מהו מהפך סולארי?

1. מהו מהפך סולארי?

מהפך סולארי, המכונה גם מהפך פוטו-וולטאי (PV), הוא סוג של מהפך כוח הממיר את פלט הזרם הישר המשתנה (DC) של a פאנל סולארי פוטו-וולטאי לתוך זרם חילופין בתדר שירות (AC) כי ניתן להזנה לרשת חשמל מסחרית או לשימוש מקומי, מחוץ לרשת רשת חשמל. כמרכיב חיוני של מערכת אנרגיה סולארית, הוא כן משמש כדי להבטיח שהאנרגיה הסולארית המופקת מתאימה לשימוש בבית מכשירי חשמל או מערכות חלוקת אספקה. בדרך כלל ממירי שמש הם זמין בגדלים וסוגים שונים בהתאם לדרישות הספציפיות של מתקן אנרגיה סולארית.

2. המבנה של מהפך סולארי

מהפך סולארי מורכב בעיקר מכניסת DC, פלט AC, שנאי, א מערכת קירור כמו גם מערכת בקרה, כולם עובדים יחד כדי להבטיח הפעולה הרגילה של המהפך הסולארי.

מהי כניסת DC?

קלט DC, מקום בו נמצא חשמל DC המיוצר על ידי הפאנלים הסולאריים מחובר למהפך, יכול להתמודד עם טווח מתח שנקבע על ידי מפרטים של המהפך וצריכים להתאים למתח המיוצר על ידי השמש לוחות. הוא כולל גם מפסק או נתיך המגן על המהפך מעומס יתר או קצרים. והכי חשוב, ממירים סולאריים משתמשים מעקב אחר נקודות כוח מקסימלי (MPPT) כדי לקבל את הכוח המקסימלי האפשרי מה- מערך PV.

מהו פלט AC?

פלט AC נועד להמיר כוח DC שנוצר על ידי פאנל סולארי לתוך כוח AC שמיש, המכונה גם תפוקת ההספק המקסימלית או המדורג כוח פלט ותלוי בגורמים רבים כגון טמפרטורה, לחות ו כמות אור השמש הזמינה לפאנל הסולארי להפקת חשמל DC. לכן, פלט AC ממלא תפקיד חשוב בהבטחת תפוקת AC של המהפך הסולארי מספיק כדי לעמוד בדרישות ההספק של עומס חשמלי.

מהו שנאי?

שנאי מתפקד להמרת פלט ה-DC של המהפך למתח AC שניתן להזין בחזרה לרשת. וזה יכול לעזור לאנרגיה שנוצרת על ידי פאנלים מוזנים בחזרה לרשת כדי לשפר את היעילות של המהפך הסולארי. מבחינה היסטורית, היו חששות לגבי שימוש בחשמל ללא שנאי מערכות ניזונות לרשת השירות הציבורי. אז שנאי נועד לספק בידוד מהרשת, תקלות או קצרים במהפך לא ישפיעו רשת החשמל. יתר על כן, השנאי גם מבטיח כי פלט AC של המהפך מסונכרן עם המתח והתדר של החשמל רשת, כך שהכוח שנוצר יהיה שמיש לצרכנים אחרים ברשת. כיום, הממירים משתמשים בעיקר בשנאי בתדר גבוה החדש יותר.

מהי מערכת קירור?

כמרכיב חיוני של מהפך סולארי, מערכת הקירור היא תוכנן במיוחד כדי לפזר את החום שנוצר על ידי המהפך במהלך שלו מִבצָע. ניתן לחלק אותו לקירור פסיבי וקירור אקטיבי. השוו לקירור פסיבי, קירור אקטיבי מתאים יותר לממירים גדולים יותר ויכולים לווסת את הטמפרטורה בצורה מדויקת יותר. בנוסף מערכת הקירור הפעילה ניתן לסווג עוד יותר ל

לקירור אוויר ולקירור נוזלי. בסך הכל, קירור האוויר זול יותר בעוד שקירור נוזלי יקר ויעיל יותר.

מהי מערכת בקרה?

משמש לניהול זרימת החשמל, מערכת בקרה מורכבת בעיקר מ- מיקרו-בקר או מעבד אותות דיגיטלי (DSP), אלקטרוניקה כוח ו חיישנים. כמו המוח של מערכת הבקרה, מיקרו-בקר או DSP עוקב באופן רציף אחר מתח מערך ה-PV, מתח הסוללה, מצב הטעינה (SOC) וכן מתח ותדר הרשת. אלקטרוניקת כוח משיגה את המרות הספק באמצעות סוגים שונים של טופולוגיות המרת הספק. בְּעוֹד החיישנים מספקים אותות משוב למיקרו-בקר או ל-DSP, אשר לאפשר שליטה בלולאה סגורה של ממיר החשמל.

