مقارنة بين توصيل الألواح الشمسية على التوالي مقابل التوازي

فهم كيفية توصيل الألواح الشمسية بشكل مثالي يمكن أن يكون متاهة، خاصة للمبتدئين. مع وجود العديد من الخيارات والاعتبارات، قد تبدو عملية ربط الألواح الشمسية معًا لاستغلال طاقة الشمس بكفاءة أمرًا شاقًا.

هذا الدليل الشامل يشرح الفروقات الأساسية بين التوصيل على التوالي والتوازي. يغطي كيف يؤثر كل منهما على الفولتية، التيار، تحمل الظل، وتعقيد الأسلاك. كما يتضمن رؤى حول التكوينات الهجينة التي تجمع بين الطريقتين لتعظيم المرونة والأداء، مما يساعد المستخدمين على اتخاذ قرارات مستنيرة لإعدادات الطاقة الشمسية الخاصة بهم.

أساسيات الفولتية والتيار في إعدادات الألواح الشمسية على التوالي مقابل التوازي

سواء كانت الألواح الشمسية متصلة على التوالي أو التوازي، فإن القدرة الكلية تظل كما هي. ما يهم حقًا في تصميم النظام هو كيف تتغير الفولتية والتيار مع كل تكوين.

فهم كيفية تصرف الفولتية والتيار في تكوينات الأسلاك المختلفة يساعدك على اتخاذ قرارات ذكية بشأن حجم الألواح الشمسية، ومطابقة العاكس، وتوافق وحدة التحكم بالشحن بمجرد تحديد كمية الواط التي تحتاجها من الطاقة الشمسية.

توصيل الأسلاك للألواح الشمسية على التوالي

توصيل الألواح الشمسية على التوالي يؤدي إلى زيادة في الفولتية مع الحفاظ على نفس شدة التيار للوح واحد.

بافتراض أن لديك أربعة ألواح شمسية بقدرة 100 واط (كل منها بجهد دائرة مفتوحة 23.33 فولت و5.45 أمبير) وتوصلها على التوالي لزيادة الفولتية، فإن ضرب جهد الدائرة المفتوحة للوح واحد (23.33 فولت) في عدد الألواح (4) يعطي جهدًا كليًا مقداره 93.32 فولت.

توصيل الأسلاك للألواح الشمسية على التوازي

عند توصيل الألواح الشمسية على التوازي، تظل الفولتية كما هي لفرد واحد من الألواح، بينما تتجمع شدة التيار عبر جميع الألواح المتصلة.

كما هو موضح في الصورة أعلاه، إذا كان لديك أربعة ألواح شمسية بقوة 100 واط مع جهد دائرة مفتوحة 23.33 فولت و5.45 أمبير لكل منها متصلة على التوازي، فإن النظام سيحافظ على الجهد عند 23.33 فولت بينما يزيد التيار إلى 21.8 أمبير.

توصيل الألواح الشمسية على التوالي والتوازي

الاختيار بين التوصيل على التوالي والتوازي ليس مجرد مسألة حسابية، بل هو إيجاد التوازن المناسب لتصميم نظامك. في بعض الحالات، تكوين التوالي والتوازي هو خيار مرن، خاصة للمصفوفات الشمسية المتوسطة أو الكبيرة.

على سبيل المثال، تخيل أن لديك ثمانية ألواح شمسية بقوة 100 واط وجهاز تحكم شحن شمسي بقوة 45 أمبير مع أقصى دخل PV يبلغ 100 فولت. يمكنك تجميع الألواح الشمسية الثمانية في أربع سلاسل من لوحين موصلين على التوالي، مع إنتاج كل سلسلة حوالي 46.66 فولت. ثم، قم بتوصيل تلك الأربع سلاسل على التوازي. هذا التكوين يحافظ على الجهد ضمن حدود جهاز التحكم بينما يرفع التيار إلى حوالي 21.8 أمبير.

📌ملاحظة:

خلط التوصيل على التوالي والتوازي هو تكوين متوازن، لكن هناك قاعدة مهمة يجب اتباعها: يجب أن تكون جميع سلاسل الألواح الشمسية المتصلة على التوازي متساوية في الجهد والتيار. هذا يعني استخدام نفس عدد الألواح في كل سلسلة ومطابقة قدرتها الكهربائية، وجهدها، واتجاهها.

