Ինչպե՞ս է աշխատում երկկողմանի լիցքավորիչը արևային համակարգերում

Ուրեմն երբևէ մտածե՞լ եք, թե ինչպես են արևի ճառագայթները տներում վերածվում էներգիայի: Գիտե՞ք, որ ապագայում էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները կարող են տներին էներգիա մատակարարել էլեկտրամատակարարման փորձերի դեպքում: Պատասխանը կարելի է գտնել տեխնոլոգիայի հրաշքում, որը հայտնի է որպես երկուղղային լիցքավորիչ:

Այս տեսակի սարքերը օգտագործվում են ֆոտովոլտային սարքերի տեսքով, որոնք հակադիր են սովորական էներգամատակարարման ադապտերներին, քանի որ կարող են ընդունել էներգիա սարքերից և մատակարարել էներգիա նրանց: Այս տեխնոլոգիայի շնորհիվ կարող է արդյունավետ կերպով կառավարվել արևային էներգիան: Եկեք հասկանանք, թե ինչպես են աշխատում արևային երկուղղային լիցքավորիչները և ինչու են դրանք կարևոր այսօրվա աշխարհում:

Արևային երկուղղային լիցքավորիչների գործառույթների հասկացություն

Երկու ուղղությամբ աշխատող լիցքավորիչը, իր պարզագույն ձևով, կարող է սահուն կարգավորել էներգիայի հոսքը և այն փոխարկել հաստատուն հոսանքի երկու ուղղություններով: Լավ հասկանալու համար պատկերացրեք էլեկտրամատակարարման համակարգ, որն ունի մի քանի սնուցման մուտքեր և ելքեր, որտեղ ավելցուկային արևային էներգիան կարող է պահեստավորվել մարտկոցներում: Երբ արևային էներգիայի արտադրությունը նվազում է, այս տեսակի ֆոտովոլտային լիցքավորիչը անխափան էլեկտրամատակարարում է տները պահեստավորված էներգիայով՝ ապահովելով սովորական էլեկտրամատակարարում:

Այս երկու ուղղությամբ հնարավորությունը երկու ուղղությամբ լիցքավորիչներին տարբերեցնում է սովորական լիցքավորիչներից, որոնք էներգիան տեղափոխում են միայն մեկ ուղղությամբ: Դասական արևային համակարգերը, երբ մարտկոցները լիքն են, սովորաբար ապավինում են ավելցուկային էներգիային, սակայն երկու ուղղությամբ հոսքի դեպքում արևային էներգիան կարող է ամբողջությամբ օգտագործվել՝ կա՛մ պահեստավորվել հետագա օգտագործման համար, կա՛մ օգտագործվել անմիջապես: Հիմնական գաղափարն այն է, որ կառավարվում է էներգիայի մի ձևից մյուսի վերափոխումը և այդ էներգիայի հետագա բաշխումը՝ կամ նախնական սահմանված չափանիշներով, կամ իրական ժամանակում:

Արևային համակարգերում լիցքավորիչները հանդես են գալիս որպես միջանկյալ հարթակ արևային սարքերի, մարտկոցների և տան էլեկտրական ցանցի միջև: Նրանք տեղադրվում են ռազմավարական դիրքերում՝ էներգիայի մուտքի, ելքի և պահեստավորված էներգիայի վերլուծություն կատարելու համար՝ որոշումներ կայացնելու համար էներգիայի օպտիմալ բաշխման վերաբերյալ: Սա որոշակի էներգիական հոսք ավելացնում է արևային էներգիայի ցանցային համակարգերի արդյունավետությունն ու կատարողականությունը՝ նվազեցնելով առաջնային էներգիայի աղբյուրներից կախվածությունը:

Երկակի ուղղությամբ լիցքավորիչների դերը արևային էներգիայի համակարգերում

Երկակի ուղղությամբ լիցքավորիչները կատարում են մի քանի կարևոր գործառույթներ արևային էներգիայի համակարգերում: Դրանց հիմնական պարտականությունն ապահովելն է, որ արևային էներգիան չավարտվի փոշիի, և ապահովվի վստահելի պահեստային էներգամատակարարում, երբ արևը չի աշխատում:

Տնային արևային համակարգերում առաջացած ավելցուկային արևային էներգիան, որը չի օգտագործվում սարքերը գործարկելու համար, պետք է որտեղ-որ գնա: Եթե չկա երկակի ուղղությամբ համակարգ, արևային էներգիան կա՛մ վերադառնում է ցանցին (եթե դրան դեմ չեն կանոնները), կա՛մ պարզապես ավարտվում է փոշիի: Սակայն երկակի ուղղությամբ լիցքավորիչը կարող է խելացի ձևով այդ ավելցուկային էներգիան ուղղորդել մարտկոցների լիցքավորմանը՝ ապագայում օգտագործելու համար: Սա նշանակում է, որ օրվա ընթացքում հավաքված արևային էներգիան կարող է օգտագործվել տունը գիշերը էներգամատակարարելու համար, ինչը բարձրացնում է էներգահարուստության ինքնաբավությունը:

