توصيل أسلاك الألواح الشمسية الخاصة بك هو أكثر من مجرد ربط بعض الكابلات. إنه يتعلق بتصميم نظام آمن وفعال يتناسب مع احتياجات الطاقة الخاصة بك ويعمل بسلاسة مع بقية إعدادات الطاقة الشمسية الخاصة بك. مخطط توصيل أسلاك الألواح الشمسية هو المخطط الذي يجعل هذا ممكنًا.
في هذا الدليل، سنشرح كيفية تصميم تخطيط الأسلاك الخاص بك، و المكونات الأساسية التي ستحتاجها، وكيفية تفسير أو إنشاء مخططات لكل من الأنظمة المتصلة بالشبكة وأنظمة الانفصال عن الشبكة.
أهمية مخطط توصيل الألواح الشمسية
مخطط توصيل مجموعة الألواح الشمسية هو مخطط بصري يوضح كيفية توصيل عدة ألواح شمسية كهربائيًا لتشكيل مجموعة شمسية كاملة.
يوضح ليس فقط تكوينات الأسلاك ولكن أيضًا كيفية اتصال هذه الألواح بالمكونات الرئيسية للنظام مثل وحدة التحكم في الشحن، العاكس، والبطاريات.
بالإضافة إلى ذلك، يشير المخطط إلى الموضع الصحيح لأجهزة الحماية الأساسية مثل الصمامات وقواطع الدائرة.
التوصيل الصحيح للأسلاك أمر حاسم لأنه:
- يضمن أن مخرجات مجموعة الألواح الشمسية تلبي مواصفات المكونات الأخرى في النظام الشمسي
- يعظم إنتاج الطاقة والكفاءة
- يمنع مخاطر السلامة مثل الدوائر القصيرة الكهربائية والجهد الزائد
- يبسط استكشاف الأخطاء والصيانة
1. تحديد حجم النظام
كل شيء يبدأ بفهم كمية الطاقة التي يحتاج نظامك لإنتاجها. احسب متوسط استهلاكك اليومي للكهرباء، والذي يُقاس عادة بالكيلوواط-ساعة (kWh). هذه الخطوة حاسمة لأنها تؤثر على حجم وعدد الألواح الشمسية، سعة بنك البطاريات، وحجم العاكس.
مع معرفة احتياجاتك من الطاقة، يمكنك البدء في اختيار المكونات التي تناسب تلك المتطلبات وتصميم تخطيط الأسلاك لدعمها.
2. اختر المعدات الأساسية
يجمع مخطط الأسلاك بين جميع المكونات الرئيسية لنظامك الشمسي، معبّرًا عن التفاعل بين الأجزاء الأساسية لنظامك. إليك نظرة موجزة على أساسيات المخطط قبل أن تبدأ بالرسم.
- الألواح الشمسية: بمجرد أن تعرف القدرة الكهربائية المطلوبة للألواح الشمسية، يمكنك تصميم كيفية توصيل الألواح فعليًا وترتيبها لتحقيق تلك القدرة الكهربائية وجهد النظام وتحديد عدد الألواح الشمسية التي تحتاجها.
- وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية: حدد نوع وحدة التحكم في الشحن المطلوبة وإذا كانت هناك حاجة لوحدات تحكم شحن متوازية لتنظيم الطاقة من سلاسل شمسية مختلفة تشحن بطارية مشتركة، بناءً على ترتيب الألواح الخاصة بك.
- العاكس: يختلف توصيل العاكس حسب النوع. العواكس الكهربائية الأساسية لديها مدخلات DC بسيطة، بينما العاكس-الشواحن تتضمن أجهزة تحكم بالشحن مدمجة. أيضاً، تؤثر مخرجات التيار المتردد أحادي الطور، الطور المنقسم، أو ثلاثي الطور على التوصيلات بلوحة الكهرباء الخاصة بك.
- بطارية تخزين الطاقة: يجب تخطيط توصيلات البطارية لتتناسب مع جهد الشحن من جهاز التحكم بالشحن أو العاكس-الشاحن ولتقليل فقدان الطاقة مع الحفاظ على توازن التيار. الترتيب والتجميع الصحيح يقللان من مشاكل التيار العالي ويحسنان كفاءة النظام.
3. ارسم توصيلاتك
بمجرد اختيار مكوناتك، قم بتحويل الخطة إلى مخطط واضح. التوصيل الكهربائي أكثر من مجرد ربط الطرف الموجب بالسالب. كل قسم من النظام يتطلب أحجام كابلات وحمايات مختلفة.
