אילו מערכות חשמל סולאריות מתאימות לנתיכים פוטו-וולטאיים?

מערכת חשמל סולארית לנתיכים פוטו-וולטאיים

1. לפי גודל המערכת

• מערכת פוטו-וולטאית ביתית (פוטו-וולטאית לגג)

זהו תרחיש היישום הבסיסי עבור נתיכים פוטו-וולטאיים. במערכות פוטו-וולטאיות ביתיות, בדרך כלל מותקן נתיך בין מודול פוטו-וולטאי למהפך, עם שתי משימות עיקריות: להגן על המעגל הפנימי של הבית מפני הלם הזרימה האחורית הנגרם על ידי המערך הפוטו-וולטאי, ולחתוך במהירות את הזרם החריג כדי למנוע התחממות יתר ואף שריפה כאשר המכלול מתקצר. מערכות כאלה משתמשות בדרך כלל במפרטי זרם נמוכים-(כגון 1A עד 30A) והן תואמות לממירי מחרוזת.

• תחנת כוח מבוזרת תעשייתית ומסחרית

במערכות הפצה על הגג או הקרקע במפעלים, קניונים, בתי ספר, בתי חולים וכו', מותקנים בדרך כלל נתיכים בין הפאנלים לקופסת המשלב כדי להגן על קופסת המשלב ועל כל קו ה-DC. בשל המורכבות של מערכות חשמל בסביבה תעשייתית, יכולת השבירה ומהירות התגובה של נתיכים תובעניים יותר ויש לבחור מפרטים מתאימים.
תחנת כוח פוטו-וולטאית יבשתית גדולה (מערכת מרכזית)
לתחנות כוח גדולות יש יותר רכיבים ותצורת נתיך שיטתית יותר. בנוסף לפריסת נתיכים בקצה הפלט של כל מיתר, נדרשות שכבות הגנה מרובות בין תיבת המשלב למהפך ובאוטובוס הקלט DC של המהפך. המערכת ניתנת לבחירה עבור מפרט זרם גבוה (לדוגמה. 200A עד 500A), מתאימה לממירים מרכזיים ודורשת קיבולת ריסוק של יותר מ-50kA.

2. לפי מבנה המערכת

מערכות פוטו-וולטאיות טוריות
זוהי הארכיטקטורה הרווחת עבור פוטו-וולטאים מבוזרים. לכל מסוף פלט חיובי או שלילי מחרוזת חייבת להיות מחוברת לנתיך (או להשתמש במסוף נתיך משולב) להגנה ברמת מחרוזת- יחידה. כאשר מיתר אחד משתבש, הפתיל נמס במהירות, ומבודד את הענפים התקולים מבלי לשבש את פעולתם של מיתרים רגילים אחרים. לממירי מחרוזת יש בדרך כלל את היכולת לזהות זרמי מיתר וניתן להשתמש בהם כדי לאתר ולהחליף במהירות תקלות בנתיכים.
מערכת פוטו-וולטאית מרכזית
תחילה נצברים מחרוזות מרובות ולאחר מכן מחוברות למהפך מרכזי. בארכיטקטורה זו, הנתיך צריך לכסות שתי רמות: ענף טורי המגן על התיבה המשולבת, ואפיק המגן על קצה הכניסה DC של המהפך. מערכות מסוימות ישתמשו גם בנתיכים חכמים שיכולים לטפל ביעילות בסיכון לכשל כגון זרימה חוזרת של ענפים ועומסי יתר מרובים קטנים.
מערכת משולבת לאגירת אנרגיה פוטו-וולטאית
במערכת הפוטו-וולטאית + אחסון אנרגיה, נתיך פוטו-וולטאי צריך להגן לא רק על הצד DC של המערכת הפוטו-וולטאית, אלא גם על ערכת ההגנה של מערכת אחסון האנרגיה. מעגל פריקת הטעינה- של ערכת הסוללות לאגירת אנרגיה דורש גם הגנת הצפת והגנה- מקצר. נתיכים פוטו-וולטאיים ונתיכים לאחסון אנרגיה יוצרים יחד שרשרת הגנה צדדית שלמה בחיבור DC.