Մեկ այլ կարևոր գործառույթ է բեռի տեղափոխումը հզորության գագաթնակետերի ընթացքում: Երկկողմանի լիցքավորիչները տնային տնտեսություններին թույլ են տալիս օգտագործել պահեստավորված արևային էներգիան այն ժամանակ, երբ էլեկտրաէներգիայի պահանջարկը և դրա արժեքը ամենաբարձրն են: Սա ոչ միայն փոխանակում է գումար, այլ նաև նվազեցնում է էլեկտրական ցանցի ընդհանուր ծանրաբեռնվածությունը: Համակարգը կարող է վերահսկել, թե երբ է անհրաժեշտ էներգիան վերցնել մարտկոցներից՝ ցանցի փոխարեն, ինչը առավելագույնի է հասցնում արդյունավետությունը և նվազագույնի հասցնում ծախսերը:

Ամենակարևորը, երկկողմանի լիցքավորիչները ապահովում են արտակարգ դեպքերի համար էներգամատակարարում: Օգտագործելով լիցքավորիչ կուտակիչներ և մարտկոցային պահեստավորում, ցանցի խափանման դեպքում արևային համակարգը կարող է ապահովել տան կարևորագույն ֆունկցիաները: Սա ապահովում է հակազդեցություն և էներգային անվտանգություն, որը չի համեմատվում ավանդական արևային համակարգերի կամ էլեկտրական ցանցերի հետ: Լիցքավորիչը ավտոմատ կերպով անջատվում է ցանցից և ստեղծում է միկրոցանց՝ օգտագործելով արևային էներգիան և մարտկոցային պահեստավորումը՝ ձեր տունը էներգամատակարարելու համար:

Ինչպես են երկկողմանի լիցքավորիչները իրենց հրաշքը կատարում

Երկու ուղղությամբ լիցքավորման սարքերի տեխնիկական գործառույթը ներառում է մի շարք բարդ գործընթացներ և տեխնոլոգիաներ, որոնք հնարավորություն են տալիս կառավարել էներգիան երկու ուղղություններով: Այս գործընթացները հասկանալը կարևոր է այս տեխնոլոգիայի ազդեցությունը արևային էներգիայի համակարգերի վրա հասկանալու համար:

Առաջին հիմնական գործընթացը փոփոխական հոսանքի (AC) և հաստատուն հոսանքի (DC) փոխակերպումն է մեկը մյուսին: Չնայած ամենաշատը տները աշխատում են փոփոխական հոսանքի (AC) վրա, արևային սարքերը արտադրում են հաստատուն հոսանք (DC): Երկկողմանի համակարգը կարող է էներգիան փոխակերպել երկու ուղղությամբ՝ ամենաարդյունավետ ձևով: Հաջորդ մասը կառավարման մեխանիզմների ինտեգրումն է: Երկկողմանի լիցքավորիչները ինքնատիպ, մեկուսացված միավորներ չեն: Ընդհակառակը, դրանք ավելի բարդ էներգակառավարման համակարգերի մաս են, որոնք դինամիկորեն հսկում են տասնյակ փոփոխականներ: Մեկ համակարգը կարող է հետևել արևային էներգիայի արտադրությանը, տնային էլեկտրական սպառմանը, մարտկոցի լիցքի վիճակին և արտաքին գործոններին, ինչպիսին է ժամանակային էլեկտրաէներգիայի գնագողությունը: Համակարգը այս տվյալներն օգտագործում է էներգիայի պահեստավորման և վերականգնման բարդ հաշվարկներ կատարելու համար:

Հաջորդ մասը նվիրված է էլեկտրոնային ուժի և անջատման համակարգերին: Սիլիցիումի կարբիդի (SiC) ուժային մոդուլները առաջատար բաղադրիչներ են, որոնք թույլ են տալիս բարձր արդյունավետությամբ փոխարկել էլեկտրաէներգիան՝ ինչը անհրաժեշտ է երկկողմանի լիցքավորման համար: Այս բաղադրիչներն ու համակարգերը կարող են միլիվայրկյանների ընթացքում փոխել էներգիայի հոսքի ուղղությունը՝ հարմարվելով տարբեր էներգետիկ պայմաններին՝ անցնելով անզգայորեն և դինամիկորեն: Այս անջատումների ընթացքում տուն ոչ մի էներգիա չի կորցվում:

Վերջաբանը նվիրված է լարման կարգավորման և օպտիմալացմանը: Լիցքավորիչը ակտիվորեն կառավարում է համակարգի բոլոր տարբեր բաղադրիչների ամենաօպտիմալ լարման մակարդակներով արդյունավետ միացումը: Լիցքավորիչը օգտագործում է առավելագույն հզորության կետի հետևման (MPPT) տեխնոլոգիան՝ արևային էներգիան առավելագույնի հասցնելու համար, ինչպես նաև բազմաստիճան լիցքավորում՝ մատակարարի կյանքի տևողությունը երկարաձգելու համար: Այս կարգավորված կառավարումը երկարաձգում է մատակարարի և լիցքավորիչի ինքնակյանքը:

