توصيل الألواح الشمسية على التوالي مقابل التوازي - لماذا وكيف

فهم كيفية توصيل الألواح الشمسية بشكل مثالي يمكن أن يكون متاهة، خاصة للمبتدئين. مع وجود خيارات واعتبارات عديدة، قد يبدو أن عملية ربط الألواح الشمسية معًا لاستغلال طاقة الشمس بكفاءة أمرًا شاقًا.

في هذا الدليل الشامل، سنستعرض المتاهة، موضحين كيف يتم توصيل الألواح الشمسية و أي طريقة توصيل أفضل لنظامك الشمسي. سواء كنت تبدأ مشروعك الشمسي الأول أو تسعى لتحسين نظام قائم، سيوفر لك هذا الدليل وضوحًا ورؤى قيمة مصممة وفقًا لاحتياجاتك.

 

 

كيف يتم توصيل الألواح الشمسية معًا؟

تتصل الألواح الشمسية عادةً عبر طريقتين: سلسلة أو متوازية. يعتمد الاختيار على عدة عوامل بما في ذلك الطلب على الطاقة، نوع التحكم في الشحن الشمسي، العاكس الشمسي، نظام البطارية، والظروف البيئية.

تتطلب الألواح الشمسية عادةً صندوق توصيل، والذي يتم تركيبه عادةً في الجزء الخلفي من الألواح الصلبة أو في الجزء العلوي الأمامي من الألواح الشمسية المرنة. قد يختلف موضع التركيب حسب الطراز، حيث يتم تجهيز بعض الألواح بصندوق توصيل. يتكون هذا الصندوق من مكونات مثل غطاء، هيكل، كتل طرفية، ثنائيات، وموصلات إيجابية/سلبية. يتم إنشاء الاتصالات بين الألواح الشمسية باستخدام هذه الموصلات وكابلات PV بالحجم المناسب. وقد تتطلب طرق الاتصال المختلفة أدوات إضافية، والتي يتم تناولها أيضًا في خطوات الأسلاك ذات الصلة. علاوة على ذلك، تتطلب الأسلاك الإضافية استخدام موصلات MC4 الشمسية وكابلات التمديد، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.

 

لماذا يتم توصيل الألواح الشمسية على التوالي؟

ربط الألواح الشمسية على التوالي يؤدي إلى زيادة في الجهد مع الحفاظ على نفس التيار الكهربائي كلوح واحد.

افترض أنك تمتلك لوحين 100 واط من الألواح الشمسية المرنة (كل منهما بجهد دائري مفتوح قدره 21.6 فولت و6.1 أمبير) وبنك بطاريات 24 فولت للشحن، تحتاج إلى توصيلهما على التوالي لزيادة الجهد. ضرب الجهد الدائري المفتوح لأحد الألواح (21.6 فولت) في عدد الألواح (2) يعطينا إجمالي جهد الخرج. لذا، سيكون 21.6 فولت × 2 = 43.2 فولت. يبقى التيار عند 6.1 أمبير. نستخدم الجهد الدائري المفتوح للسلامة، لضمان أنه ضمن؟ الحد الأقصى لجهد الإدخال لوحدة التحكم في الشحن.

توصيل الألواح الشمسية على التوالي شائع في السيناريوهات التي:

• تتطلب بطاريات الطاقة الشمسية جهدًا أعلى. من الضروري التأكد مما إذا كان نظام البطارية الخاص بك يعمل عند جهد منخفض أو جهد عالي.
• يجب توزيع الطاقة على مسافات طويلة.
• أشعة الشمس منخفضة، قد لا تولد الألواح الشمسية الفردية جهدًا كافيًا لشحن البطاريات أو تشغيل الأحمال الكهربائية بكفاءة.

 

كيف توصل الألواح الشمسية على التوالي؟

عند توصيل الألواح الشمسية على التوالي، ابدأ بالتأكد من أن كل لوح يحتوي على صندوق توصيل مع موصلات إيجابية وسلبية محددة بوضوح. إذا كانت هناك حاجة إلى تمديد إضافي، استخدم موصلات MC4 وكابلات التمديد.

توصيل الألواح الشمسية على التوالي أمر بسيط. ابحث عن الموصلات الموجبة والسالبة من كل صندوق تقاطع للألواح الشمسية. أدخل الموصل الموجب (عادةً الأحمر مع دبابيس ذكر) لأحد الألواح إلى الموصل السالب (عادةً الأسود مع مقابس أنثوية) للوحة التالية. كرر هذه العملية لجميع الألواح اللاحقة حتى يتم توصيل جميعها على التوالي.