3. היסטוריית הפיתוח של מהפך סולארי

הדור הראשון של ממירים סולאריים פותח בשנות ה-80 עם מוגבל לכמה קילוואטים של תפוקת כוח. עם זאת, התקדמות בכוח אלקטרוניקה וטכנולוגיית בקרה דיגיטלית בסוף שנות ה-90 אפשרו את פיתוח ממירים סולאריים יעילים ואמינים יותר. ואז ב- בתחילת שנות ה-2000, הדור השני של ממירים סולאריים הוצג עם כוח יכולת המרה והחלה להיות מאומצת באופן נרחב בתעשייה הסולארית. הדור השלישי של ממירים סולאריים הופיע באמצע שנות ה-2010 והיו מאופיין בצפיפות הספק גבוהה יותר, יעילות המרת הספק משופרת, ו תכונות מתקדמות כגון פונקציונליות ניטור ובקרה משופרים. כיום, עם התפתחות הטכנולוגיות, ממירים היברידיים הופכים לחדש מגמה באמצעות שילוב של פונקציות אחסון סולאריות ואנרגיה למכשיר אחד לקדם מעבר לעבר עתיד אנרגיה בר קיימא ונקייה יותר.

4. סוגי מהפך סולארי

באופן כללי ניתן לחלק מהפך סולארי לארבעה סוגים: מחוץ לרשת ממירים, מהפך על רשת, מהפך לגיבוי סוללות והיבריד אינטליגנטי מהפך.

l מהפך מחוץ לרשת משמש במערכות חשמל עצמאיות שבהן המהפך שואב את אנרגיית ה-DC שלו מסוללות הנטענות על ידי מערכים פוטו-וולטאיים. וזה כן מצויד בדרך כלל במטען סוללות מובנה לאחסון עודף אנרגיה שהופקה במהלך היום לשימוש בעת הצורך. בדרך כלל אלה אינם מתממשקים בשום צורה עם רשת השירות, וככאלה אינם נדרשים להיות בעלי אנטי אי הֲגָנָה. באשר ליתרונות שלו, סוג זה של מהפך נועד לטפל את התנודות של אור השמש ומספקות מקור יציב ואמין של מתח AC, אתה יכול גם לייצר את החשמל מבלי להסתמך על רשת החשמל, אשר יכול להיות שימושי במיוחד אם אתה גר באזור מרוחק שבו יש גישה לרשת מוּגבָּל. עם זאת, שום דבר אינו מושלם, הקיבולת המוגבלת שלו, חיי הסוללה ו תאימות צריכה להיות ראויה לתשומת לב. יחד עם זאת, זה נרחב יישומים ראויים לציון. ראשית, ניתן להשתמש בו במערכות סולאריות מחוץ לרשת שאינם מחוברים לרשת החשמל, ומערכות אלו נפוצות נמצא בבקתות מרוחקות, סירות וקרוואנים.

בנוסף, נעשה שימוש בממירים מחוץ לרשת עבור פתרונות חשמל ניידים כמו קמפינג, שייט או טיולי כביש לניידים מכשירים, תאורה וקירור. בינתיים הם גם מיושמים באופן נרחב לתוך כוח גיבוי חירום, מערכות אנרגיה מתחדשת וכן מרוחקים מערכות ניטור. בהתבסס על האיכות, ממירים מחוץ לרשת יכולים להיות רחוקים יותר מחולק לגל סינוס טהור וגל סינוס שונה, מהפך גלי סינוס טהור מייצר פלט AC באיכות גבוהה יותר הדומה להספק הזמין ממנו הרשת והיא מתאימה יותר לכמה מכשירים אלקטרוניים רגישים בעת ביצוע השוואה לגל סינוס שונה.

l מהפך על רשת נועד להסתנכרן עם מתח הרשת, תדירות ושלב כדי לשמור על אספקת חשמל יציבה. ה אמצעי הגנה נגד איים של הממירים מחוץ לרשת מסייעים בכיבוי אוטומטית עם אובדן אספקת השירות למען הבטיחות. ממירי רשת רבים הם מתוכננים להיות מחוברים לרשת שירות, ולא יפעלו כשהם עושים זאת לא לזהות את נוכחות הרשת. הם מכילים מעגלים מיוחדים בדיוק להתאים את המתח, התדר והפאזה של הרשת. במשך שנים, מהפך על רשת צברה פופולריות בגלל היתרונות השונים שלה. למשל, זה מאפשר לקוחות כדי לחסוך בעלויות ולמנוע את הסיכון של הפסקות חשמל. באמצע זמן, זה לא צריך ציוד נוסף כגון סוללות ויש לו גבוה יותר דירוגי יעילות בהשוואה לממירים מחוץ לרשת. בהתבסס על אלה, זה נרחב משמש בשטחים ציבוריים, כגון נכסים מסחריים, ממשלתיים מתקנים, חקלאות וכן הלאה.

