في الظروف المثالية، يكون أفضل اتجاه للسقف لتركيب الألواح الشمسية عادةً مواجهة الجنوب، حيث يُعزز التعرض لأشعة الشمس طوال اليوم. ومع ذلك، يتأثر تصميم تخطيط الألواح الشمسية في الواقع العملي بشكل كبير بـ عدة عوامل، مثل قيود اتجاه السقف الفطرية للمبنى، والعوائق المحتملة في المنطقة المحيطة، وتغيرات ميل السقف، ومتغيرات أخرى تدخل في الاعتبار.
لـ استيعاب اتجاهات الألواح المتنوعة ومعالجة التحديات التي تفرضها القيود البيئية والهيكلية، يتطلب الأمر حلولًا مرنة وقابلة للتكيف، مما يؤدي إلى الطلب على محولات هجينة متعددة MPPT.
ما هو المحول الهجين متعدد MPPT
المحول الهجين متعدد MPPT يأخذ تقنية تتبع نقطة القدرة القصوى خطوة أبعد من خلال دمج عدة متتبعات MPP لـ معالجة الطاقة من عدة سلاسل/مجموعات أو اتجاهات مختلفة للألواح الشمسية بشكل مستقل.
هذا يعني أنه حتى إذا كانت الألواح تواجه اتجاهات مختلفة أو بزوايا ميل متفاوتة، يمكن للمحول تحسين كل مجموعة بشكل منفصل، مما يزيد من إجمالي إنتاج الطاقة لديك.
تطبيق المحول الهجين ثنائي MPPT في نظام الألواح الشمسية باتجاه شرق-غرب
أحد التطبيقات النموذجية للمحولات الهجينة متعددة MPPT هو في أنظمة الألواح الشمسية ذات الاتجاه شرق-غرب. يعني اتجاه شرق-غرب أن الألواح الشمسية موزعة على جانبي السقف – جانب يواجه الشرق والآخر يواجه الغرب. وهذا يشكل تحديًا للمحولات ذات MPPT المفردة، حيث يمكنها تحسين اتجاه واحد فقط في كل مرة.
على النقيض من ذلك، تُعتبر المحولات الهجينة ثنائية MPPT، القادرة على تتبع نقطتي قدرة قصوى في نفس الوقت، تغييرًا جذريًا في الأداء.
على سبيل المثال، POW-HVM10.2M مزود بـ قناتين MPPT بنطاق جهد واسع (90-450 فولت مستمر)، مما يسمح بتقسيم مجموعة الألواح الشمسية إلى جزأين منفصلين (الحد الأقصى لطاقة مجموعة الألواح: 5400 واط/5400 واط)، كل جزء متصل بقناة MPPT خاصة به.
إعداد محول ثنائي MPPT - فيديو تعليمي
نصائح:
كل MPPT يحتاج إلى جهد بدء تشغيل أدنى، مما قد يؤخر التشغيل في الصباح الباكر عندما يكون ضوء الشمس غير كافٍ. لتحسين إنتاج الطاقة، يعد انخفاض جهد بدء تشغيل MPPT أمرًا حيويًا.
إذا وصلت إحدى مجموعات الألواح الشمسية إلى جهد بدء التشغيل الأدنى (90 فولت)، يبدأ MPPT بالعمل، مستخرجًا ومقدمًا أقصى طاقة متاحة حسب شدة الإشعاع الشمسي في ذلك اليوم، بشكل مستقل عن مجموعة الألواح الأخرى.
هنا، سنستعرض كيف يعزز هذا النظام إنتاج الطاقة في هذا الإعداد المحدد.
في الساعات الأولى من النهار، عندما تشرق الشمس من الشرق، تستفيد الألواح الشمسية المواجهة للشرق من ضوء الشمس المباشر والقوي، وتصل إلى نقطة القدرة القصوى (MPP). بينما الألواح المواجهة للغرب لم تتلقَ بعد ضوء الشمس المباشر وتعمل بكفاءة أقل.
في منتصف النهار، تتلقى الألواح الشرقية والغربية ضوء الشمس المباشر، ويقوم المحول ثنائي MPPT بـ تعظيم إنتاج الطاقة من كلا الجانبين. يتكيف مع الظروف المتغيرة في الوقت الحقيقي، مما يضمن توليد طاقة متوازن وفعال.
عندما تغرب الشمس في الغرب، يتحول التركيز إلى الألواح المواجهة للغرب لتعظيم إنتاج الطاقة. في الوقت نفسه، يتم تعديل الألواح الشرقية لتعمل بكفاءة في ظروف الإضاءة المنخفضة.
التفاعل الديناميكي بين اتجاه الألواح وقدرات MPPT الثنائية يعزز كفاءة النظام بشكل عام.
