دليل توصيل الألواح الشمسية على التوالي

بمجرد أن تحدد كم عدد الألواح الشمسية التي تحتاجها، الخطوة التالية هي تصميم مجموعة الألواح الشمسية. ربط الألواح الشمسية على التوالي هو نهج شائع. في هذه المرحلة، من الضروري مواءمة تكوين السلسلة مع مواصفات وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية أو العاكس الهجين الخاص بك. هذا يضمن السلامة والكفاءة وأقصى إنتاج للطاقة من نظامك.

في هذا الدليل، نركز على التوصيل على التوالي للألواح الشمسية، بما في ذلك مزاياه، المخاطر المحتملة، وكيفية حساب العدد الأقصى للألواح الشمسية التي يمكن توصيلها على التوالي.

ماذا يعني توصيل الألواح الشمسية على التوالي

توصيل الألواح الشمسية على التوالي يعني توصيل الطرف الموجب للوح واحد بالطرف السالب للوح التالي، مما يزيد من جهد النظام مع الحفاظ على نفس التيار. هذا التكوين مناسب بشكل خاص للتطبيقات ذات الجهد العالي ويعمل بشكل مثالي مع أجهزة التحكم بالشحن MPPT.

على سبيل المثال، إذا قمت بتوصيل ثلاثة ألواح شمسية 12 فولت مصنفة عند 5 أمبير على التوالي، يصبح الجهد الكلي 36 فولت، بينما التيار يبقى 5 أمبير.

مزايا توصيل الألواح الشمسية على التوالي

1. الجهد المتزايد في التوصيل على التوالي يقلل من فقدان الطاقة (P = I²R) ويقلل من هبوط الجهد، محسنًا الكفاءة في الأسلاك الطويلة.

2. نظرًا لأن التوصيل على التوالي يحافظ على القدرة مع تيار أقل، يمكن استخدام كابلات أرق وأرخص، مما يقلل من تكاليف التركيب.

3. مقارنة بتوصيل الألواح الشمسية على التوازي، التوصيلات على التوالي تلغي الحاجة إلى صناديق دمج متعددة وتوصيل إضافي للفيوزات، مبسطة تصميم النظام.

مخاطر توصيل الألواح الشمسية على التوالي

1. الظل يؤثر على إنتاج صف الألواح الشمسية، خاصة في التوصيل على التوالي، إذا كان أحد الألواح مظللاً أو متسخًا أو يعمل بأداء منخفض، ينخفض خرج السلسلة بأكملها بشكل كبير.

2. توصيل الألواح الشمسية على التوالي لا يزيد الجهد فقط بل يزيد أيضًا خطر الجهد الزائد، إذا لم يكن هناك تصميم مناسب قد يتسبب في تلف المعدات وصدمات كهربائية.

بعد ذلك، سنشرح كيفية حساب الحد الأقصى لعدد الألواح الشمسية التي يمكنك توصيلها بأمان على التوالي.

حساب عدد الألواح الشمسية في سلسلة التوصيل

بعد تحديد عدد الألواح الشمسية التي يحتاجها نظامك، الخطوة المهمة التالية هي التأكد من أن إجمالي طاقة وجهد صف الألواح الشمسية يبقى ضمن حدود محول التيار الهجين أو جهاز التحكم بالشحن.

الخطوة 1. تحقق من الحد الأقصى لطاقة إدخال الألواح الشمسية

تأكد من أن إجمالي القدرة بالواط لجميع الألواح الشمسية الخاصة بك لا يتجاوز الحد الأقصى لطاقة إدخال الألواح الشمسية لمحول التيار أو جهاز التحكم بالشحن الخاص بك. هذا يحمي معداتك من التحميل الزائد والأضرار المحتملة.

الخطوة 2. حساب عدد الألواح الشمسية التي يمكن توصيلها على التوالي

عدد الألواح الشمسية التي يمكنك توصيلها بأمان على التوالي يعتمد على حدود الجهد لوحدة تحكم الشحن MPPT أو العاكس الهجين. هناك حدود رئيسية 2 يجب أخذها في الاعتبار:

• لضمان بدء نظامك بالشحن بكفاءة، يجب أن يصل جهد السلسلة إلى على الأقل جهد بدء MPPT. هذا يسمح لوحدة التحكم بالتفعيل وبدء تتبع الطاقة، حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة.

• في نفس الوقت، يجب أن يبقى الجهد الكلي لسلسلة الألواح أقل من الحد الأقصى لجهد دخل الطاقة الشمسية للعواكس أو وحدة التحكم لمنع الجهد الزائد، خاصة في الطقس البارد عندما يزيد Voc. تجاوز هذا الحد قد يتلف معداتك.

عمومًا، في إعدادات الطاقة الشمسية للمركبات الترفيهية (RV)، عادةً ما يكون جهد الدائرة المفتوحة للألواح الشمسية بين 18 فولت و24 فولت. وحدات تحكم الشحن MPPT المستخدمة عادة في المركبات الترفيهية تدعم جهد دخل أقصى من 100 فولت إلى 150 فولت. بناءً على ذلك، يمكنك عادة توصيل 3 إلى 6 ألواح على التوالي.