- يختلف حجم ونوع كابل السلك بين كل جزء، بدءاً من الألواح الشمسية، ثم إلى جهاز التحكم بالشحن، بنك البطاريات، العاكس، وأخيراً الأحمال الخاصة بك.
- ضع في اعتبارك ما إذا كانت الألواح ستُوصل على التوالي، التوازي، أو ترتيب هجين، حيث يؤثر ذلك على حجم السلك وأجهزة الحماية.
- تضمين جميع الإكسسوارات مثل القواطع، الصمامات، صناديق الدمج، وفواصل التيار في مواقعها المناسبة.
مخطط توصيل الألواح الشمسية
في هذا القسم، نقدم أمثلة على مخططات توصيل الألواح الشمسية في تكوينات التوالي والتوازي. الهدف هو تسليط الضوء على الأجهزة الأساسية اللازمة لكل إعداد حتى تتمكن من تجهيز المعدات المناسبة قبل التثبيت.
للحصول على تعليمات مفصلة خطوة بخطوة، يرجى الرجوع إلى أدلتنا المخصصة:
1️⃣ كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوالي
2️⃣ كيفية توصيل الألواح الشمسية على التوازي
مخطط توصيل الألواح الشمسية على التوالي
عند توصيل الألواح على التوالي، يتم توصيل الطرف الموجب للوح واحد بالطرف السالب للوح التالي. هذه الطريقة تزيد من جهد النظام الكلي مع الحفاظ على التيار نفسه، مما يمكن أن يكون مفيداً لتقليل خسائر الخط على مسافات الكابل الطويلة.
الأجهزة المطلوبة لتوصيل الألواح الشمسية على التوالي:
- سلك الألواح الشمسية: عادةً ما يكون المقياس الأصغر كافياً لأن التيار يبقى منخفضاً، نفس الحجم من اللوح إلى القاطع وجهاز التحكم بالشحن.
- موصلات MC4: وصلات آمنة ومقاومة للعوامل الجوية بين اللوحات.
- قواطع دوائر التيار المستمر: توفر حماية من التيار الزائد لكل سلسلة.
- دايودات التجاوز (اختياري): تمنع لوحة واحدة مظللة أو معطلة من تقليل إنتاج الطاقة لسلسلة اللوحات بأكملها بشكل كبير
مخطط توصيل لوحات الطاقة الشمسية المتوازية
عند توصيل اللوحات بشكل متوازي، يتم توصيل جميع الأطراف الموجبة معًا وجميع الأطراف السالبة معًا. هذا يحافظ على جهد النظام كما في لوحة واحدة لكنه يزيد التيار الكلي، مما يتطلب الانتباه إلى حجم الكابلات والحماية.
معدات توصيل لوحات الطاقة الشمسية المتوازية المطلوبة:
- أسلاك لوحات الطاقة الشمسية: تأكد من أن أسلاك الفروع تتناسب مع تيار اللوحة؛ السلك الرئيسي يتحمل التيار الكلي المدمج.
- موصلات MC4: تؤمن وصلات بين اللوحات لكل مسار سلكي.
- موصلات فرعية MC4: تسمح بدمج مخرجات عدة لوحات بشكل متوازي.
- صمامات لوحات الطاقة الشمسية: تحمي كل لوحة أو سلسلة متوازية من التيار الزائد.
- صندوق المجمّع/القاطع: يشمل أشرطة التوصيل لتوزيع التيار وقواطع التيار المستمر للحماية.
ملحقات شائعة أخرى لتركيب النظام الشمسي
بعيدًا عن معدات التوصيل للوح الطاقة الشمسية، يتطلب النظام الشمسي الكامل مكونات إضافية لضمان السلامة والكفاءة والوظائف. فيما يلي ملحقات أساسية لأجزاء مختلفة من النظام:
- شريط توصيل البطارية يساعد في تنظيم توصيلات البطارية ويوفر مسارًا منخفض المقاومة للتيار. يسمح بتوصيل عدة كابلات بشكل مرتب مع الحفاظ على اتصالات كهربائية آمنة.
- نظام إدارة البطارية (BMS) يراقب صحة البطارية، يوازن الخلايا، ويحمي من الشحن الزائد، التفريغ الزائد، والدوائر القصيرة. هذا مهم بشكل خاص لبطاريات الليثيوم.
- قاطع دائرة التيار المستمر للبطارية يعمل كمفتاح أمان بين البطارية والمكونات الأخرى للتيار المستمر. يسهل فصل الطاقة للصيانة أو أثناء الطوارئ.