مقارنة بين محولات MPPT المفردة ومتعددة/ثنائية MPPT
نظرًا لتعقيد أنظمة الطاقة الشمسية، يوفر المحول متعدد MPPT مزايا إضافية مقارنة بالمحول ذو MPPT المفرد. فيما يلي نظرة أكثر شمولاً على المحولات الهجينة متعددة MPPT، ومن الضروري مقارنتها مع محولات MPPT المفردة:
مرونة الاتجاهات
محولات MPPT المفردة مُحسّنة للاتجاهات الموحدة، مثل الألواح المواجهة للجنوب. في المقابل، تتفوق المحولات متعددة MPPT في استيعاب اتجاهات الألواح المتنوعة وزوايا الميل المختلفة، مما يجعلها مثالية لتصاميم الأسقف المعقدة مثل اتجاه شرق-غرب.
طول سلسلة الألواح المختلفة
كل MPPT يمكنه التعامل مع نوع واحد فقط من الألواح، لذا يجب أن تكون جميع السلاسل المتصلة بمحولة MPPT مفردة من نفس النوع، بينما يوفر وجود عدة MPPT في وحدة التحكم الشمسية مرونة أكبر لتعديل أطوال السلاسل حسب مساحة السقف.
بدء التشغيل بجهد منخفض
عندما تكون الطاقة الكلية لمجموعة الألواح الشمسية متساوية، بمجرد أن تصل الألواح المتصلة بأحد محولات MPPT إلى جهد بدء التشغيل الأدنى، يبدأ المحول بشكل مستقل، ويبدأ بتتبع وضبط الجهد والتيار لمجموعة الألواح المتصلة.
في المقابل، يمكن للمحول ذو MPPT المفرد فقط تتبع نقطة القدرة القصوى الإجمالية لمجموعة الألواح بأكملها. قد يؤدي ذلك إلى تقييد إنتاج الطاقة الكلي في ظروف إضاءة معينة لأن المحول لا يبدأ إلا عندما تولد المجموعة بأكملها جهدًا كافيًا.
خسائر التظليل
قد تواجه محولات MPPT المفردة تحديات عند تعرض النظام للتظليل، مما يؤثر على النظام بأكمله. في المقابل، تخفف المحولات متعددة MPPT هذه المشكلة من خلال تحسين أداء السلاسل المظللة بشكل مستقل، مما يضمن تأثيرًا ضئيلًا على الكفاءة العامة.
خسائر عدم التطابق
تشير خسائر عدم التطابق إلى انخفاض إنتاج الطاقة الكلي في نظام الطاقة الشمسية عندما تظهر الألواح كفاءات مختلفة أو تتأثر بعوامل مختلفة، مما يسبب أداءً دون المستوى الأمثل.
قد تعاني محولات MPPT المفردة من خسائر عدم التطابق بسبب اختلاف كفاءة الألواح. تقلل المحولات متعددة MPPT من هذه الخسائر من خلال تحسين كل مجموعة ألواح بشكل مستقل.
خسائر التدهور
قد تكون محولات MPPT المفردة أقل فعالية في إدارة تدهور إنتاج الطاقة مع مرور الوقت. تخفف المحولات متعددة/ثنائية MPPT من خسائر التدهور من خلال تحسين كل سلسلة بشكل مستقل، والتكيف مع تغيرات أداء الألواح.
فوائد المحول الهجين ثنائي/متعدد MPPT
في الختام، تتجلى مزايا المحول ثنائي/متعدد MPPT من حيث توليد الكهرباء للنظام في الجوانب التالية بشكل رئيسي:
زيادة إنتاج الطاقة
تمكن مدخلات MPPT المتعددة محولك من استخراج أقصى طاقة من كل سلسلة أو اتجاه، مما يعزز بشكل كبير إنتاج الطاقة لديك.
القدرة على التكيف مع الاتجاهات المتنوعة
يمكن للمحولات الهجينة ثنائية/متعددة MPPT التعامل مع الألواح الشمسية التي تواجه اتجاهات مختلفة (مثل اتجاه شرق-غرب) أو الألواح ذات زوايا ميل مختلفة، مما يجعلها مناسبة لتصاميم الأسقف المعقدة.
تحسين موثوقية النظام
إذا تعرضت إحدى السلاسل أو مجموعات الألواح للتظليل أو انخفض أداؤها، يمكن للمحول التعويض عن ذلك من خلال تحسين السلاسل الأخرى، مما يضمن موثوقية النظام بشكل عام.
مراقبة وتحسين متقدمة
تصميم MPPT المتعدد يعزز قدرات المراقبة، حيث يوفر بيانات في الوقت الحقيقي لكل مجموعة ألواح. تتيح هذه المعلومات التفصيلية تتبعًا دقيقًا، وحل مشكلات فعال، وتحسينًا يؤدي إلى أداء أفضل للنظام ككل.