זה ידוע ששטחים ציבוריים כן מיועד לפעילויות פנאי ופתוחים לכל חברי הקהילה, מציע מגוון שירותים ושירותים, הדורשים כמויות גדולות של שימוש בחשמל שמוביל לחשבונות חשמל גבוהים. לכן, השימוש ב ממירים סולאריים על רשת בנכסים מסחריים הפכו פופולריים לאחרונה שנים בשל יעילותם וחסכוניותם. גם תהליך זה מאפשר לקוחות לייצר חשמל משלהם ממקורות מתחדשים, להפחית את שלהם הסתמכות על דלקים מאובנים והורדת עלויות האנרגיה שלהם.

l מהפך גיבוי סוללה הוא מהפך מיוחד אשר נועד לצייר אנרגיה מסוללה, ניהול טעינת הסוללה באמצעות מטען מובנה, וכן לייצא עודפי אנרגיה לרשת החשמל. מהפך זה מסוגל לספק אנרגיית AC לעומסים נבחרים במהלך הפסקת שירות ומחולקים ל ממירי גיבוי סוללות הקשורים לרשת, ממירי גיבוי סוללות מחוץ לרשת והיברידית ממירי גיבוי סוללה. בשל מפרטים אלה, גיבוי הסוללה מהפך מספק אספקת חשמל רציפה במהלך הפסקות חשמל ונחשולי מתח הגנה להגנה על מכשירי חשמל ואלקטרוניקה מפני נזק. וזה הניידות הופכת אותו גם לבחירה הראשונה לפעילויות חוצות. וגם בשלט במיקומים, מהפך גיבוי סוללה משמש לייצור חשמל עבור שונים יישומים שבהם גישה לרשת חשמל אינה זמינה או אפשרית.

עֲבוּר לדוגמה, באתרי כרייה או באסדות נפט, מהפך גיבוי סוללות משמש להפעלת חשמל ציוד טלקומוניקציה, ומדענים שעורכים מחקר בשלט מיקומים מסתמכים לעתים קרובות על ממירי גיבוי סוללות כדי להפעיל את הציוד שלהם, כגון כמו תחנות ניטור, חיישנים או אוגרי נתונים. כשנפגשים עם מקרי חירום, כמו אסונות טבע או תאונות, ניתן להשתמש בממירי גיבוי סוללות להפעיל ציוד חיוני, כגון מכשירים רפואיים, מערכות תקשורת, מים משאבות ומערכות תאורה במטרה לשפר את זמני התגובה ולחסוך חיים.

l ממירים היברידיים חכמים, הידועים גם כממירי שמש היברידיים, הם א סוג מהפך שיכול להמיר מתח DC מפאנלים סולאריים למתח AC עבור שימוש בבית או כדי לספק כוח עודף בחזרה לרשת. ממירים אלה הם ייחודי בצריכה העצמית שלהם עם שימוש באחסון, אשר מועיל אספקת חשמל רציפה במהלך הפסקות חשמל או מחסור בחשמל. זה גם ממלא תפקיד במניעת עומס יתר של הרשת בתקופות שיא הביקוש ושאנרגיה מחולקת ביעילות למקום שבו היא נחוצה ביותר. כַּאֲשֵׁר זה נוגע לשימוש, מהפך היברידי אינטליגנטי משמש בדרך כלל בשמש יישומי חשמל המשתמשים באנרגיה מתחדשת לצריכה ביתית, במיוחד עבור מתקנים פוטו-וולטאיים סולאריים. חשמל מפאנלים סולאריים מופק רק במהלך היום, עם שיא הדור בסביבות הצהריים. הדור משתנה וייתכן שלא יהיה מסונכרן עם צריכת החשמל של מטען.