- لوحة توزيع التيار المتردد توجه خرج التيار المتردد من العاكس إلى دوائر أو أجهزة مختلفة وتشمل قواطع مدمجة للحماية من التحميل الزائد.
- مفتاح التحويل اليدوي أو التلقائي مطلوب إذا كنت تريد تبديل مصدر حمل التيار المتردد بين العاكس ومصدر تيار متردد بديل مثل الشبكة، أو مولد، أو طاقة الشاطئ للمركبات الترفيهية.
تغطي هذه العناصر أساسيات توصيل الطاقة الشمسية، مع الحاجة إلى تعديلات لتطبيقات مختلفة. دعونا نستكشف الفروقات بين أنظمة المركبات الترفيهية والأنظمة السكنية.
مخطط نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة
يتضمن إعداد الطاقة الشمسية النموذجي غير المتصل بالشبكة الألواح الشمسية (موصلة على التوالي، أو بالتوازي، أو مزيج منهما)، وحدة تحكم الشحن (PWM أو MPPT) لتنظيم الشحن، بنك بطاريات لتخزين الطاقة، عاكس بطارية مدمج أو عاكس طاقة لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، ومختلف ملحقات الأسلاك مثل الموصلات، الفيوزات، القواطع، نظام إدارة البطارية (BMS) وقضبان التوصيل للبطاريات المتوازية.
الأجزاء الإضافية ضرورية في إعدادات المركبات الترفيهية أو المتنقلة:
- مدخل السقف يغلق ويحمي النقطة التي تمر منها الكابلات عبر السقف.
- صندوق فيوز التيار المستمر أو لوحة التيار المستمر يزود ويحمي الأجهزة 12 فولت مثل الأضواء والمراوح والثلاجات.
- مدخل طاقة الشاطئ يسمح بشحن البطاريات من مخيم أو مصدر طاقة تيار متردد خارجي آخر.
مخطط توصيل الطاقة الشمسية المنزلية
عادةً ما يستخدم نظام الطاقة الشمسية المنزلي جهدًا أعلى (مثل تخزين البطارية 48 فولت أو التشغيل المباشر المتصل بالشبكة) وغالبًا ما يتصل بشبكة المرافق. هذا يتطلب تخطيطًا أكثر دقة لـ:
- ترتيب الألواح الشمسية حسب اتجاه السقف وزاوية الميل.
- الامتثال للرموز المحلية الخاصة بالتأريض، وتوجيه القنوات، ومفاتيح الفصل.
- اختيار العاكس، غالبًا ما يكون عاكس هجين شامل يمكنه التعامل مع مدخلات الطاقة الشمسية، وتخزين البطارية، والاتصال بالشبكة.
عند تصميم مخطط الأسلاك لنظام الطاقة الشمسية المنزلي، قد يكون الجانب التيار المتردد أكثر تعقيدًا من الأنظمة الصغيرة غير المتصلة بالشبكة. وذلك لأن الإعداد قد يحتاج إلى الاتصال بشبكة المرافق في تكوينات أحادية الطور، أو ذات الطور المنقسم، أو ثلاثية الطور. يجب تنفيذ توصيلات التيار المتردد بشكل صحيح للخط (L) والمحايد (N)، وفي بعض الحالات، تأريض الأرض (E).
قد يحتوي بعض إعدادات الطاقة الشمسية المنزلية على أجزاء أخرى:
- لوحة الأحمال الحرجة الفرعية تزود الطاقة للأجهزة الأساسية أثناء الانقطاعات.
- فصل الخدمة الرئيسي هو متطلب أمان لعمال المرافق عند صيانة النظام.
- عداد القياس الصافي (لأنظمة متصلة بالشبكة) يتتبع الطاقة الزائدة المصدرة إلى الشبكة.
الأسئلة الشائعة - هل تحتاج مجموعة الألواح الشمسية إلى تأريض
نعم، يجب تأريض مجموعة الألواح الشمسية للسلامة والأداء. يساعد التأريض في حماية الأشخاص والمعدات من الصدمات الكهربائية في حالة حدوث خلل. كما يقلل من خطر الحريق الناتج عن التيارات الكهربائية الشاردة ويمكن أن يساعد في الحماية من أضرار الصواعق.
في المركبة الترفيهية، غالبًا ما يربط تأريض النظام الجانب السالب من نظام التيار المستمر بهيكل المركبة، الذي يعمل كنقطة تأريض.
في المنزل، عادةً ما يربط تأريض النظام الموصل المحايد للنظام بقضيب تأريض مخصص مدفون في الأرض.
