كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوازي - دليل ومخطط

عند بناء نظام طاقة شمسية، يعد توصيل الألواح الشمسية على التوازي طريقة عملية لزيادة التيار مع الحفاظ على الجهد ثابتًا. هذا الإعداد شائع في أنظمة 12 فولت أو 24 فولت حيث تريد شحن البطاريات بأمان أو تشغيل محولات منخفضة الجهد. في هذا الدليل، سنرشدك إلى كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوازي، بما في ذلك مخططات الأسلاك، نصائح السلامة، والرؤى الفنية الرئيسية.

ماذا يعني توصيل الألواح الشمسية على التوازي

عندما نتحدث عن توصيل الألواح الشمسية على التوازي، فإننا نشير إلى تكوين حيث يتم توصيل جميع الأطراف الموجبة للألواح معًا، وجميع الأطراف السالبة معًا. هذا يخلق دائرة يكون فيها الجهد ثابتًا كما في اللوح الواحد، بينما يزداد إجمالي التيار الخارج مع كل لوح إضافي.

على سبيل المثال، توصيل أربعة ألواح شمسية 12 فولت، 100 واط على التوازي يحافظ على الجهد عند 23.33 فولت، لكنه يزيد التيار من 5.45 أمبير إلى 21.8 أمبير.

هل تحتاج إلى توصيل الألواح الشمسية على التوازي

القرار بين توصيل الألواح الشمسية على التوالي أو التوازي يعتمد على متطلبات جهد نظامك، والظروف البيئية، وأهداف التصميم العامة. يوفر التوصيل على التوازي عدة مزايا، لكنه يأتي أيضًا مع بعض القيود.

دعونا نستعرض الجانبين:

مزايا توصيل الألواح الشمسية على التوازي

واحدة من أكبر مزايا التوصيل على التوازي هي مرونته. نظرًا لأن كل لوح يعمل بشكل مستقل، فإن التظليل أو العطل في لوح واحد لا يؤثر بشكل كبير على أداء الألواح الأخرى. هذا يجعل الأنظمة المتوازية أكثر تسامحًا في الظروف الواقعية حيث يكون التظليل الجزئي أمرًا لا مفر منه.

بالإضافة إلى ذلك، تسمح التوصيلات على التوازي بـ:

• الحفاظ على جهد نظام منخفض وآمن للبطارية، مثالي لأنظمة 12 فولت أو 24 فولت
• زيادة تيار الشحن، مما يؤدي إلى أوقات شحن أسرع للبطارية
• توسيع النظام بسهولة عن طريق إضافة المزيد من الألواح لاحقًا دون الحاجة لإعادة توصيل المصفوفة بأكملها
• تعمل جيدًا مع وحدات التحكم PWM، التي تؤدي أفضل عندما يكون جهد اللوح الشمسي قريبًا من جهد البطارية

عيوب توصيل الألواح على التوازي

مع ذلك، لا يكون التوصيل على التوازي دائمًا الخيار الأكثر كفاءة. أحد التحديات الرئيسية هو التعامل مع التيار المتزايد، مما يتطلب أسلاكًا أكثر سمكًا وقواطع أو فيوزات بحجم مناسب لمنع ارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الجهد منخفض نسبيًا، يصبح هبوط الجهد أكثر أهمية على مسافات الكابل الطويلة.

اعتبارات أخرى تشمل:

• تكلفة كابل أعلى بسبب متطلبات سلك ذات مقطع أكبر
• نقاط اتصال أكثر، مما قد يزيد من التعقيد ووقت التركيب

إذا كان نظامك يقع بالقرب من وحدة التحكم بالشحن أو العاكس، وتعمل مع بنوك بطاريات منخفضة الجهد، فإن هذه العيوب عادة ما تكون قابلة للإدارة. ولكن في التركيبات الأكبر، قد يكون الجمع بين التوصيل على التوالي والتوازي أكثر ملاءمة.

كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوازي

الآن بعد أن غطينا النظرية، دعونا نرى كيف نجري هذه التوصيلات عمليًا. العملية بسيطة لكنها تتطلب الانتباه للتفاصيل لضمان السلامة والأداء الأمثل.

الخطوة 1. حساب عدد الألواح الشمسية التي يمكن توصيلها على التوازي

قبل أن تبدأ في توصيل الألواح الشمسية على التوازي، من المهم أن تعرف بالضبط كم عدد الألواح التي تحتاجها والتحقق من أن نظامك يمكنه التعامل معها بأمان. ابدأ بفحص الملصق أو ورقة البيانات على كل لوح شمسي للتأكد من أن جميع الألواح لها نفس تصنيف الجهد الاسمي.

هناك عاملان رئيسيان يحددان الحد الأعلى لعدد الألواح الشمسية التي يمكنك توصيلها على التوازي دون المخاطرة بتلف أو إيقاف تشغيل معداتك:

1. حد القدرة الكلية

يجب ألا يتجاوز إجمالي القدرة الكهربائية لجميع الألواح الشمسية المتصلة معًا الحد الأقصى لتصنيف قدرة الإدخال للطاقة الشمسية لجهاز العاكس أو جهاز التحكم بالشحن.

2. حد التيار الكلي

نظرًا لأن توصيل الألواح على التوازي يجمع تياراتها، يجب أن لا يتجاوز التيار الكلي للدائرة القصيرة (Isc) لمصفوفة الألواح الشمسية الحد الأقصى لتصنيف تيار الإدخال لجهاز العاكس أو جهاز التحكم بالشحن.