5. מגמות הפיתוח של ממירים סולאריים

האימוץ הגובר של מקורות אנרגיה מתחדשים במקביל לרגולציה צעדים של ממשלות למזעור פליטות מזיקות הובילו לצמיחה מהירה בממירים סולאריים, במיוחד הצמיחה של ממירים מרכזיים, שהם צפוי לשלוט בשוק ולאפשר מערכי PV המבוססים על מתח מקסימלי של 1500V, ובמקביל דורש פחות BOS (איזון של המערכת) רכיבים.

עוד מהפכים מחוץ לרשת הופיעו לשוק השנה, במיוחד אלה מקומות שבהם הפסקות חשמל נפוצות יותר, כמו פקיסטן, הפיליפינים, ודרום אפריקה, ג. בתגובה לכך, ידע ממקומות פחות יציבים ברשת הפך שימושי יותר. יתרה מכך, עם הגדלת ההשקעות במקורות מתחדשים מגזר האנרגיה ועלייה בפריסה של ממירים סולאריים נגד microinverters קונבנציונליים, תחזית שוק ממירי PV סולאריים למגורים צפוי להישאר חזק בשנים הבאות. לדוגמה, על פי ה דוחות של Global Market Insights Inc., שוק ממירי PV סולאריים למגורים יתאר צמיחה של 4% CAGR עד 2028. אם מסתכלים לעבר טכנולוגיות חדשות, ממירי PV מוליכים למחצה סיליקון קרביד ממשיכים להראות ניכר הזדמנות עבור התעשייה, אבל כלי רכב חשמליים שולטים בביקוש, בעלויות נשארים גבוהים, וטופולוגיות המהפך המופעלות על ידי IGBT בשמש נשארות הדומיננטיות סוּג.

באשר למדינות, מדינות אסיה כמו הודו וסין נקראו התורמים הגדולים ביותר לביקוש הגובר בשוק. עם אימוץ מהיר של ירוק אנרגיה, אינטגרציה של רשת סולארית היא כיום נוהג נפוץ ברחבי העולם, ולכן מפעיל שוק האנרגיה האוסטרלי (AEMO) פרסם דו"ח המתמקד ב להאיץ את ההשקה של ממירים בקנה מידה רשת לגיבוי של אוסטרליה מערכת חשמל עתידית במעבר שלה למשאבים מבוססי אינוורטר כמו שמש PV.

עם זאת, חסרונות טכניים של ממירי מיתרים צפויים להפריע ל צמיחה של שוק ממירי PV סולאריים בתקופת התחזית. ב מסקנה, הזדמנות מגיעה יחד עם אתגר, ממירים חדשים וטובים יותר הגיע לשוק בכל המעמדות מענף פורח, אבל חונק נקודות להישאר עבור רכיבי מפתח כולל טרנזיסטורים דו-קוטביים עם שער מבודד (IGBT) וצ'יפס מתקדם.

6. המגמות עבור התעשייה הסולארית ב 2023

מחירי סחורות גבוהים וצווארי בקבוק בשרשרת האספקה ​​הביאו לעלייה של בסביבות 20% במחירי פאנלים סולאריים בשנה האחרונה. עם זאת, פגישה יעדי אנרגיה ואקלים בינלאומיים מחייבים פריסה גלובלית של שמש PV לגדול בקנה מידה חסר תקדים. מגזרים קריטיים כמו פוליסיליקון, מטילים ופסים ימשכו את רוב ההשקעות כדי לתמוך בגידול לִדרוֹשׁ. בעוד באותו זמן הביקוש של PV סולארי למינרלים קריטיים יהיה להגדיל במהירות במסלול לאפס פליטות נטו.

כיום, חלקה של סין בכל שלבי הייצור של פאנלים סולאריים (כגון פוליסיליקון, מטיל, פרוסות, תאים ומודולים) עולה על 80%, כך שהעולם להסתמך כמעט לחלוטין על סין לאספקת אבני בניין מרכזיות לשמש ייצור פאנלים עד 2025. עם זאת, הרמה הגבוהה של גיאוגרפי ריכוזיות בשרשרת אספקה ​​גלובלית, והגבלות סחר הובילו ל- התמקדות מוגברת בייצור מקומי של אחסון שמש ואנרגיה, במיוחד בארצות הברית ובאירופה. דגש על הפחתת ההסתמכות על יבוא הגז גרם לאנרגיה מתחדשת להפוך למרכז אספקת האנרגיה אסטרטגיות.

ראוי גם להזכיר שבשנת 2023 תתפשט השמש המבוזרת מגזרי צרכנים חדשים ולצבור קרקע בשווקים חדשים. סוגים חדשים של משקי בית ועסקים קטנים יקבלו גישה כאשר אפשרויות סולאריות משותפות יהיו זמינות, ומערכות PV צפויות להיות מחוברות יותר ויותר עם אחסון אנרגיה.