 

لماذا يتم توصيل الألواح الشمسية بالتوازي؟

عند توصيل الألواح الشمسية بالتوازي، يبقى الجهد كما هو مثل جهد اللوح الواحد، بينما تتزايد الأمبيرية عبر جميع الألواح المتصلة.

على سبيل المثال، إذا كان لديك لوحا شمسيا بقدرة 100 واط مع جهد دائري مفتوح يبلغ 21.6 فولت و6.1 أمبير لكل منهما، فإن توصيلهما على التوازي سيحافظ على الجهد عند 21.6 فولت ويضاعف التيار إلى 12.2 أمبير.

متى يتم توصيل الألواح الشمسية بالتوازي

• إذا كان نظامك يتطلب تيارًا أعلى بدلاً من الجهد، فإن توصيل الألواح بالتوازي هو الخيار المناسب.
• تسمح الاتصالات المتوازية بتسهيل توسيع النظام القائم، حيث يمكنك ببساطة إضافة المزيد من الألواح بشكل متوازي دون التأثير على الجهد.

 

كيف يتم توصيل الألواح الشمسية بالتوازي؟

عند توصيل الألواح الشمسية بالتوازي، تأكد من أن كل لوح يحتوي على صندوق توصيل مع موصلات إيجابية وسلبية محددة بوضوح. يتضمن الاتصال بالتوازي ربط جميع الأطراف الإيجابية معًا وجميع الأطراف السلبية معًا. بالإضافة إلى ذلك، لاستخدام موصلات MC4 وكابلات التمديد إذا لزم الأمر.

للاتصالات المتوازية، استخدم إما موصلات الفروع أو صندوق الجمع. تأتي موصلات الفروع في تكوينات على شكل Y وتكوينات على شكل T، مع أقسام منفصلة للأطراف الموجبة والسالبة. يسمح كل قسم بمدخلات متعددة من نفس القطبية لتتجمع في مخرج واحد.

إليك رسم توضيحي يوضح الاتصال المتوازي لـ 3/4 من الألواح الشمسية باستخدام موصل فرع على شكل Y بنسبة 2 إلى 1:

أخيرًا، قم بتوصيل حزم الكابلات الموجبة بمدخل الشاحن الموجب وحزم الكابلات السالبة بمدخل الشاحن السالب.

 

ألواح الطاقة الشمسية: التوصيل على التوالي مقابل التوصيل المتوازي - المزايا والعيوب

مزايا وعيوب الاتصال التسلسلي

فوائد توصيل الألواح الشمسية على التوالي

حجم المكونات المخفضة

نظرًا لانخفاض إجمالي الأمبير، فإن التوصيلات المتسلسلة تلغي الحاجة إلى كابلات ومكونات ضخمة، مما يسهل تصميم النظام.

تقليل خسائر النقل

الجهد العالي في التوصيلات المتسلسلة يقلل من فقدان الطاقة أثناء النقل لمسافات طويلة، مما يعزز كفاءة النظام بشكل عام.

أداء معزز

تتفوق سلاسل الأسلاك في الظروف المنخفضة الإضاءة عند الفجر والغسق، مما يعزز كفاءة التقاط الطاقة بشكل عام. زيادة الجهد الكلي الناتج من الألواح الشمسية مفيدة لبدء تشغيل وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية MPPT في أقرب وقت ممكن.

 

عيوب توصيل الألواح الشمسية على التوالي

اعتماد الأداء

أداء التكوين التسلسلي يعتمد على أضعف لوحة، مما يؤدي إلى تقليل الكفاءة إذا كانت إحدى اللوحات مظللة.

متطلبات الجهد العالي

تتطلب إعدادات السلسلة تحكم شحن مقاوم لجهد عالي ومحول شمسي، مما يضيف تعقيدًا وتكلفة إلى النظام.

 

مزايا وعيوب التوصيل المتوازي

فوائد توصيل الألواح الشمسية بالتوازي

الأداء المعزول

تعمل كل لوحة بشكل مستقل في الأسلاك المتوازية، مما يضمن أن التظليل أو الأعطال في لوحة واحدة لا تؤثر بشكل كبير على الأخرى، مما يحافظ على كفاءة النظام بشكل عام.

زيادة الأمبير

تزيد الاتصالات المتوازية من خرج الأمبير، مما يجعلها مثالية للأنظمة التي تتطلب طلبات تيار أعلى، مثل تشغيل الأجهزة مباشرة أو شحن البطاريات ذات الجهد المنخفض.

التوسع المرن

تسمح الأسلاك المتوازية بتوسيع النظام بسهولة من خلال إضافة المزيد من الألواح دون التأثير على الجهد، مما يوفر قابلية التوسع لتلبية احتياجات الطاقة المتزايدة.