في أنظمة الطاقة الشمسية السكنية، غالبًا ما تكون الألواح ذات جهد دائرة مفتوحة أعلى، يتراوح بين 38 فولت إلى 48 فولت. عادةً ما تسمح العواكس السكنية بجهود دخل من 450 فولت إلى 600 فولت، وأحيانًا حتى 1000 فولت في التركيبات الكبيرة. هذا يعني أنه يمكنك عادة توصيل ما بين 8 إلى 14 لوحًا على التوالي.

كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوالي

دعونا نمر بمثال عملي لنرى كيفية تصميم مصفوفة شمسية وتوصيل الألواح الشمسية على التوالي والحفاظ على الأمان في سيناريو واقعي.

بافتراض نظام شمسي بقدرة 400 واط مكون من ثمانية ألواح بقدرة 50 واط، كل منها بجهد دائرة مفتوحة (Voc) 23.33 فولت وتيار دائرة قصيرة (Isc) 2.73 أمبير، تحتاج إلى تصميم التوصيل ليتوافق مع مواصفات وحدة تحكم شحن 45 أمبير، التي لها أقصى جهد دخل للطاقة الشمسية 100 فولت.

توصيل جميع الألواح الثمانية على التوالي ينتج جهد 186.64 فولت، متجاوزًا حد وحدة التحكم ومخاطراً بتلف المعدات.

للبقاء ضمن الحدود الآمنة، اقسم حد جهد وحدة التحكم (100 فولت) على جهد الدائرة المفتوحة للوح (23.33 فولت)، والذي يساوي حوالي 4.28. وبما أنه لا يمكنك تجاوز الحد، قم بالتقريب للأسفل إلى أربعة ألواح لكل سلسلة. هذا يعني أن 8 ألواح شمسية يجب توصيلها باستخدام تكوين متسلسل-متوازي، مع سلسلتين من 4 ألواح لكل منهما موصلتين بالتوازي.

إليك كيفية توصيل الألواح بطريقة آمنة وفعالة في تكوين متوازي-على التوالي:

1. قم بتجميع الألواح
قسّم الألواح الثمانية إلى مجموعتين من 4.

2. قم بتوصيل كل مجموعة من 4 ألواح على التوالي
لكل مجموعة، قم بتوصيل الطرف الموجب (+) للوح الأول بالطرف السالب (–) للوح الثاني. استمر في هذا النمط حتى يتم ربط جميع الألواح الأربعة في سلسلة. في نهاية كل سلسلة، سيكون لديك سلك موجب حر وسلك سالب حر.

3. كرر للمجموعة الثانية
افعل الشيء نفسه لمجموعة الألواح الأربعة الثانية لإنشاء سلسلة متطابقة ثانية.

4. قم بتوصيل سلسلتي التوالي بالتوازي
خذ الأسلاك الموجبة من كلا السلسلتين وقم بتوصيلها معًا. افعل الشيء نفسه مع الأسلاك السالبة. استخدم صندوق دمج PV أو موصل متوازي مناسب لاتصال آمن وموثوق.

يحافظ هذا الإعداد على الجهد الكلي عند 93.32 فولت (4 × 23.33 فولت) ويزيد التيار إلى 5.46 أمبير (2.73 أمبير × 2)، وهو ضمن الحد الآمن للتيار الداخل 45 أمبير لجهاز التحكم في الشحن.

الأسئلة الشائعة حول توصيل الألواح الشمسية على التوالي

هل يمكنني توصيل ألواح شمسية ذات قدرة واط مختلفة معًا على التوالي؟

غير مستحسن. في التوصيل على التوالي، يجب أن تحمل جميع الألواح نفس التيار. إذا قمت بتوصيل لوح 100 واط (5.56 أمبير) مع لوح 150 واط (8.3 أمبير)، فسيتم تقييد السلسلة بأكملها بأقل تيار، مما يؤدي إلى هدر في القدرة المحتملة.

خلط الألواح ذات الفولتية المختلفة يمكن أن يسبب أيضًا عدم توازن ويقلل من الكفاءة الإجمالية. لضمان نظام مستقر وفعال، استخدم دائمًا ألواح شمسية متطابقة في التوصيلات على التوالي.

ماذا يحدث إذا تعرض لوح واحد للظل في سلسلة متصلة على التوالي؟

ينخفض التيار إلى مستوى اللوح الأقل أداءً، مما يقلل من خرج السلسلة بأكملها. استخدم ثنائيات التجاوز أو تجنب الظل. حتى التظليل الجزئي يمكن أن يؤثر بشكل كبير على إنتاج الطاقة في التوصيلات على التوالي، لذا فإن وضع الألواح وتصميمها بشكل صحيح أمران حاسمان.

ما نوع جهاز التحكم في الشحن الذي يكون أفضل لتوصيل الألواح الشمسية على التوالي؟

يُعتبر جهاز التحكم في الشحن MPPT أفضل للألواح الشمسية المتصلة على التوالي. فهو يحول الفولت الزائد بكفاءة إلى تيار إضافي، خاصة عندما يكون جهد الإدخال أعلى من جهد البطارية، مما يعظم حصاد الطاقة والأداء عبر ظروف ضوء الشمس المتغيرة.