مع التطور السريع لصناعة الطاقة الجديدة، يزداد استخدام توليد الطاقة الكهروضوئية على نطاق واسع. وباعتبارها مكونًا أساسيًا في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية، تعمل العاكسات الكهروضوئية في بيئات خارجية، وتخضع لاختبارات قاسية للغاية، بل وحتى قاسية.
بالنسبة لمحولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخارجية، يجب أن يتوافق التصميم الهيكلي مع معيار IP65. ولا يمكن لمحولاتنا العمل بأمان وكفاءة إلا ببلوغ هذا المعيار. يُحدد تصنيف IP مستوى الحماية من المواد الغريبة داخل أغلفة المعدات الكهربائية. المصدر هو معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية IEC 60529. وقد اعتُمد هذا المعيار أيضًا كمعيار وطني أمريكي عام 2004. غالبًا ما يُقال إن مستوى IP65، IP هو اختصار لعبارة "حماية الدخول"، حيث يمثل المستوى 6 مستوى الغبار (6: يمنع دخول الغبار تمامًا)؛ والمستوى 5 هو مستوى مقاومة الماء (5: يغمر الماء المنتج دون أي ضرر).
لتحقيق متطلبات التصميم المذكورة أعلاه، تُعدّ متطلبات التصميم الهيكلي للمحولات الكهروضوئية صارمةً وحذرةً للغاية. وهذه أيضًا مشكلةٌ يسهل إثارتها في التطبيقات الميدانية. فكيف نُصمّم منتجًا للمحولات الكهروضوئية عالي الكفاءة؟
حاليًا، يُستخدم نوعان من أساليب الحماية الشائعة بين الغطاء العلوي وصندوق العاكس في الصناعة. الأول هو استخدام حلقة سيليكون مقاومة للماء. يبلغ سمك هذه الحلقة عادةً 2 مم، وتمر عبر الغطاء العلوي والصندوق. يتم الضغط عليها لتحقيق تأثير مقاوم للماء والغبار. يقتصر تصميم الحماية هذا على مقدار تشوه وصلابة حلقة السيليكون المطاطية المقاومة للماء، وهو مناسب فقط لصناديق العاكس الصغيرة بقدرة 1-2 كيلوواط. أما الصناديق الأكبر حجمًا، فتُسبب مخاطر خفية أكبر في تأثيرها الوقائي.
يوضح الرسم البياني التالي:
الطبقة الأخرى محمية برغوة بولي يوريثان لانبو الألمانية (RAMPF)، التي تعتمد على تشكيل الرغوة بالتحكم الرقمي، وتلتصق مباشرةً بالأجزاء الهيكلية مثل الغطاء العلوي، ويمكن أن يصل تشوهها إلى 50%. وهي مناسبة بشكل خاص لتصميم حماية محولاتنا المتوسطة والكبيرة.
يوضح الرسم البياني التالي:
في الوقت نفسه، والأهم من ذلك، لضمان تصميم مقاوم للماء عالي القوة، يجب تصميم أخدود مقاوم للماء بين الغطاء العلوي لهيكل العاكس الكهروضوئي والصندوق، لضمان مرور رذاذ الماء عبر الغطاء العلوي والصندوق. كما سيتم توجيه قطرات الماء إلى داخل العاكس بين الجسم، عبر خزان المياه الخارجي، لتجنب دخول الصندوق.
في السنوات الأخيرة، شهدت سوق الطاقة الكهروضوئية منافسة شرسة. وقد قام بعض مصنعي العاكسات ببعض التبسيطات والاستبدالات في تصميم الحماية واستخدام المواد لضبط التكاليف. على سبيل المثال، يوضح الرسم البياني التالي:
الجانب الأيسر تصميمٌ مخفّض التكلفة. هيكل الصندوق منحني، ويتم التحكم في التكلفة من خلال مادة الصفائح المعدنية وطريقة التصنيع. بالمقارنة مع الصندوق ثلاثي الطيات على الجانب الأيمن، يوجد أخدود انحراف أقل بشكل واضح. كما أن متانة الهيكل أقل بكثير، وتوفر هذه التصاميم إمكاناتٍ كبيرة للاستخدام في أداء العاكس المقاوم للماء.
بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن تصميم صندوق العاكس يحقق مستوى الحماية IP65، فإن ارتفاع درجة الحرارة الداخلية للعاكس أثناء التشغيل سيؤدي إلى دخول الماء إلى المكونات الإلكترونية الحساسة وإتلافها. لتجنب هذه المشكلة، نقوم عادةً بتركيب صمام تهوية مقاوم للماء في صندوق العاكس. يعمل هذا الصمام المقاوم للماء والتهوية على موازنة الضغط بفعالية وتقليل ظاهرة التكثيف في الجهاز المغلق، مع منع دخول الغبار والسوائل، مما يحسن سلامة وموثوقية وعمر خدمة منتجات العاكس.
لذلك، نلاحظ أن التصميم الهيكلي الجيد لعاكس الطاقة الكهروضوئية يتطلب تصميمًا واختيارًا دقيقين ودقيقين، بغض النظر عن تصميم هيكل الهيكل أو المواد المستخدمة. وإلا، فسيتم تقليصه بشكل عشوائي للتحكم في التكاليف. وتُشكل متطلبات التصميم مخاطر خفية كبيرة على التشغيل المستقر طويل الأمد لعاكسات الطاقة الكهروضوئية.