Խնդրի նկատմամբ օպտիմիստական մոտեցում

Բացի տնային էներգիայի պահեստավորման համակարգերից, երկու ուղղությամբ լիցքավորման սարքերը արևային համակարգերում կարող են կիրառվել նաև այլ դեպքերում:

Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների ինտեգրման արժեքը շարունակում է համարվել վերջերս տեղի ունեցած ամենահետաքրքիր զարգացումներից մեկը: Արևային էներգիայով աշխատող տների աշխարհում երկու ուղղությամբ լիցքավորվող էլեկտրական մեքենաները կարող են լիցքավորվել ցերեկը, իսկ արևը մայր մտնելուց հետո՝ էներգիան վերադարձնել տուն: Այս «մեքենա-ցանց» տեխնոլոգիան փոխում է տրանսպորտի և էներգիայի պահեստավորման մասին ընկալումը: Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները այլևս չեն պասիվորեն էներգիա ստանում, այլ իրենց մեջ կրում են մարտկոցի ֆունկցիա և օգնում տանը ու ցանցին բարձր էներգասպառողականության շրջաններում:

Անջատված ցանցից և ռեզերվային էլեկտրամատակարարման համակարգերը ներկայացնում են մեկ այլ հետաքրքիր կիրառություն: Նավակների, կենցաղային ավտոմեքենաների կամ էլեկտրացանցին չմիացված հեռավոր խրճիթների համար արևային էներգիայի համակարգերին միացված երկկողմանի լիցքավորիչները հատուկ արժեք են ստեղծում: Այդ համակարգերը կարող են ինտելեկտուալ ձևով միավորել արևային սարքեր, գեներատորներ և նույնիսկ քամու տուրբինները միասին մարտկոցների հետ: Երկկողմանի լիցքավորիչը կլորացնում է ավելցուկային էներգիան և մշակում է համակարգեր, որոնք այդ էներգիան կենտրոնացնում են ամենակարևոր պահանջների վրա:

Երկու ուղղությամբ լիցքավորիչները դառնում են էներգիայի պահեստավորման համակարգերի ավելի բարդ կոնֆիգուրացիաների գործիքներ: Օրինակ, դրանք պետք է կարողանան վերահսկել էներգիայի հոսքը տարբեր մարտկոցային համակարգերի համար, ինչպիսին է առաջնային ակումուլյատորների և լիցքավորիչ լիթիումային լրացուցիչ մարտկոցների միացումը տրանսպորտային միջոցներում (օրինակ՝ կցակառքում կամ նավակում): Այս մարտկոցների յուրաքանչյուր տեսակն ունի տարբեր աշխատանքային բնութագիր և լիցքավորման հատուկ հատկանիշներ, իսկ երկու ուղղությամբ լիցքավորիչը կարող է օպտիմալացնել գործընթացը յուրաքանչյուր դեպքում՝ ապահովելով էներգիայի հոսքը դեպի դրանք և դրանցից ըստ անհրաժեշտության:

Տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս նաև ցանցը կայունացնելու ավելի լայնածավալ միջոցառումներ ձեռնարկելու համար: CSIRO-ի նման կազմակերպությունների նախագծերը ցույց են տալիս, թե ինչպես կարող են երկու ուղղությամբ աշխատող լիցքավորիչները օգնել լուծել արևային էներգիայի փոփոխականության հարցը: Իր հերթին, սա օգնում է ցանցի օպերատորներին կառավարել համակարգը, որտեղ վերականգնվող էներգիայի բաժինը բարձր է: Երբ մի քանի երկու ուղղությամբ աշխատող արևային համակարգեր միացված են ցանցին, դրանք համատեղ աշխատում են՝ որպես ցրված պահեստավորման համակարգ, որը կլանում է վերականգնվող էներգիայի ավելցուկը գագաթնակետի ընթացքում և արձակում է այն՝ գագաթնային պահանջարկի շրջանում:

Երկու ուղղությամբ աշխատող լիցքավորիչները նվազեցնում են արևային էներգիայի կորուստների քանակը, իսկ էներգետիկ ենթակառուցվածքի համար էներգիան բազմաթիվ կետերում լիցքավորելու և արձակելու հնարավորությունն ավելի հարմար դարձնում է համակարգը խանգարումների նկատմամբ: Դրանք գործնական են մեկ ընտանիքի մակարդակից մինչև ամբողջ ցանցի համար: Քանի որ տեխնոլոգիան շարունակում է զարգանալ, ֆոտովոլտային համակարգերի օգտագործման ավելի ու ավելի բարդ եղանակներ կհայտնվեն: