تفاوت سیستم خورشیدی مستقل از شبکه و متصل به شبکه چیست؟

با افزایش آگاهی از اهمیت و ارزش انرژی‌های تجدیدپذیر، استفاده از سیستم‌های برق خورشیدی به‌خصوص برای خانه‌ها، ویلاها و کسب‌وکارها به‌صورت چشمگیری رشد کرده است؛ زیرا هم به کاهش هزینه قبض برق کمک می‌کند و هم باعث کاهش ردپای کربن و حفاظت از محیط زیست می‌شود. به‌طور کلی دو نوع اصلی سیستم خورشیدی فتوولتائیک وجود دارد: سیستم خورشیدی متصل به شبکه (On-Grid / آن‌گرید) و سیستم خورشیدی مستقل از شبکه (Off-Grid / آف‌گرید).

سیستم برق خورشیدی مستقل و متصل به شبکه

در سیستم خورشیدی متصل به شبکه، پنل‌های خورشیدی به همراه اینورتر به شبکه برق سراسری متصل می‌شوند و توان تولیدی آن‌ها، برق دریافتی از شرکت توزیع برق را تکمیل یا در برخی موارد جایگزین می‌کند؛ در صورت وجود طرح‌های خرید تضمینی، حتی امکان تزریق برق مازاد به شبکه و کسب درآمد نیز فراهم است. در مقابل، سیستم خورشیدی مستقل از شبکه هیچ وابستگی به برق شهر ندارد و با استفاده از باتری خورشیدی و شارژکنترلر، تمام انرژی مورد نیاز را ذخیره و تأمین می‌کند؛ این نوع سیستم برای مناطق دورافتاده، باغ‌ها، ویلاهای بدون دسترسی به برق شهری و کاربردهای حساس بسیار مناسب است.

سیستم خورشیدی آن‌گرید / Grid-Tied

با وجود تفاوت‌های مهم در ساختار، هزینه اولیه، نحوه تأمین انرژی و سطح اطمینان از تأمین برق، هر دو نوع سیستم خورشیدی مزایای مشابهی مانند کاهش هزینه‌های انرژی، استقلال انرژی و افزایش ارزش ملک را ارائه می‌دهند. به همین دلیل، شناخت دقیق تفاوت سیستم خورشیدی متصل به شبکه و خارج از شبکه و بررسی عمیق شرایط محل، الگوی مصرف برق، بودجه و نیازهای خاص شما برای انتخاب بهترین گزینه بسیار حیاتی است. در این مقاله تلاش کرده‌ایم با ارائه توضیحات کامل و تخصصی، به شما کمک کنیم تا بهینه‌ترین سیستم خورشیدی مطابق با نیاز و بودجه خود را انتخاب و اجرا کنید.

سیستم خورشیدی متصل به شبکه چیست؟

سیستم خورشیدی متصل به شبکه یا سیستم خورشیدی آن‌گرید (On-Grid) رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین نوع سیستم فتوولتائیک برای خانه‌ها، واحدهای تجاری و صنایع است. همان‌طور که از نام آن مشخص است، این سیستم مستقیماً به شبکه برق سراسری متصل بوده و انرژی تولیدی پنل‌های خورشیدی را با برق دریافتی از شرکت توزیع برق ترکیب می‌کند. در ساعات روز، پنل‌ها برق DC تولید می‌کنند، اینورتر آن را به برق AC هماهنگ با شبکه تبدیل کرده و از طریق تابلو برق، انرژی مورد نیاز مصرف‌کننده را تأمین می‌نماید؛ هر مقدار برق مازاد نیز از طریق کنتور (معمولاً دوطرفه) به شبکه تزریق می‌شود.

پیش‌نیاز اصلی اجرای نیروگاه خورشیدی متصل به شبکه، وجود یک شبکه برق پایدار در محل نصب است. در شرایطی که تولید انرژی خورشیدی کمتر از میزان مصرف باشد – مانند شب، هوای ابری یا افزایش ناگهانی بار – کمبود انرژی به‌طور خودکار از شبکه جبران می‌شود؛ بنابراین کاربر بدون وقفه از برق استفاده می‌کند، بدون آنکه نگران خاموشی ناشی از نوسان تولید خورشید باشد. در این ساختار، معمولاً نیازی به باتری خورشیدی نیست، زیرا خود شبکه نقش «مخزن انرژی» را ایفا می‌کند؛ این موضوع باعث کاهش هزینه اولیه، نگهداری ساده‌تر و افزایش مقرون‌به‌صرفه بودن سیستم متصل به شبکه می‌شود.

به‌طور خلاصه، سیستم خورشیدی متصل به شبکه راهکاری حرفه‌ای برای کاهش هزینه قبض برق، افزایش بهره‌وری انرژی و استفاده حداکثری از انرژی خورشید است و برای مصرف‌کنندگان خانگی، تجاری و صنعتی که به برق شهر دسترسی دارند، انتخابی ایده‌آل به شمار می‌آید.

تجهیزات مورد نیاز برای سیستم‌های خورشیدی آن‌گرید

اینورتر متصل به شبکه (Grid-Tied Inverter)

🔁 اینورتر خورشیدی متصل به شبکه قلب سیستم‌های خورشیدی آن‌گرید است. این دستگاه، برق تولیدی پنل‌های خورشیدی را که به صورت جریان مستقیم (DC) است، به جریان متناوب (AC) قابل استفاده برای لوازم خانگی و شبکه برق سراسری تبدیل می‌کند.

اینورترهای متصل به شبکه که با نام‌های اینورتر سنکرون یا اینورتر تعاملی با شبکه نیز شناخته می‌شوند:

• فرکانس و فاز برق خروجی را با شبکه برق (معمولاً 50 هرتز در ایران) هماهنگ می‌کنند.

• ولتاژ خروجی را طوری تنظیم می‌کنند که کمی بالاتر از ولتاژ شبکه باشد تا امکان تزریق برق مازاد به شبکه فراهم شود.

به همین دلیل، انتخاب اینورتر آن‌گرید با کیفیت و متناسب با توان پنل‌ها، یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی و اجرای سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه است.

 کنتور برق دوطرفه (کنتور خالص / Net Metering)

📟 در سیستم‌های خورشیدی متصل به شبکه، معمولاً باید کنتور برق قدیمی با یک کنتور دوطرفه (کنتور خالص / نت میترینگ) جایگزین شود. این نوع کنتور می‌تواند:

• برق دریافتی از شبکه به سمت ساختمان شما را اندازه‌گیری کند.

• برق مازاد تولیدی پنل‌های خورشیدی که به شبکه برگشت داده می‌شود را نیز ثبت کند.

این امکان باعث می‌شود بتوانید از طرح‌های خرید تضمینی برق خورشیدی یا تهاتر و محاسبه خالص انرژی (Net Metering) بهره‌مند شوید.

برای نصب کنتور مناسب، لازم است با شرکت توزیع برق محلی خود هماهنگ کنید تا مشخص شود:

• چه نوع کنتور دوطرفه در منطقه شما قابل استفاده است،

• آیا شرکت برق کنتور را رایگان نصب می‌کند یا هزینه آن بر عهده شماست،

• و اینکه نحوه محاسبه و پرداخت بهای برق تولیدی شما چگونه خواهد بود.

این دو تجهیز کلیدی، یعنی اینورتر متصل به شبکه و کنتور دوطرفه، زیرساخت اصلی هر سیستم خورشیدی آن‌گرید خانگی، تجاری یا صنعتی را تشکیل می‌دهند.

سیستم خورشیدی مستقل از شبکه آف‌گرید / Off-Grid

سیستم خورشیدی مستقل از شبکه یا آف‌گرید (Off-Grid) نوعی سیستم برق خورشیدی است که هیچ اتصال و وابستگی‌ای به شبکه برق سراسری ندارد و به‌صورت کاملاً خودکفا عمل می‌کند. در این سیستم، انرژی مورد نیاز شما عمدتاً از نور خورشید ☀️ تأمین می‌شود و به همین دلیل برای مناطق دورافتاده، باغ‌ها، ویلاها، کوهستان، مزارع و جاهایی که برق شهری در دسترس یا قابل اعتماد نیست ⚡️ یک گزینه ایده‌آل محسوب می‌شود.

