Ինչպե՞ս մեծացնել արեւային համակարգերի արտադրողականությունը․ գերմանական ինովացիոն ShadeFix լուծումները Հայաստանում

Արևային կայանների կարևորագույն տարրերից են ինվերտորները. դրանց որակը ուղիղ համեմատական է կայանի արտադրողականությանն ու անվտանգությանը։

Ի՞նչ է պետք իմանալ ինվերտորների մասին՝ նախքան արևային կայան գնելն ու տեղադրելը:

Արևային էներգետիկայի ոլորտում որպես առաջատար տեխնիկական ընկերություն՝ «ՕՀՄ ԷՆԵՐՋԻ»-ն մշտապես հետևում է աշխարհում տեղի ունեցող արևային տեխնոլոգիաների զարգացմանը և փորձում միջազգային երկար տարիների արդեն իսկ հղկված փորձը բերել Հայաստան։ Ինչպես, օրինակ, գերմանական գերհզոր արտադրող, կերպափոխիչների շուկայում աշխարհի առաջատար SMA Solar Technology ընկերության հեղինակային SMA ShadeFix ֆունկցիայի կիրառումն է այս ոլորտում, որն ապահովում է հնարավոր առավելագույն արտադրողականություն, նույնիսկ եթե ամբողջ վահանակներից մի մասն ստվերված է։ Այս ֆունկցիայի կիրառումը ներդրվել է Հայաստանում «ՕՀՄ ԷՆԵՐՋԻ» ընկերության կողմից 2020թ․-ի վերջերից, և արդեն իսկ բազմաթիվ ընկերություններ և ֆիզիկական անձինք ձեռք են բերել հենց այս տեսակի արևային կերպափոխիչ սարքեր։

Արևային համակարգում ինվերտորները հանդիսանում են էլեկտրոնիկայի միակ և կենտրոնական հանգույցը։ Եթե նկարագրելու լինենք ամբողջ արևային համակարգի աշխատանքը, ապա կտեսնենք, որ արևային վահանակները պատասխանատու են արևի ճառագայթներից էլեկտրաէներգիա ստանալու համար, իսկ ինվերտորները վահանակների արտադրած հաստատուն էլեկտրաէներգիան (DC) կերպափոխում են փոփոխական հոսանքի (AC) էլեկտրաէներգիայի։

Ընդ որում՝ ցանցային ինվերտորներից առաքվող էլեկտրաէներգիան առաջնային կարգով անմիջապես սնում է տվյալ տան կամ օբյեկտի ներքին սպառիչներին (սառնարան, հեռուստացույց, պոմպեր և այլն), որից հետո արտադրված էլեկտրաէներգիայի ավելցուկային մասն ուղղվում է դեպի բաշխիչ էլեկտրական ցանցեր․ սա է պատճառը, որ բարձր որակի ինվերտորի ընտրությունը կբերի ոչ միայն բարձր ելքային արտադրողականության, այլ նաև կապահովի սեփական էլեկտրական սարքավորումների երկարատև անխափան աշխատանքը՝ կորուստները հասցնելով մինիմալի։

Արևային կայանների տեղադրման ժամանակ նաև ամբողջ համակարգի արդյունավետությունը և անվտանգության կարևորագույն երաշխիքները կախված են ինվերտորների ճիշտ ընտրությունից։ Անորակ ինվերտորների հետևանքով առաջացած խնդիրները բազմազան են։ Ամենատարածված խնդիրներից է ինվերտորների ելքում մաքուր սինուսոիդալ հոսանքի փոխարեն մոդիֆիկացված սինուսոիդալ հոսանքի առկայությունը (Նկ․1)։

(Նկ․1) Ինվերտորների ելքում մաքուր սինուսոիդալ հոսանքի և մոդիֆիկացված սինուսոիդալ հոսանքի գրաֆիկների տարբերությունը։

Ինվերտորի ելքում մոդիֆիկացված սինուսոիդալ հոսանքի առկայությունը կարող է վնասել այդ աղբյուրից սնվող սարքերին։ Առաջացող խնդիրների հիմնական օրինակներ են՝