Otherwise, the best solution is to use multiple charge controllers that support parallel operation or an inverter charger with multiple MPPT inputs to handle different strings independently.

أنواع توصيل الألواح الشمسية	الجهد الكلي	التيار الكلي
الاتصال على التوالي	Voc × عدد الألواح الشمسية	Isc للوح شمسي واحد
الاتصال على التوازي	Voc للوح شمسي واحد	Isc × عدد الألواح الشمسية
الاتصال الهجين	الجهد لكل سلسلة × عدد السلاسل على التوازي	تيار كل سلسلة × عدد السلاسل المتوازية

من الاختلافات الأساسية في الجهد والتيار بين التوصيلات على التوالي والتوازي تنشأ خصائص أداء وتأثيرات مختلفة في عدة جوانب. دعونا نستكشف هذه الاختلافات بعد ذلك.

التوصيل على التوالي مقابل التوازي لألواح الطاقة الشمسية من حيث تعقيد التوصيل

نظرًا لأن التيار يتصرف بشكل مختلف في التوصيل على التوالي والتوازي، تتغير أيضًا المتطلبات الكهربائية والأجهزة التي ستحتاجها.

في التوصيل على التوالي، يبقى التيار كما هو في اللوحة الواحدة، مما يعني أن السلك لا يحتاج إلى حمل تيار عالي. ونتيجة لذلك، يمكنك غالبًا استخدام سلك أرق دون التضحية بالأداء أو السلامة.

على العكس، تزيد التوصيلات على التوازي التيار الكلي، مما يعني أنك غالبًا ما ستحتاج إلى كابلات أطول لتوصيل كل لوحة شمسية بشكل فردي وكابلات أكثر سمكًا لتحمل التيار المجمّع الأعلى بأمان عند نقطة التوصيل. يتطلب هذا الإعداد أيضًا ملحقات إضافية، مثل الموصلات الفرعية، وصناديق الدمج، والصمامات أو القواطع الفردية لكل سلسلة للامتثال لمعايير السلامة.

التوصيل على التوالي مقابل التوازي لألواح الطاقة الشمسية: مقارنة المكونات

عنصر	التوصيل على التوالي	التوصيل على التوازي
موصلات فرعية MC4	غير مطلوب	مطلوب
حجم الكابل	أصغر (تيار منخفض)	أكبر (تيار عالي)
قاطع/صمام لكل سلسلة	اختياري	موصى به
صندوق الدمج	غير مطلوب	مطلوب غالبًا

ألواح الطاقة الشمسية تسلسليًا مقابل متوازيًا في التظليل

يمكن أن يكون للتظليل تأثير كبير على إنتاج نظام الألواح الشمسية، وطريقة توصيل لوحاتك تحدد مدى تحمل النظام.

في التوصيل التسلسلي، إذا تم تظليل حتى لوحة واحدة جزئيًا، يمكن أن ينخفض أداء السلسلة بأكملها بشكل كبير. يحدث هذا لأن التيار يجب أن يمر عبر كل لوحة في السلسلة، وتصبح اللوحة المظللة عنق زجاجة. حتى مع وجود ثنائيات التجاوز، يمكن أن تكون خسائر الأداء كبيرة.

مع التوصيل المتوازي، تعمل كل لوحة بشكل مستقل. إذا تم تظليل لوحة واحدة، تستمر البقية في توليد الطاقة دون تأثر. هذا يجعل التوصيلات المتوازية أكثر تحملًا للتظليل الجزئي بكثير ومثالية للتركيبات التي قد تتعرض فيها اللوحات لزوايا مختلفة أو عوائق متقطعة طوال اليوم.

ألواح الطاقة الشمسية تسلسليًا مقابل متوازيًا في الكفاءة

تنتج اتصالات ألواح الطاقة الشمسية نفس القدرة تقريبًا تحت نفس الظروف، سواء تم توصيلها تسلسليًا أو متوازيًا. ومع ذلك، تؤثر طريقة توصيل كل إعداد للجهد والتيار على كفاءة الأسلاك وتصميم النظام.

