ما هو جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

A منظم شحن الطاقة الشمسية هو منتج لتنظيم الجهد والتيار بالطاقة الشمسية. يُستخدم في التطبيقات غير المتصلة بالشبكة والهجينة لتنظيم مدخلات الطاقة من مصفوفات الطاقة الشمسية لتقديم خرج طاقة مثالي لتشغيل الأحمال وشحن البطاريات. لذا تم تسمية منظم شحن الطاقة الشمسية بمنظمات شحن الطاقة الشمسية.

من المهم جدًا الشحن الموثوق للحفاظ على صحة البطارية وإطالة عمر البطارية. يتأثر ذلك بمدى جودة وسرعة التحكم في البرمجيات الخاصة بالتحكم الشمسي ومكونات الأجهزة الإلكترونية. يمكن أن تتغير جهد البطارية والطاقة الشمسية والتيار في الثانية، ويجب أن تكون المكونات الإلكترونية في وحدة التحكم قادرة على الاستجابة بسرعة كافية لاستيعاب هذه التغيرات.

قد تكون لديك أفضل البطاريات وأفضل الوحدات مثل مجموعة الألواح الشمسية في العالم، لكنهم يعتمدون على موثوقية وحدة التحكم الشمسية الخاصة بك. قد تتسبب وحدة التحكم الشمسية الضعيفة في فشل البطارية، بل حتى في فشل نظام الطاقة الشمسية بالكامل. إن الاعتماد على أداء وحدات التحكم في الشحن الشمسي يمدد عمر البطارية لسنوات عديدة تتجاوز متوسط عمرها المتوقع.

عادةً ما تمثل وحدة التحكم في الشحن حوالي 10% من إجمالي تكاليف نظام الطاقة المستقل، ومع ذلك يمكن أن تمثل البطاريات حوالي 40% من تكلفة النظام و80% من تكاليف عمر النظام. لذا فإن المبلغ القليل من المال الذي قد توفره عند استخدام وحدة تحكم شحن أرخص سيبدو ضئيلاً مقارنةً بالمال والوقت المهدورين على استبدال البطاريات. يمكنك استخدام أفضل وحدات الطاقة الشمسية، والبطاريات، والأسلاك، والأحمال، ولكن ستقيد قدراتها جودة وحدة التحكم في الشحن.

كيف يعمل جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

رسم بياني خارج الشبكة مع حمل تيار مستمر (كيف يتم توصيل جهاز التحكم في شحن الطاقة لتغذية حمل تيار مستمر)

عند تثبيت وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية، يُوصى بأن تقوم بالاتصال والفصل بالترتيب التالي:

1. البطارية إلى وحدة التحكم
2. مجموعة PV إلى المتحكم
3. الحمل الكهربائي إلى المتحكم

عند فصل الاتصال، يجب عليك عكس هذا الترتيب. البطارية توفر الطاقة لوحدة التحكم، لذا تأكد دائمًا من فصل الطاقة الشمسية والأحمال قبل توصيل أو فصل البطارية عن وحدة التحكم. يجب أن تحتوي الاتصالات بين البطارية، والحمل، ومصفوفة الطاقة الشمسية، ووحدة التحكم على مفاتيح فصل لتعزيز السلامة وتسهيل عملية التركيب والفصل.

في الرسم التخطيطي السلكي أعلاه مع الحمل المستمر، تتعرض الألواح الشمسية لأشعة الشمس، التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية مستمرة (DC) تقوم بتوصيلها إلى وحدة التحكم بالشحن. تقوم وحدة التحكم بالشحن بتنظيم التيار الكهربائي والجهد المقدمين إلى الأحمال، وأي طاقة زائدة تُرسل إلى نظام البطاريات. لذا يمكن للبطاريات الحفاظ على حالة شحنها دون أن تتعرض للشحن الزائد. تُستخدم طاقة البطارية لتشغيل الحمل عندما لا تكون هناك أشعة شمس.

رسم بياني خارج الشبكة مع حمل تيار متردد (يتعلق بحمل التيار المتردد (AC))

ملاحظة: العاكس متصل ومزود بالطاقة من البطارية، وليس من أطراف تحميل المتحكم، كما فعلنا في مثال تحميل التيار المستمر. وذلك لأن العاكس يمكن أن يحدث له اندفاع طاقة عالية عند التشغيل، وقد يكون هذا الاندفاع العالي للتيار أعلى من السعة المقدرة لمتحكم شحن الطاقة الشمسية، في حين أن البطاريات ستكون قادرة على تلبية متطلبات الاندفاع العالي للطاقة.

كم عدد أنواع وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية؟

أنواع وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية الرئيسية كما يلي:

1. أجهزة التحكم في تعديل عرض النبضة (PWM)
2. أجهزة التحكم في تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)

أجهزة التحكم PWM تميل إلى أن تكون أصغر وتعمل عند جهد البطارية، بينما أجهزة التحكم MPPT تستخدم تقنية أحدث للعمل عند جهد الطاقة القصوى. هذا يزيد من كمية الطاقة المنتجة والتي تصبح أكثر أهمية في الظروف الباردة عندما يرتفع جهد المصفوفة بشكل متزايد عن جهد البطارية. يمكن لأجهزة التحكم MPPT أيضًا العمل مع جهود أعلى بكثير و تيارات مصفوفة أقل، مما يعني أنه يمكن استخدام عدد أقل من السلاسل بالتوازي وأحجام أسلاك أصغر نظرًا لوجود انخفاض أقل في الجهد.

تحتاج وحدات التحكم PWM إلى أن تُستخدم مع مصفوفات تتناسب مع جهد البطارية، مما يحد من الوحدات التي يمكن استخدامها. هناك العديد من الوحدات المكونة من 60 خلية بجهد طاقة قصوى (Vmp) يساوي حوالي 30 فولت، والتي يمكن استخدامها مع وحدات التحكم MPPT، لكنها ببساطة غير مناسبة لوحدات التحكم PWM.

الآن أجب على السؤال: أيهما أفضل، PWM أم MPPT؟ مع اعتبار جميع الأمور متساوية، فإن MPPT هي تقنية أحدث تحصد المزيد من الطاقة. ومع ذلك، فإن مزايا MPPT على وحدات التحكم PWM تأتي بتكلفة، لذا في بعض الأحيان يمكن أن تكون وحدة التحكم PWM الأقل تكلفة هي الخيار الصحيح، خاصة مع الأنظمة الصغيرة وفي المناخات الدافئة حيث لا يكون تعزيز MPPT كبيرًا.