در سیستم خورشیدی آف‌گرید، پنل‌های خورشیدی در طول روز انرژی خورشید را به صورت جریان مستقیم (DC) تولید می‌کنند. این انرژی از طریق کنترل‌کننده شارژ (Charge Controller) به بانک باتری خورشیدی 🔋 منتقل می‌شود. کنترل‌کننده شارژ وظیفه دارد فرآیند شارژ باتری را مدیریت کرده و از شارژ بیش از حد و آسیب دیدن باتری‌ها جلوگیری کند. سپس، برای استفاده از برق در لوازم خانگی، این انرژی ذخیره‌شده توسط یک اینورتر مستقل از شبکه (Off-Grid Inverter) به جریان متناوب (AC) تبدیل می‌شود تا بتواند برق ۲۲۰ ولت مورد نیاز وسایل برقی را تأمین کند.

یکی از مزیت‌های اصلی این سیستم، امکان استفاده از برق خورشیدی در شب و روزهای ابری است؛ زیرا انرژی اضافه تولید شده در روز در باتری‌ها ذخیره شده و در زمانی که تابش خورشید نداریم، مصرف می‌شود. البته اگر در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که در طول سال روزهای بدون آفتاب زیاد است، باید ظرفیت بانک باتری را بزرگ‌تر در نظر بگیرید یا در کنار سیستم، از یک ژنراتور پشتیبان 🎛️ (بنزینی یا دیزلی) نیز استفاده کنید تا در مواقع اضطراری برق مورد نیاز را تأمین کند.

به‌طور کلی، سیستم خورشیدی مستقل از شبکه به دلیل نیاز به باتری خورشیدی، کنترلر شارژ پیشرفته و اینورتر آف‌گرید نسبت به سیستم متصل به شبکه، پیچیده‌تر و گران‌تر است؛ اما در عوض، استقلال کامل انرژی، عدم وابستگی به خاموشی‌ها، و امکان تأمین برق در هر نقطه‌ای بدون نیاز به شبکه برق شهری را برای شما فراهم می‌کند.

تجهیزات مورد نیاز برای سیستم‌های خورشیدی آف‌گرید

🔋 کنترل‌کننده شارژ خورشیدی (Solar Charge Controller)
کنترل‌کننده شارژ خورشیدی – که با نام‌های کنترلر شارژ باتری، رگولاتور باتری، شارژر باتری خورشیدی، MPPT یا PWM نیز شناخته می‌شود – وظیفه دارد جریان و ولتاژ ارسال‌شده از پنل‌های خورشیدی به بانک باتری خورشیدی را کنترل کند. این دستگاه از شارژ بیش از حد باتری‌ها، دشارژ عمیق و آسیب دیدن بانک باتری جلوگیری می‌کند و نقش مهمی در افزایش طول عمر باتری و پایداری سیستم برق خورشیدی مستقل از شبکه دارد. در بسیاری از سیستم‌ها، اگر از اینورتر باتری‌دار یا اینورتر هیبریدی استفاده کنید، ممکن است کنترلر شارژ داخلی در آن تعبیه شده باشد.

🧱 بانک باتری خورشیدی (Solar Battery Bank)
بانک باتری مجموعه‌ای از باتری‌های خورشیدی سیلد، ژل، AGM یا لیتیومی است که به صورت سری و موازی به هم متصل شده و انرژی تولیدی پنل‌های خورشیدی را ذخیره می‌کند. بدون وجود بانک باتری (یا ژنراتور)، سیستم خورشیدی آف‌گرید فقط در زمان تابش خورشید قابل استفاده خواهد بود و عملاً در شب و هوای ابری، برق در دسترس نخواهد بود. بانک باتری، قلب سیستم ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی است و ظرفیت صحیح آن باید بر اساس توان پنل‌ها، میزان مصرف برق، تعداد روزهای بدون آفتاب و سطح استقلال انرژی مورد نیاز طراحی شود.