• էլեկտրական սարքավորումներում ավելորդ աղմուկի առաջացումը,
• էլեկտրական շարժիչների և տրանսֆորմատորների ավելորդ տաքացումը, որը հանգեցնում է էլեկտրաէներգիայի կորուստների,
• թվային ժամացույցների ու սինքրոնիզացման սխեմաների աշխատանքային ռեժիմների խախտումը, ընդհուպ մինչև կրկնակի անգամ,
• զգայուն էլեկտրոնային սարքավորումների սնուցման բլոկների (блок питания) վնասում և այլն։

Ինվերտորների աշխատանքի մեկ այլ կարևոր բաղադրիչ է MPP (Maximum Power Point) որոնիչը։ Ժամանակակից ինվերտորների աշխատանքը հիմնված է այս տեխնոլոգիայի վրա։ MPP որոնիչի էությունն արևային կայանի առավելագույն հզորության կետի որոնումն է, որի արդյունքում արևային համակարգը կունենա իր ամենաբարձր արտադրողականությունը։

Այդուհանդերձ, ոչ բոլոր ինվերտորներն ունեն MPP որոնիչի զարգացվածության այնպիսի մակարդակ, որ կարողանան արտաքին միջավայրի ազդեցություններով պայմանավորված առավելագույնս ապահովել էլեկտրաէներգիայի արտադրություն։ Ամենահաճախ հանդիպող խնդիրներն արևային վահանակների վրա ընկնող հնարավոր ստվերներն են, որի պարագայում ամբողջ համակարգի արտադրողականությունը կարող է զգալի անկում ապրել։

Սովորաբար, ֆոտովոլտային համակարգերը տեղադրվում են այնպիսի տեղանքներում, որտեղ դրանք կարող են արևի լույսի ամենամեծ քանակությունը վերածել էլեկտրական հոսանքի: Այնուամենայնիվ, միշտ չէ, որ հնարավոր է կանխել հենասյուները, ծխնելույզները, ծառերը և այլ խոչընդոտները, որոնք կարող են ստվեր գցել արևային վահանակների վրա: Սա նվազեցնում է էներգիայի եկամտաբերությունը և երկարացնում համակարգի հետգնման ժամկետը:

Հարցի խորությունը հասկանալու համար դիտարկենք 2 օրինակ՝ MPP որոնիչի աշխատանքը առանց ստվերի և ստվերի պայամաններում։

Առաջին օրինակի քննարկման համար դիտարկենք առավելագույն հզորության կետի որոնման գործընթացն ստվերի բացակայության պայմաններում: Մենք կտեսնենք հզորության և լարման միջև կապը (Նկ․2), որոնք արևային համակարգերի չափման հիմնական ցուցանիշներն են։ Չափման այս միավորները կառուցում են արևային համակարգի հզորության կորը (Նկ․2)։ Յուրաքանչյուր արևային ինվերտորում MPP որոնիչի կողմից հայտնաբերվում է օպտիմալ հզորության կետ, որի պայմաններում արևային համակարգն աշխատում է առավելագույն հզորությամբ։ Հզորության կորի վրա մաքսիմումի կետը կոչվում է մաքսիմում հզորության կետ կամ MPP, իսկ համապատասխան լարումն անվանվում է MPP լարում։

(Նկ․2) Արևային համակարգի հզորության կորը ստվերի բացակայության պայմաններում։

Ստվերի պայմաններում արևային կայանի հզորության կորը փոխվում է (Նկ․3)։ Այս դեպքում արևային կայանն ունի մի քանի մաքսիմում, բայց սովորական MPP որոնիչները բոլոր այդ կետերը գտնել չեն կարողանում, քանի որ սքանավորում են միայն հոսանքի ընթացիկ կետի մոտակա միջակայքը։ Հետևաբար, ստվերների արդյունքում արևային կայանի արտադրողականությունը կարող է զգալիորեն ավելի ցածր լինել, քան իրականում այն կարող էր արտադրել։