لحساب عدد الألواح الشمسية التي يمكنك توصيلها بأمان على التوازي كحد أقصى، استخدم هذه الصيغة البسيطة:

الحد الأقصى لعدد الألواح المتوازية = تيار جهاز الشحن المصنف / تيار دائرة قصيرة للوح الشمسي الفردي

على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم جهاز تحكم شحن شمسي 25 أمبير مصنف لجهود إدخال أقل من 60 فولت، وكان كل لوح شمسي 50 واط لديه تيار دائرة قصيرة (Isc) بقيمة 2.73 أمبير، فيمكنك توصيل ما يصل إلى 9 قطع بأمان.

الخطوة 2. رتب الألواح الشمسية وحضر المتطلبات

بعد تأكيد عدد الألواح المتوازية، خطط للتخطيط واختر الملحقات المناسبة لتوصيل الأسلاك الشمسية بأمان.

• موصلات فرع MC4 (مثل أنواع 2 إلى 1، 3 إلى 1) أو صندوق دمج مع قضبان توصيل مدمجة لربط عدة ألواح شمسية على التوازي بشكل مرتب وآمن.
• أسلاك الألواح الشمسية ذات المقياس المناسب، والمصنفة لتحمل التيار الكلي المتدفق عبر الدائرة المتوازية.
• صمام فيوز الألواح الشمسية أو قاطع الدائرة الكهربائية للتيار المستمر مطلوب عند توصيل ثلاثة ألواح شمسية أو أكثر على التوازي. يجب أن يكون لكل لوح أو سلسلة فيوز أو قاطع خاص به لمنع تلف التيار الزائد. يجب اختيار تصنيف الفيوز بعناية، عادة حوالي 1.56 ضعف تيار الدائرة القصيرة للوح (Isc).
• يُستخدم مفتاح فصل التيار المستمر لإيقاف تشغيل مدخل الطاقة الشمسية بأمان أثناء الصيانة أو الطوارئ، كما هو مطلوب من معايير السلامة الكهربائية في العديد من المناطق.

الخطوة 3. توصيل الألواح الشمسية على التوازي

مع تخطيط نظامك وتجهيز المكونات، قم بتوصيل جميع الأطراف الموجبة للألواح معًا وجميع الأطراف السالبة معًا. تحقق دائمًا من القطبية قبل التوصيل، وتأكد من أن جميع الوصلات محكمة ومقاومة للعوامل الجوية.

الخطوة 4. صهر الألواح الشمسية

لأنظمة تحتوي على ثلاثة ألواح شمسية أو أكثر أو سلاسل موصولة على التوازي، قم بتركيب صمام صهر داخلي أو قاطع دائرة تيار مستمر على السلك الموجب لكل لوح أو سلسلة متوازية، وكذلك واحد على الخط الموجب الرئيسي، لحماية النظام من تدفق التيار الزائد في حالة حدوث عطل.

الخطوة 5. التوصيل بوحدة التحكم بالشحن وتشغيل الطاقة بأمان

قم بتوصيل المخرج الموجب والسالب المدمج من الألواح الشمسية إلى أطراف الإدخال الشمسية لوحدة التحكم بالشحن. استخدم قاطع دائرة تيار مستمر بينهما لزيادة الأمان. عند التشغيل، أغلق قاطع البطارية أولاً، ثم قاطع مصفوفة الألواح الشمسية، لضمان تهيئة النظام بشكل صحيح وتجنب أخطاء بدء التشغيل.

الأسئلة الشائعة حول توصيل الألواح الشمسية على التوازي

هل يمكنك توصيل ألواح شمسية بقدرات مختلفة على التوازي

من الأفضل دائمًا استخدام الألواح الشمسية ذات نفس الجهد والتيار والقدرة ومن نفس العلامة التجارية عند التوصيل على التوازي.

مطابقة المواصفات تضمن توزيع التيار بشكل متوازن، وكفاءة قصوى، وتقليل خطر خسائر عدم التطابق. قد تستجيب الألواح من علامات تجارية مختلفة بشكل مختلف لأشعة الشمس أو الظل أو درجة الحرارة، مما يؤدي إلى أداء ضعيف أو عدم توازن في النظام.

إذا كان الخلط لا مفر منه، فكر في استخدام شاحن عاكس يدعم مدخلات MPPT متعددة أو توصيل وحدات التحكم بالشحن على التوازي مع فصل مصفوفة الألواح لعزل الألواح غير المتطابقة.

كملاذ أخير، يمكنك توصيل الألواح الشمسية ذات القدرات المختلفة على التوازي، فقط إذا كانت لها نفس تصنيف الجهد. هذا يقلل من عدم الكفاءة ويتجنب مشاكل التدفق العكسي، لكنه غير موصى به إلا إذا لم يكن لديك خيار آخر.

هل هناك حاجة إلى صمام تجاوز في اللوح الشمسي عند التوصيل على التوازي

لا، الصمامات التجاوزية ليست ضرورية بشكل صارم عند توصيل الألواح الشمسية على التوازي، لأن كل لوح يعمل بشكل مستقل ويغذي التيار إلى النظام بمفرده. إذا تعرض لوح واحد للظل أو تعطل، فإنه يقلل فقط من مساهمته في التيار الكلي. تستمر بقية الألواح في إنتاج الطاقة بأقصى طاقة.