في الاتصال التسلسلي، تتجمع جهود اللوحات بينما يبقى التيار ثابتًا. هذا يؤدي إلى جهد أعلى وتيار أقل، مما يقلل فقدان الطاقة في الأسلاك، خاصة على المسافات الطويلة.

تحافظ الاتصالات المتوازية على نفس الجهد كلوحة واحدة لكنها تزيد التيار الكلي. بينما هي مناسبة للأنظمة ذات الجهد المنخفض، غالبًا ما تتطلب أسلاكًا أكثر سمكًا لتحمل التيار الأعلى ومنع فقدان الطاقة.

باختصار، كلا الطريقتين فعالتان في الظروف المثالية، لكن الاتصالات التسلسلية قد تقدم كفاءة أفضل قليلاً بسبب التيار الأقل وتقليل خسائر المقاومة.

ألواح الطاقة الشمسية تسلسليًا مقابل متوازيًا - الإيجابيات والسلبيات

الاختيار بين الاتصالات التسلسلية والمتوازية لألواح الطاقة الشمسية يعتمد على احتياجات جهد نظامك، والمعدات، والإعداد. لكل منهما إيجابيات وسلبيات. ستساعدك المقارنة أدناه في تحديد الأفضل لمشروعك الشمسي.

الاتصالات التسلسلية مقابل المتوازية لألواح الطاقة الشمسية: الإيجابيات والسلبيات

نوع الاتصال	الإيجابيات	السلبيات
السلسلة	جهد إجمالي أعلى (جهد الدائرة المفتوحة يتجمع) التيار الأقل يقلل الفقد تكلفة أسلاك أقل تخطيط الأسلاك بسيط يتفوق في الإضاءة المنخفضة، مما يحفز الشحن المبكر	الإنتاج يعتمد على أضعف لوحة، مما يقلل الكفاءة عند التظليل أقل مقاومة لفشل اللوحة الجهد العالي يزيد من خطر الصدمة أثناء الصيانة
متوازي	مخاطر أقل للجهد الزائد تحمل أفضل للتظليل وفشل الألواح أسهل في توسيع النظام	تصميم أكثر تعقيدًا تكلفة أسلاك أعلى يبدأ الشحن في وقت لاحق

متى يكون التوصيل على التوالي للألواح الشمسية أفضل

التوصيل على التوالي هو خيار أفضل في الأنظمة التي تعمل بجهود أعلى أو تتطلب تمديدات كابلات طويلة. وهو مناسب بشكل خاص في السيناريوهات التالية:

• للمحول أو وحدة تحكم MPPT جهد بدء تشغيل عالي
• تتلقى مواقع التركيب ضوء شمس ثابت وغير معيق طوال اليوم
• يحتاج التيار إلى أن يكون أقل لتقليل فقد الطاقة عبر مسافات الأسلاك الطويلة
• يُفضل استخدام كابلات ذات مقطع أصغر لـ توفير المساحة وتكلفة المواد
• يُفضل تصميم أسلاك أبسط، مع استخدام الحد الأدنى من الفروع المتوازية أو صناديق الدمج

متى يكون التوصيل بالتوازي للألواح الشمسية أفضل

التوصيل بالتوازي أكثر ملاءمة للأنظمة ذات الجهد المنخفض أو البيئات ذات التظليل المتغير. يعمل بشكل أفضل في الحالات التالية:

• يستخدم النظام وحدة تحكم شحن PWM تتطلب تطابق جهد الألواح
• يحدث التظليل الجزئي بشكل متكرر، لذا هناك حاجة لتشغيل مستقل للألواح للحفاظ على الأداء
• مرونة النظام والتوسع المستقبلي مهمان، مما يسمح بإضافة الألواح بسهولة
• يُفضل الجهد المنخفض لتركيب وصيانة أكثر أمانًا

يمكنك استخدام اتصال هجين في أنظمة الطاقة الشمسية، يجمع بين التوصيل على التوالي والتوازي للاستفادة من مزايا كلاهما. يوازن هذا النهج بين الجهد والتيار، ويحسن تحمل الظل، ويعزز مرونة النظام بشكل عام. ومع ذلك، يجب أن تكون جميع سلاسل الألواح الشمسية المتصلة بالتوازي بنفس الحجم لضمان التشغيل السليم.