ממיר: המרת DC ל-AC
ממירים הם רכיבים חיוניים במערכות אנרגיה סולארית, הממירים זרם ישיר (DC) ממערכות סולאריות או סוללות לזרם חילופין (AC) שמתאים למכשירים ביתיים ולרשת החשמל. ההמרה הזו חיונית מכיוון שלרוב המכשירים הביתיים והרשתות החשמליות יש צורך ב-AC.
DC מול AC: היסודות
זרם ישיר (DC) מאופיין במתח וזרם קבועים שזורמים בכיוון אחד בלבד. זרם DC משמש לרוב במכשירים אלקטרוניים כמו סוללות, חיישנים ומנועים, בהם דרוש ספק כוח יציב.
זרם חילופין (AC), לעומת זאת, משתנה עם הזמן ועוקב אחרי גל סינוס, המוצג בקו ירוק בגרף. ברוב המדינות, זרם AC פועל בתדר של 50 או 60 Hz, כלומר הוא מסיים 50 או 60 מחזורים בשנייה. זרם AC הוא התקן עבור מכשירים ביתיים ורשתות חשמל, כי ניתן להמיר אותו בקלות למתח ולרמות כוח שונות באמצעות טרנספורמטורים וממירים.
גל סינוס טהור מול גל סינוס מותאם
כשמדובר בממירים, צורת הגל ביציאה היא גורם קריטי שיש לקחת בחשבון. ממירים עם גל סינוס טהור מייצרים גל חלק, מחזורי, שדומה מאוד לכוח ה-AC שמסופק מהרשת. סוג זה של ממיר אידיאלי למכשירים אלקטרוניים רגישים ומכשירים חשמליים, כולל מקררים, מזגנים ומחשבים. מכשירים אלו מיועדים לפעול עם גל סינוס טהור, מה שמבטיח ביצועים אופטימליים ואריכות חיים.
הגרף ג) מציג גל סינוס טהור (נקי ומדויק). גל סינוס טהור הוא אות שמתואר מתמטית על ידי פונקציית סינוס ויש לו צורת מחזור חלקה. הגרף שלו דומה לגל שחוזר על עצמו ללא הפסקה עם אותו פרק זמן, אמפליטודה ו-פאזות.
ממירים עם גל סינוס מותאם, מצד שני, מייצרים גל שאינו חלק ועלול לגרום לבעיות עם מכשירים מסוימים. אמנם הם יכולים לשמש עם מכשירים פשוטים כמו נורות LED, מטענים לטלפונים, וכיריים חשמליות, אך הם אינם מומלצים עבור ציוד עם עומסי אינדוקטיביות או מנועים, שכן זה עשוי להוביל לפעולה לא תקינה, רעש מוגבר ופוטנציאל לנזק לאורך זמן.
הגרפים א) וב) מציגים גלי סינוס מותאמים, שיש להם סטיות שונות בהשוואה לגל סינוס טהור. גל סינוס מותאם הוא סוג של זרם שדומה לגל סינוס אך יש לו פחות דיוק ומעברים לא אחידים בין שיאים לאפסים. הוא יכול להתקבל באמצעות סט של אותות מלבניים הכוללים תדרים ואמפליטודות שונות.
מהם הפרמטרים של הרשת המקומית ומכשירי החשמל הביתיים?
רשתות מקומיות ומכשירי חשמל ביתיים עוצבו במשך עשורים לפעול עם גלי סינוס טהור, לכן חשוב לרכוש ממיר שמספק גל סינוס טהור.
מה קורה אם מחברים מכשיר חשמלי לממיר עם גל סינוס מותאם? רוב המכשירים עם עומסי אינדוקטיביות ומנועים (דוד גז, מקררים, מזגנים, משאבות, מחשבים) לא יפעלו כראוי ועלולים להפיק רעש לא רגיל, מה שיוביל לכישלון בהמשך.
מכשירים שיכולים לפעול על גל סינוס מותאם כוללים מנורות LED, מטעני טלפונים, וכיריים חשמליות, שעשויים לעבוד בסדר עם גל סינוס מותאם.
רוב המכשירים הביתיים מעוצבים לפעול עם גל סינוס טהור, מה שהופך את הבחירה בממיר התואם למפרט של רשת החשמל הביתית לחשובה ביותר.
סוגי ממירים עם גל סינוס טהור
מאחר שמכשירים ביתיים בדרך כלל דורשים גל סינוס טהור, נתמקד רק בממירים שמספקים זאת.
