مقدمه
سیستمهای خورشیدی فتوولتائیک (PV) بر اساس نوع اتصال و نحوه مدیریت انرژی به دو گروه اصلی متصل به شبکه (On-Grid) و مستقل از شبکه (Off-Grid) تقسیم میشوند. شناخت دقیق تفاوتهای این دو نوع سیستم برای انتخاب صحیح در پروژههای خانگی، تجاری یا صنعتی حیاتی است. در این مقاله ساختار، مزایا، معایب و کاربردهای هر دو سیستم بررسی میشود.
ساختار سیستمهای متصل به شبکه (On-Grid)
اجزای اصلی:
پنل خورشیدی (PV Module)
اینورتر متصل به شبکه (Grid-Tied Inverter)
تجهیزات حفاظتی (فیوز، کلید قطع اضطراری، Surge Protector)
اتصال به شبکه برق سراسری
نحوه عملکرد:
پنلها جریان مستقیم (DC) تولید میکنند.
اینورتر آن را به جریان متناوب (AC) همفاز با شبکه تبدیل میکند.
مازاد انرژی به شبکه تزریق میشود (Net Metering یا Feed-in Tariff).
مزایا:
هزینه اولیه کمتر (عدم نیاز به باتری).
راندمان بالاتر به دلیل حذف باتری.
قابلیت فروش برق مازاد به شبکه (در کشورهایی که سیاست حمایتی دارند).
معایب:
عدم کارکرد در صورت قطع برق شبکه (به دلیل مسائل ایمنی).
وابستگی کامل به شبکه برق.
ساختار سیستمهای مستقل از شبکه (Off-Grid)
اجزای اصلی:
پنل خورشیدی
کنترلر شارژ (MPPT یا PWM)
باتری ذخیرهساز (معمولاً لیتیوم-یونی یا سرب-اسیدی)
اینورتر مستقل (Stand-Alone Inverter)
نحوه عملکرد:
انرژی خورشیدی در طول روز تولید میشود.
بخشی از انرژی مستقیم به بار مصرفی داده شده و مازاد در باتری ذخیره میشود.
در شب یا هوای ابری، انرژی از باتری تأمین میشود.
در برخی سیستمها، یک ژنراتور پشتیبان (Diesel Generator) برای مواقع اضطراری در نظر گرفته میشود.
مزایا:
استقلال کامل از شبکه برق.
مناسب برای مناطق دورافتاده یا فاقد شبکه.
افزایش امنیت انرژی (به ویژه در کمپینگ یا کاربردهای نظامی).
معایب:
هزینه اولیه بیشتر به دلیل نیاز به باتری.
کاهش راندمان کلی به دلیل چرخه شارژ/دشارژ باتری.
نیاز به نگهداری بیشتر (بهخصوص در باتریهای سرب-اسیدی).
مقایسه فنی بین On-Grid و Off-Grid
ویژگی | On-Grid | Off-Grid |
هزینه اولیه | کمتر (بدون باتری) | بیشتر (نیاز به باتری و کنترلر شارژ) |
راندمان | بالاتر (۹۵٪+) | پایینتر به دلیل باتری |
پایداری برق | وابسته به شبکه | مستقل و پایدار در قطع شبکه |
نیاز به نگهداری | پایین | متوسط تا بالا (باتریها) |
کاربرد اصلی | شهرها و مناطق دارای شبکه پایدار | روستاها، کمپینگ، مناطق دورافتاده |
امکان فروش برق | بله (در صورت وجود سیاست حمایتی) | خیر |
انتخاب بین On-Grid و Off-Grid
انتخاب نوع سیستم به عوامل زیر بستگی دارد:
دسترسی به شبکه: اگر شبکه پایدار وجود داشته باشد، سیستم On-Grid بهصرفهتر است.
پایداری مورد انتظار: در مناطقی که قطعی برق زیاد است، سیستم Off-Grid یا Hybrid پیشنهاد میشود.
هزینه اولیه: سیستمهای On-Grid معمولاً ۳۰–۴۰٪ ارزانتر هستند.
هدف پروژه: اگر هدف کاهش هزینه قبض برق باشد → On-Grid؛ اگر هدف استقلال کامل باشد → Off-Grid.
جمعبندی
سیستمهای متصل به شبکه (On-Grid) و مستقل (Off-Grid) هر کدام مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. در ایران به دلیل پتانسیل بالای تابش خورشید و سیاستهای حمایتی، هر دو سیستم بسته به شرایط پروژه کاربرد دارند. برای مناطق شهری با شبکه پایدار، On-Grid بهترین گزینه است؛ اما برای مناطق دورافتاده و پروژههای خاص، Off-Grid یا سیستمهای هیبریدی توصیه میشود.
منابع
National Renewable Energy Laboratory (NREL), “Grid-Connected PV Systems,” 2023.
International Energy Agency (IEA), “Renewables 2023 Report.”
Solar.com, “On-Grid vs Off-Grid Solar: Which is Right for You?”
EnergySage, “Off-Grid Solar Systems Explained.”