🛑 کلید قطع جریان مستقیم (DC Disconnect Switch)
در هر سیستم برق خورشیدی ایمن، استفاده از قطع‌کننده‌های حفاظتی AC و DC ضروری است. در سیستم‌های خورشیدی مستقل از شبکه، یک کلید قطع جریان مستقیم (DC Disconnect) بین بانک باتری و اینورتر آف‌گرید نصب می‌شود تا در صورت نیاز بتوان جریان برق بین این اجزا را قطع کرد. این تجهیز برای ایمنی در زمان تعمیر و نگهداری، عیب‌یابی، جلوگیری از اتصال کوتاه و کاهش خطر آتش‌سوزی الکتریکی اهمیت بسیار زیادی دارد و یکی از الزامات طراحی حرفه‌ای سیستم‌های خورشیدی محسوب می‌شود.

⚡ اینورتر خارج از شبکه (Off-Grid Inverter)
اگر تنها از برق DC برای تغذیه تجهیزات خاص (مثل پمپ DC، روشنایی DC یا برخی تجهیزات مخابراتی) استفاده می‌کنید، ممکن است به اینورتر نیاز نداشته باشید؛ اما در اغلب کاربردها، برای تأمین برق ۲۲۰ ولت AC خانگی و صنعتی باید از اینورتر خارج از شبکه (Off-Grid Inverter) استفاده شود. اینورتر آف‌گرید، انرژی DC ذخیره‌شده در بانک باتری خورشیدی را به برق متناوب (AC) تبدیل می‌کند. برخلاف اینورترهای متصل به شبکه (On-Grid)، اینورترهای آف‌گرید نیازی به سنکرون شدن با موج سینوسی شبکه برق شهری ندارند و به‌صورت مستقل کار می‌کنند؛ مسیر جریان معمولاً از پنل خورشیدی → کنترلر شارژ → بانک باتری → اینورتر آف‌گرید → مصرف‌کننده AC خواهد بود.

🔄 ژنراتور پشتیبان (Backup Generator)
در مناطقی که تعداد روزهای بدون تابش خورشید زیاد است یا مصرف برق بالاست، صرفاً اتکا به بانک باتری می‌تواند بسیار گران و غیراقتصادی باشد. در چنین شرایطی، استفاده از ژنراتور پشتیبان دیزلی یا بنزینی در کنار سیستم خورشیدی مستقل از شبکه، گزینه‌ای بسیار کاربردی و مقرون‌به‌صرفه است. ژنراتورهای پشتیبان معمولاً برق متناوب (AC) تولید می‌کنند که می‌تواند:

• مستقیماً برای تغذیه مصرف‌کننده‌ها استفاده شود،

• یا از طریق شارژر باتری / اینورتر شارژر به جریان مستقیم (DC) تبدیل شده و بانک باتری خورشیدی را شارژ کند.

این ژنراتورها می‌توانند با گازوئیل، بنزین، نفت، گاز مایع (پروپان) و سایر سوخت‌ها کار کنند و به عنوان منبع تغذیه اضطراری در سیستم‌های برق خورشیدی آف‌گرید، نقش مهمی در پایداری و اطمینان از تأمین برق در روزهای بدون آفتاب یا شرایط بحرانی ایفا می‌کنند.

تفاوت سیستم‌های خورشیدی متصل به شبکه و مستقل از شبکه

در دنیای انرژی خورشیدی، دو نوع اصلی سیستم وجود دارد:

• سیستم خورشیدی متصل به شبکه (On-Grid / آن‌گرید)

• سیستم خورشیدی مستقل از شبکه (Off-Grid / آف‌گرید)

هر کدام برای شرایط و نیازهای متفاوتی طراحی شده‌اند و از نظر هزینه اولیه، نوع کاربری، نحوه ذخیره انرژی، میزان وابستگی به برق شهری و مدیریت مازاد برق با یکدیگر تفاوت دارند. در جدول زیر این تفاوت‌ها به‌صورت خلاصه و قابل مقایسه آورده شده است:

جدول مقایسه سیستم خورشیدی متصل به شبکه و مستقل از شبکه