3. לפי סוג טכנולוגיית הסוללה

• מערכת סוללות סיליקון גבישי (כולל סיליקון חד גבישי וסיליקון רב גבישי)

לנתיכים פוטו-וולטאיים יש יכולת הסתגלות רחבה למערכות תאי סיליקון גבישיים ומספקים הגנה יעילה על עומס יתר ו-מעגל קצר עבור מודולי סיליקון גבישיים ומודולי סיליקון קונבנציונליים. במיוחד כאשר מספר סדרות מחוברות במקביל לאותו ערוץ MPPT, הנתיך יכול למנוע מתקלת סדרה אחת לגרום לזרם סדרה אחר לזרום חזרה.

• מערכת סוללות מסוג סרט דק

לסוללות-סרט דק יש מאפיינים חשמליים שונים מסוללות סיליקון גבישי ובעלות זרמי מעגל קצרים יחסית-. נתיכים רגילים עשויים שלא לפעול בצורה מהימנה במקרה של תקלה. מכוון למאפיין זה, נתיך ה-PV DC המיוחד עובר אופטימיזציה, אשר מנתק ביעילות את זרם התקלה במתח נמוך ומספק הגנה נאותה.

4. מערכות ישימות בנסיבות מיוחדות

• תחנת כוח פוטו-וולטאית-בגובה רב

באזורים בגובה רב עם אוויר דליל ותנאי פיזור חום גרועים, יש להפחית את הזרם המדורג של נתיכים בהתאם לעקומת כושר הנשיאה הסביבתית. לנתיכים פוטו-וולטאיים יש מגוון רחב של יכולת הסתגלות לטמפרטורה (בדרך כלל עד -25 מעלות צלזיוס עד +70 מעלות צלזיוס או אפילו +85 מעלות צלזיוס) המאפשרים להם לעמוד בסביבות קיצוניות כאלה.

• תחנת כוח סביבתית-בטמפרטורה גבוהה (למשל בסיס פוטו-וולטאי מדברי)

כאשר טמפרטורת הסביבה עולה על 40 מעלות צלזיוס, יכולת נשיאת הזרם של הפתיל תקטן, ויש לבחור דגם עם זרם נקוב גבוה יותר או עיצוב פיזור חום משופר. עיצוב עמידות מזג האוויר של נתיכים פוטו-וולטאיים יכול להתנגד לאור אולטרה סגול, טמפרטורה גבוהה, לחות גבוהה וכו'.

• פוטו-וולטאים מים (פוטו-וולטאים משלימים דיג, פוטו-וולטאים צפים)

עם לחות גבוהה וקורוזיה ערפל מלח, נדרשים רמת ההגנה ועמידות בפני קורוזיה של מעטפת הפתיל. נתיכים פוטו-וולטאיים משתמשים בדרך כלל בחומרים מעכבי בעירה-(כגון PA66) ככיסוי עם דירוג הגנה שאינו נמוך מ-IP2X, ומוצרים מסוימים יכולים להשיג רמת הגנה גבוהה יותר.

5. סיווג לפי רמת מתח

• מערכת 1000V DC

זוהי רמת המתח המרכזית ביותר עבור מערכות פוטו-וולטאיות והיא משמשת ברוב המערכות הביתיות והמסחריות המבוזרות. הנתיך הפוטו-וולטאי המתאים מדורג ב-DC1000V עם טווח זרם נקוב של 1A עד 30A (רמת מיתר) ומעלה (רמת אוטובוס).

• מערכת 1500V DC

עם הפופולריות של רכיבי הספק-גבוהים, שיעורן של מערכות 1500V בתחנות כוח יבשתיות גדולות גדל במהירות. הנתיך הפוטו-וולטאי המתאים דורש מתח מדורג של DC1500V, עם קיבולת שבירה של 20 kA-25 kA עבור חלק מהמוצרים.