ה'מוח' של מערכת אחסון אנרגיה פוטו-וולטאית

ייצור חשמל פוטו-וולטאי הוא טכנולוגיה הממירה ישירות אנרגיית שמש לאנרגיה חשמלית. כידוע, השמש אינה מספקת אנרגיה רציפה - ייצור החשמל מופרע בזמן מזג אוויר גשום או לילה, ולכן יש להצטייד בהתקני אחסון אנרגיה, השווים ל"סוללה גדולה". כאשר יש אור שמש, המערכת טוענת את הסוללה; כאשר אין אור שמש, השתמש באנרגיה החשמלית המאוחסנת בסוללה. בנוסף, החשמל הנוצר על ידי פוטו-וולטאים הוא זרם ישר, אותו יש להמיר לזרם חילופין באמצעות מהפך על מנת שישמש את משקי הבית.
הפאנלים הפוטו-וולטאיים הנפוצים ביותר שלנו מותקנים על גגות או רצפות, וחומרי הגלם שלהם מגיעים מחול במדבר. לאחר הטיהור משתמשים בחול להשגת חומר סיליקון שהוא גם החומר הבסיסי לייצור שבבים. ההבדל הוא שהטוהר של חומר הסיליקון המשמש בתאים סולאריים נע בין 99.996% (כלומר . 4 9s) ל-9 9s, בעוד שהטוהר של חומר הסיליקון הנדרש לשבבים גבוה כמו 11 9s.
מערכות אחסון אנרגיה מחולקות לשתי קטגוריות: מסורתיות וחדשות. מערכות מסורתיות לאגירת אנרגיה, כמו תחנות כוח הידרו, משתמשות בחשמל כדי לשאוב מים למקומות גבוהים כאשר יש מספיק אור שמש, ולאחר מכן משחררות מים לייצור חשמל בעת הצורך, תוך שימוש באנרגיה פוטנציאלית לייצור חשמל. עם זאת, תחנות כוח הידרו מוגבלות על ידי תנאים גיאוגרפיים, הדורשות מספיק מקורות מים, הבדלי גובה ותפיסה נרחבת בקרקע, מה שמקשה על הפופולריות שלהן. לעומת זאת, סוללות חדשות לאגירת אנרגיה, כמו סוללות ליתיום, יכולות להיות מותקנות ישירות בחדרי חלוקה ביתיים ולהן מגוון רחב יותר של יישום. בעתיד, טכנולוגיית אחסון אנרגיה תתפתח לקראת סוללות-מצב מוצק, בעלות קיבולת אחסון גדולה יותר ובטיחות גבוהה יותר. נכון לעכשיו, האתגר העיקרי הוא העלות, והיא צפויה להגיע לייצור המוני תוך חמש שנים.
אנשים רבים מאמינים שעלות ייצור החשמל הפוטו-וולטאית היא גבוהה, אך בפועל, עלות הפאנלים הפוטו-וולטאיים עצמם הוזלה משמעותית. העלות האמיתית מגיעה מהמערכת הכוללת של "אחסון פוטו-וולטאי+אנרגיה". ייצור חשמל פוטו-וולטאי אינדיבידואלי אינו יכול לספק באופן ישיר שימוש ביתי יציב, וספרד חוותה הפסקות חשמל נרחבות עקב מספר עננים כהים, שהם דוגמה לאגירת אנרגיה מספקת. עם תעשיית הרכב החשמלי המוריד את עלות סוללות הליתיום, אחסון אנרגיה ביתי צבר בהדרגה יתרון מחיר.

מהפך: ה'מוח החכם' של המערכת
ממירים ממלאים שני תפקידי מפתח במערכת:
1. פונקציית מתרגם: המרת את הזרם הישר שנוצר על ידי פוטו-וולטאים לזרם חילופין ביתי שמיש.
2. מפקד אינטליגנטי: הקצאה דינמית של חשמל לפי ייצור וצריכת חשמל.

• כאשר יש מספיק אור שמש, יש לתת עדיפות לשימוש ביתי, ולהשתמש בחשמל הנותר לטעינת הסוללה;
• לאחר טעינת הסוללה במלואה, החשמל העודף משולב ברשת, והמשתמשים יכולים למכור את החשמל שלהם למטרות רווח;
• כאשר ייצור חשמל פוטו-וולטאי אינו מספיק, השתמש תחילה באחסון אנרגיה בסוללה;
• לאחר מיצוי מאגרי האנרגיה, הוא רוכש אוטומטית חשמל מהרשת.

שיטת החלוקה החכמה הזו מצביעה על כך שמחירי החשמל ישתנו בזמן אמת בעתיד: מחירי החשמל יעלו בשעות השיא וירדו בשעות השפל. באמצעות תזמון מושכל ניתן להשיג אפילו איזון חשמל חוצה אזורי, כמו העברת חשמל משרדי לשיא צריכת החשמל של קניונים בסופי שבוע.

ההבדל בין ממירים פוטו-וולטאיים לבין ממירי אחסון אנרגיה
למרות שמותיהם הדומים, לשניהם תפקידים שונים:

• מהפך פוטו-וולטאי: תוכנן במיוחד עבור מערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות, הוא ממיר באופן חד-כיווני את הזרם הישיר שנוצר על ידי פאנלים סולאריים לזרם חילופין, אשר מחובר לאחר מכן לרשת החשמל או משמש בעומסים.
• מהפך אחסון אנרגיה (PCS): בשימוש במערכות אחסון אנרגיה, יש לו יכולת ויסות דו-כיוונית ויכול להמיר מתח AC מהרשת למתח DC כדי לטעון את הסוללה, כמו גם להמיר מתח DC מהסוללה לספק כוח AC עבור הרשת או העומס. במקרה של הפסקת חשמל, המהפך הפוטו-וולטאי יפסיק לפעול, בעוד שמהפך אחסון האנרגיה יכול להמשיך לפעול כדי להבטיח אספקת חשמל למערכת.

מערכות פוטו-וולטאיות ממירות אנרגיה סולארית לחשמל שמיש, התקני אחסון אנרגיה פותרים את הבעיה של אספקת חשמל לא יציבה, והממירים לוקחים על עצמם את המשימות הכפולות של המרת DC/AC והפצה חכמה. שיתוף הפעולה של השלושה יוצר לולאה סגורה של "צריכת חשמל מאחסנת ייצור חשמל", מה שלא רק מפחית את עלויות האנרגיה אלא גם מקדם פיתוח של רשתות חכמות. כ"מוח" של המערכת, המהפך הוא ציוד הליבה למימוש מחזור אנרגיה נקייה זה. נכון לעכשיו, חברות אינוורטר סיניות תפסו עמדה מובילה בשוק העולמי, ומניחות בסיס איתן לייעול מבנה האנרגיה העתידי.