تقليل المخاطر الكهربائية

تخفف الجهد المنخفض في التوصيلات المتوازية المخاطر الكهربائية المحتملة المرتبطة بأنظمة الجهد العالي.

 

عيوب توصيل الألواح الشمسية بالتوازي

تركيب معقد

تتطلب الاتصالات المتوازية إدارة عدة مسارات كابلات، أو موصلات فرعية، أو صناديق تجميع، مما قد يزيد من تعقيد التكليف والتكلفة.

تحديات التوافق

قد تتسبب الألواح الشمسية (العلامة التجارية، الحجم) المختلفة في أنظمة التوازي في حدوث أضرار وتقليل الكفاءة. تجعل الألواح المختلفة الألواح الأقوى تعوض بشكل مفرط عن الألواح الأضعف، مما يزيد من مشاكل التوافق وفقدان الأداء.

زيادة تكلفة الكابل

تتطلب التيارات الأعلى في التوصيلات المتوازية كابلات أثقل وأكثر تكلفة، مما يزيد من نفقات التركيب.

 

توصيل الألواح الشمسية على التوالي أو بالتوازي - أيهما أفضل

يعتمد الاختيار بين التوصيلات المتسلسلة والمتوازية للألواح الشمسية على المتطلبات والظروف المحددة.

عندما تكون التوصيلات المتسلسلة مفضلة

• مساحة محدودة ولكن متطلبات جهد عالي، مثل التركيبات على الأسطح.
• يجب زيادة خرج الجهد دون توسيع المساحة الفيزيائية.

 

عندما تكون الاتصالات المتوازية مفضلة

• الظل هو مصدر قلق، مما يسمح للألواح الفردية بالعمل بشكل مستقل.
• تطبيقات مثل المركبات الترفيهية، والقوارب، أو الأنظمة ذات الجهد المنخفض تعطي الأولوية للمرونة وأداء الألواح الفردية.

 

هل يمكنك توصيل الألواح الشمسية على التوالي والتوازي؟

علاوة على ذلك، لديك الخيار لربط الألواح الشمسية في إعدادات متسلسلة ومتوازية لتعظيم الجهد والتيار. لبدء توصيل الأسلاك المتسلسلة والمتوازية، قم أولاً بتنظيم الألواح في مجموعات متسلسلة، مثل 2، 3، 4، إلخ، لتشكيل ما يسمى بسلسلة. ثم قم بتوصيل جميع هذه السلاسل المتساوية باستخدام موصلات فرعية.

كما هو موضح في الرسم البياني، هناك سلسلتان، كل منهما تتكون من أربعة ألواح شمسية بقدرة 12 فولت و100 واط مع تيار قصر دائرة يبلغ 6.1 أمبير، مما يؤدي إلى جهد خرج يبلغ 48 فولت. عندما يتم توصيل هاتين السلسلتين بالتوازي، يبقى الجهد عند 48 فولت، بينما يتضاعف التيار ليصبح 12.2 أمبير.

 

الأسئلة الشائعة حول توصيل الألواح الشمسية على التوالي أو بالتوازي

هل يمكن توصيل أنواع مختلفة من الألواح الشمسية بالتوازي؟

لا، لا يُوصى بتوصيل الألواح الشمسية المختلفة بالتوازي بسبب اختلاف الخصائص الكهربائية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى عدم الكفاءة وإمكانية تلف الألواح.

هل تشحن الألواح الشمسية بشكل أسرع عند توصيلها على التوالي أم بالتوازي؟

توصيل الألواح الشمسية على التوالي يكون أسرع في ظروف الإضاءة المنخفضة، حيث يبدأ الشحن بسرعة بمجرد أن تلمس الضوء الألواح، متجاوزًا الزيادة التدريجية في الجهد اللازمة لتجاوز عتبة الشحن.

هل يجب توصيل الألواح الشمسية 12 فولت على التوالي أم بالتوازي؟

يعتمد ما إذا كان يجب توصيل الألواح الشمسية بجهد 12 فولت على التوالي أو بالتوازي على المتطلبات المحددة. إذا كنت بحاجة إلى الحفاظ على الجهد ولكن زيادة التيار، فإن التوصيل بالتوازي مناسب. ومع ذلك، إذا كنت تحتاج إلى خرج جهد أعلى، فإن التوصيل على التوالي سيكون مفضلًا.

هل يمكنك إضافة المزيد من الألواح الشمسية إلى نظام قائم؟

بالتأكيد، يمكنك إضافة المزيد من الألواح الشمسية إلى نظامك الحالي. ومع ذلك، من المهم التأكد من أن جهدها، والتيار، والطاقة تتماشى مع مواصفات وحدة التحكم والعاكس في نظامك.