقوم كل لوح بإنتاج استطاعته العظمى آنياً دون أن يتأثر بالألواح الأخرى التي قد تكون استطاعتها اللحظية منخفضة, بينما تتعرض عواكس السلسلة لتأثير ما يسمى “أضواء الميلاد Christmas light “, بحيث تعمل كل الألواح المرتبطة باستطاعة واحدة, وعند عمل أحد الألواح باستطاعة منخفضة نتيجة للتظليل مثلاً, ستعمل باقي الألواح بنفس هذه الاستطاعة المنخفضة, لذلك ينصح باستخدام هذا النوع من العواكس في التطبيقات التي تكون فيها الألواح موجّهة بشكل مناسب ولا تتعرض لمشاكل التظليل, وتفادياً لتأثير “أضواء الميلاد”, يتم تزويد بعض عواكس السلسلة بديود bypass, كما هو موضح في الشكل.
وتتميّز تقنية عواكس السلسلة بتعقيد أقل من ناحية التوصيلات والأسلاك, وبكونها تتمركز في مكان واحد, مما يسهل عمليات الصيانة والإصلاح على الفنيين, وغالباً ما تكون أقل تكلفة من نظيراتها من العواكس.
أمّا عن فترة عملها المتوقّعة:
فقد لا يتجاوز العمر التشغيلي لعواكس السلسلة 10-15 عام في أفضل الحالات بالنسبة لعاكس سلسلة منزلي مركزي نموذجي, نتيجةً لتقادم مكوّناته بشكل سريع. فمثلاً, يمكن أن تتعرض المكثّفات الموجودة ضمن العواكس إلى التآكل الكهروميكانيكي.
وغالباً ما تقدّم الشركات الصانعة كفالات لعواكس السلسلة بضمانات قياسية تتراوح بين 5 إلى 10 سنوات, وبعضها قد يمتد إلى 20 عام, وتتضمن هذه الكفالات الصيانة المجانية والمراقبة طيلة فترة الكفالة. وكذلك الأمر بالنسبة لمحسنات التيار المستمر التي غالباً ما ترافق عواكس السلسلة, فإنّ عمرها التشغيلي قد يصل من 20 إلى 25 عام مع كفالة طيلة المدّة.
بينما تتمتع العواكس الميكروية بعمر تشغيلي أطول قد يصل إلى 25 عام, وتقدّم الشركات الصانعة كفالات صيانة قد تصل إلى 20-25 عام, مع ملاحظة أن تقنية العواكس الميكروية لا تزال جديدة نسبياً ولم يتجاوز عمرها العشرة أعوام بعد, لذلك فإنّ الأنظار موجّهة إليها لترى ما ستؤول إليه بعد أكثر من عشرين عام وإن كانت حقاً ستحقق الآمال المعلّقة عليها أم لا.
A microinverter is installed at the panel-level. Image: Enphase
وبالبحث في حالات الأعطال التي قد تصيب المنظومات الشمسية الكهروضوئية المثبّتة على أسطح المنازل:
فقد أثبتت دراسة لـ kWh Analytics أنّ 80% من حالات الأعطال قد تحدث على مستوى العواكس, ولها عدّة أسباب:
1- أعطال الشبكة, حيث يمكن أن يتسبب ارتفاع الجهد أو انخفاضه نتيجةً لعطل ما في الشبكة بتوقف العاكس عن العمل, وفي الحالات المماثلة, يمكن تفعيل قواطع كهربائية أو فيوزات (صمامات) لحماية العاكس من آثار الجهد المرتفع للعطل.
2- الأعطال التي قد تحدث على مستوى إلكترونيات القدرة MLPE, التي قد تتعرض لدرجات حرارة مرتفعة على السطح, ويكن تحديد نوع هذا العطل من مراقبة انخفاض الإنتاج.
3- قد يحدث عطل نتيجة الاختيار غير الصحيح لسعة العاكس مقارنةً بسعة الألواح, حيث توصي Fallon بأن تصل سعة الألواح إلى 133% من سعة العاكس, وإلّا لن تعمل الألواح بكفاءة.
أمّا بالنسبة لصيانة العواكس:
و توصي Solar Guys باختيار أماكن جافّة وباردة نسبياً وذات تهوية جيدة من أجل تركيب العواكس, كما أوصوا بالابتعاد عن الأماكن المعرّضة لأشعة الشمس المباشرة, أمّا بالنسبة للمنظومات التي تتضمن أكثر من عاكس, فينصح بالمحافظة على مسافات فاصلة كافية لمنع انتقال الحرارة بينها. إضافةً لإجراء فحوصات دورية للعواكس وتنظيف فتحات التهوية ومراوح التبريد من الأوساخ والغبار, ومراقبة علامات التآكل أو التلف.
المصدر :
Solar Guys Solar Reviews