הממירים מסווגים לסוגים הבאים:
מערכת UPS (אספקת כוח ללא הפסקה) אינטרקטיבית OFF-line: כוללת ממיר, לעיתים גם מייצב מתח לרשת (AVR), כבל “כניסה” מהרשת (AC in), שקע “פלט” לעומס (AC out), כבלי כניסת סוללה ל-UPS עם סוללה חיצונית, ומטען מהרשת.
- OFF-line מול ON-line UPS: בנוסף ל-UPS OFF-line, קיימים גם UPS ON-line או UPS עם המרה כפולה. ההבדל הוא ש-UPS OFF-line עובר לפעולה עם סוללה ב-20 מילישניות כאשר הרשת נופלת, בעוד ש-UPS ON-line עובר ב-0 מילישניות, דבר חיוני לציוד רגיש.
- UPS בקיבולת קטנה: לעיתים מצוידים בסוללה פנימית עם קיבולת מספיק לתפקוד במשך 5-15 דקות, כך שניתן לכבות מחשב או מכונה בצורה מסודרת. ממירים אלו בדרך כלל מספקים גל סינוס מותאם, ולכן לא נעסוק בהם כאן.
ממיר סולארי OFF-line עצמאי (UPS לפאנלים סולאריים): כולל ממיר, מטען מהרשת, בקר טעינה סולארי PWM או MPPT (כניסות אחדות), כניסת סוללה, כניסת רשת AC in (אחת או יותר), יציאת עומס AC out (אחת או יותר), ופורט תקשורת שונים. קיימות גם גרסאות ON-line של ממירים כאלו, אם כי הטכנולוגיה לעיתים קרובות היא פיקטיבית-אונליין.
ממיר Grid-Tie (אונליין): כולל ממיר, בקר סולארי MPPT (אחד או יותר), ויחידת סנכרון עם הרשת. לא ניתן לחבר סוללה לממיר מסוג זה.
- יישומים:
- ייצור אנרגיה למכירה לרשת.
- כשהוא מחובר למגביל ייצור מיוחד, רוב המודלים יכולים להפעיל צרכנים ביתיים כשהרשת מחוברת
- יישומים:
. - לחברות עם תעריפים גבוהים, מפחית עלויות חשמל כשמחובר למגביל ייצור. - יכול להגדיל את האנרגיה לצריכה עצמית כאשר יש הגבלה על חשמל מהרשת (דורש מגביל ייצור).
חסרונות: החיסרון העיקרי של הממיר הזה הוא שהוא מפסיק לפעול כשיש הפסקת חשמל ברשת ואינו מאפשר חיבור סוללה.
ממירים מיקרו: אלו תת-קטגוריה של ממירי Grid-Tie, אך הם מחוברים לפאנל סולארי אחד או שניים ולא למערך גדול.
- ממיר היברידי (Grid tie + Off-line): משלב את כל סוגי הממירים האחרים עם יכולת לייצר אנרגיה לרשת. כולל ממיר, בקר סולארי MPPT (אחד או יותר), כניסת סוללה, יחידת סנכרון עם הרשת, כניסת רשת AC in (אחת או יותר), יציאת עומס AC out (אחת או יותר), ופורט תקשורת שונים.
- חשוב: ייתכן ש-ספקים יטעו ויתייגו כל ממיר עם כניסת סוללה כממיר היברידי, אך זה לא מדויק.
- יישומים:
- ייצור אנרגיה למכירה לרשת.
- חיסכון באנרגיה למשקי בית או חברות על ידי צריכת אנרגיה סולארית חלקית או מלאה.
- יתרונות: משלב את כל סוגי הממירים, פועל כאשר יש רשת וגם כאשר אין, וכמה מודלים יכולים לפעול ללא סוללה, תוך שימוש רק בפאנלים סולאריים.
- חסרונות: החיסרון העיקרי הוא שממירים אלו יקרים יותר מסוגים אחרים.
לסיכום, סוג ממיר מסוים מתאים לכל משימה, או שממיר היברידי אוניברסלי יכול להחליף כל סוג ממיר במחיר מעט גבוה יותר.
מסקנה
בחירה בממיר הנכון לבית או לעסק חשובה להבטחת היעילות ואריכות החיים של מערכת האנרגיה הסולארית שלכם. בעוד שממירים עם גל סינוס מותאם עשויים להיות זולים יותר, הם אינם מתאימים לכל היישומים. ממירים עם גל סינוס טהור הם הבחירה הטובה יותר לרוב המכשירים הביתיים, במיוחד כאלו עם מנועים או אלקטרוניקה רגישים. כדי לקבל ביצועים ואמינות מיטביים, קחו בחשבון את הצרכים האנרגטיים הספציפיים שלכם ואת סוגי המכשירים שאתם מתכוונים להפעיל בעת בחירת הממיר.