7.ניתוח ההשקעות של מהפך סולארי

גודל השוק העולמי של ממירי שמש (PV) צפוי להגיע ל-17.9 מיליארד דולר עד 2030, רישום CAGR של 8.8% מ-2021 עד 2030, שתלוי במספר גורמים.

ניתוח משתמש קצה

לפי משתמש קצה, מגזר השירותים מחזיק בנתח הגדול ביותר, במונחים של הכנסות, וצפוי לגדול ב-CAGR של 8.3%, אשר תורמים על ידי ה- עלייה בהשקעה בתחנות כוח סולאריות בקנה מידה שירות, פארקים סולאריים ו מבנים סולאריים אחרים. בנוסף, עלייה בפרויקטי בנייה כגון תחנות כוח סולאריות מבוזרות, פרויקטי חשמול כפריים, אנרגיה סולארית צמחים על גוף המים & גגות, מבנים מסחריים ואחרים נוהגים הצמיחה של שוק הממירים הסולאריים (PV) עבור מגזר השירותים על פני את הגלובוס.

ניתוח סוג המוצר

לפי סוג המוצר, מהפכים מרכזיים צפויים לשלוט בשוק בגלל ההשקעה הגוברת במסחר & פרויקטים תעשייתיים ברחבי העולם ותמריצים של ממשלות.

ניתוח סוג ביטוי

בביטוי, הממירים התלת פאזיים, במגמה להצטייד ב-1,500 וולט מערכים סולאריים, צפויים לשמור על הדומיננטיות שלו, המיוחסת לו החשיבות הצוברת מייצור חשמל, הפצה והולכה מִגזָר.

ניתוח אזורי

אסיה-פסיפיק גרפה את הנתח הגבוה ביותר בשוק הממירים הסולאריים (PV). 2020, במונחים של הכנסות, וצפויה לשמור על הדומיננטיות שלה במהלך תקופת התחזית. זה מיוחס לנוכחות של שחקני מפתח וענק בסיס צרכנים באזור. לדוגמה, סין היא ביתם של 10 המובילים בעולם ספקים של ציוד לייצור PV סולארי.

8. דברים שיש לקחת בחשבון עבור מהפך סולארי איכותי

כאשר קונים מהפך סולארי אופטי, לא רק המחיר והאיכות חייבים להיות נחשב, אלא גם את היציבות והאמינות, והאם זה יכול לעמוד ב דרישות של תאימות ציוד רשת והעברת נתונים.

l קיבולת

הקיבולת של המהפך היא העומס המקסימלי שניתן להתחבר אליו המהפך. בעת בחירת מהפך, יש צורך לבחור את זה שאתה צוֹרֶך.

l סוללה

המהפך צריך לעבוד יחד עם סוללה, אז בדוק את קיבולת הסוללה לכמה הופך סולארי יכול להוריד ואיזה עומסים ניתן לתמוך מתי קיימות הפסקות חשמל יכולות לעזור למנוע צרות מיותרות.

l כוח נחשול ושיקולי כוח אחרים

בדרך כלל מהפך צריך לספק שני סוגים של כוח - שיא ​​הספק ורגיל כוח, הספק שיא מתייחס להספק המרבי שהמהפך יכול לספק בזמן הספק הרגיל הוא מה שהמהפך צריך לספק על בסיס יציב. לכן, שניהם מהם צריכים לבחון.

l MPPT

MPPT עוקב ומייעל את הפאנלים הסולאריים עבור המקום המתוק הזה (הספק מקסימלי נקודה) כדי לקבל את תפוקת ההספק המקסימלית מהפאנלים הסולאריים, שהוא גם א נקודה חשובה לבחינה.

l בקרות ניתנות לתכנות עבור ויסות וניטור

התפוקה של פאנל סולארי אינה יציבה בגלל גורמים רבים, ולכן מהפך הוא נדרש לווסת את הפלט כדי להבטיח תפוקת כוח יציבה. בהתאם, מתי קניית מהפך, בדוק אם יש פקדים ניתנים לתכנות בצורה של לוחות תצוגה או שיש תמיכה באפליקציות סלולריות לניטור מתח מ הפאנלים הסולאריים.

עם כל כך הרבה מהפכים סולאריים בשוק, זה מובן מאליו שאתה צריך היו מודעים למורכבויות הכרוכות בקניית ממירי שמש. מקווה שלמעלה מידע יועיל.