(Նկ․3) Արևային համակարգի հզորության կորը ստվերի առկայության պայմաններում։

Այսքանով ինվերտորների ֆունկցիոնալությունը չի սահմանափկվում, սակայն ընդհանուր պատկերացումներն ամբողջացնելու համար բավարար է ավելացնել, որ որակյալ ինվերտորներն իրենց մեջ պետք է պարունակեն էլեկտրական անվտանգության համար նախատեսված պաշտպանական սարքավորումներ։

«ՕՀՄ Էներջի» ընկերությունը կարճ ժամանակում հասցրել է դառնալ արևային ինվերտորներ  արտադրող գերմանական «SMA Solar Technology»-ի պաշտոնական գործընկերը Հայաստանում: Արևային կերպափոխիչների գերհզոր արտադրող «SMA»-ն արմատական հեղաշրջում առաջացրեց ինվերտորների  աշխարհում՝ համատեղելով յուրահատուկ դիզայնը տեղակայման մեթոդի հետ, որը զգալիորեն նվազեցնում է տեղադրման ժամանակը և ներառում թիրախային բոլոր խմբերը՝ ապահովելով ներդրումների նվազագույն հետգնման ժամկետ։ Ավելի քան 1600 արտոնագրեր ունեցող  «SMA»-ն իր 40-ամյա պատմության ընթացքում կարողացել է կանխատեսել ապագան և նախագծել արևային ֆոտովոլտային կայանների զարգացման ճանապարհը:

Շնորհիվ իր ShadeFix բացառիկ համակարգի՝ վերականգնվող էներգիայի էնտուզիաստ համարվող «SMA»-ը ստվերների արդյունքում ամբողջ կայանի արդյունավետության անկումը չեզոքացնող  ինվերտոր արտադրող միակ ընկերությունն է աշխարհում:

Նկ․4․ SMA Shadefix արտոնագրված համակարգ

Ա) ստանդարտ ինվերտորի աշխատանք

Նկ․4․ Բ) SMA Shadefix համակարգի կիրառում, երբ մեկ վահանակն ստվերված է

Ի տարբերություն ստրինգ ստանդարտ ինվերտորների` «SMA ShadeFix»–ը ապահովում  է առավելագույն  արտադրողականություն՝ թույլ տալով ոչ ստվերապատ վահանակներին աշխատել մաքսիմալ հզորությամբ անգամ մեկ վահանակի ստվերված լինելու դեպքում, իսկ ստանդարտ ինվերտորների դեպքում նույնիսկ 1 վահանակի վրա ստվեր ընկնելու դեպքում ընկնում է ամբողջ շարքի օպտիմալ լարումը։ «SMA»-ի որոնող ալգորիթմի արագությունն ու ճշգրտությունը հավասարը չունեն, ինչի շնորհիվ հնարավոր է իջեցնել էներգիայի կորուստները բացարձակ մինիմումի։ Իր արտոնագրված ալգորիթմով «SMA shadefix»-ը MPP որոնող միակ լուծումն է, որը մշտապես ապահովում է առավելագույն հնարավոր արտադրողականություն արևային համակարգերի համար։

Նկարագրված առանձնահատկություններով է պայմանավորված ինվերտորների այդքան մեծ կարևորությունն արևային համակարգերում։ Այս ամենին պետք է միայն ավելացնել, թե ինչ տեսակների են լինում արևային ինվերտորները, որոնց տարբերությունից, սակայն, չեն փոխվում որակի գնահատման մոտեցումները։ Ինչ վերաբերում է արևային ինվերտորների տեսակներին, ապա դրանք լինում են ցանցային, ինքնավար և հիբրիդ, որոնք իրենց հերթին կարող են լինել միաֆազ կամ եռաֆազ (կախված էլեկտրական ցանցի տեսակից)։

Ամփոփելով կարող ենք ասել, որ ինվերտորներն արևային կայանների կարևորագույն տարրերից են, իսկ դրանց որակն ուղիղ համեմատական է արևային կայանի արտադրողականությանն ու անվտանգությանը։