البطاريات على التوالي مقابل التوازي - مقارنة مفصلة

في عالم أنظمة الطاقة الشمسية، يعد توصيل البطاريات عاملاً حاسماً يؤثر على الأداء العام. يؤثر قرار توصيل البطاريات على التوالي أو بالتوازي، أو مزيج من الاثنين، بشكل كبير على كفاءة وطول عمر النظام. يستكشف هذا الدليل الشامل تعقيدات هذه الخيارات.

البطاريات على التوالي مقابل التوازي - ما الفرق؟

اختيار التكوين الصحيح للبطارية يعتمد على متطلبات جهازك واحتياجاتك من الطاقة. إليك نظرة سريعة على كيفية عمل كل نوع من أنواع الاتصال:

• الاتصال التسلسلي = الجهد يزداد، السعة تبقى كما هي.
• الاتصال المتوازي = السعة تزداد، الجهد يبقى كما هو.

الميزة	الاتصال التسلسلي	الاتصال المتوازي
الجهد (V)	مجموع جميع جهود البطاريات	يبقى كما هو مثل بطارية واحدة
السعة (أمبير-ساعة)	يبقى كما هو مثل بطارية واحدة	مجموع سعات جميع البطاريات
التيار الأقصى (أمبير)	يبقى كما هو (محدود بأضعف بطارية)	يجمع (مجموع التيارات القصوى لجميع البطاريات)
توزيع الحمل	تيار النظام الكامل على كل بطارية	يتم تقسيم تيار النظام بين البطاريات

توصيل البطارية على التوالي

قم بتوصيل الطرف السالب للبطارية الأولى بالطرف الموجب للبطارية الثانية. استمر في هذا النمط "سلسلة الأقحوان" لجميع البطاريات. سيكون المخرج النهائي لمجموعتك هو الطرف الموجب للبطارية الأولى والطرف السالب للبطارية الأخيرة.

عدد البطاريات المتصلة على التوالي

زيادة توصيل البطاريات على التوالي يزيد من جهد النظام، لذا يعتمد عدد التوصيلات على التوالي على الجهد المطلوب للنظام، مثل 12 فولت، 24 فولت، أو 48 فولت.

• نظام 12 فولت هو أبسط تكوين شمسي، ويتطلب بطارية 12 فولت واحدة فقط. يناسب المنازل المتنقلة، القوارب، معدات التخييم، والإضاءة منخفضة الطاقة، ويوفر خرجاً معتدلاً للاستخدام المتنقل.
• يتطلب نظام 24 فولت توصيل بطاريتين 12 فولت على التوالي لتحقيق جهد إجمالي 24 فولت. شائع في المنازل المتنقلة متوسطة الحجم، المنازل الصغيرة خارج الشبكة، ومحطات الاتصالات، حيث يقلل التيار إلى النصف مقارنة بـ 12 فولت، مما يقلل الخسائر ويحسن الكفاءة.
• نظام 48 فولت هو التكوين الأكثر شيوعاً لتخزين الطاقة الشمسية السكنية، ويتطلب أربع بطاريات 12 فولت متصلة على التوالي. يُستخدم على نطاق واسع في التخزين السكني والتركيبات الأكبر.

علاوة على ذلك، قد تفرض شهادات السلامة ومتطلبات التأمين قيوداً على التوصيلات على التوالي. على سبيل المثال، تسمح بطارية PowMr 12V 100Ah بالتوصيلات على التوالي حتى 4 وحدات.

دائماً التزم بالقيم القصوى المحددة من قبل الشركة المصنعة مع مراعاة قيود نظام إدارة البطارية، معايير السلامة، متطلبات الشهادات، والتزامات الضمان.

مزايا توصيل البطاريات على التوالي

زيادة الجهد: من خلال توصيل أربع بطاريات 12V 100Ah LiFePO4 على التوالي، يتم تحقيق نظام قوي بجهد 48V دون التضحية بالسعة الإجمالية. يحافظ هذا التوصيل على سعة 100Ah، مما يبرز مرونة التوصيل على التوالي.

تيار أقل وأسلاك أرق: لنفس كمية الطاقة (الطاقة = الجهد × التيار)، يؤدي الجهد الأعلى إلى تيار أقل. هذا يسمح باستخدام أسلاك أصغر وأرخص ويقلل من فقدان الطاقة عبر مسافات الأسلاك الطويلة.

زيادة الكفاءة في نقل الطاقة: يؤدي ارتفاع جهد النظام الناتج عن التوصيل على التوالي إلى تقليل التيار في النظام. وهذا بدوره يتيح استخدام أسلاك أرق، مما يحسن كفاءة نقل الطاقة ويقلل من هبوط الجهد داخل النظام.

عيوب توصيل البطاريات على التوالي

محدود بأضعف بطارية: في التوصيل على التوالي، يكون الأداء العام مقيدًا بأضعف بطارية. يمكن أن تؤدي الاختلافات في حالة الشحن بين البطاريات إلى الإضرار بالبنك بأكمله. لذلك، فإن الموازنة الفعالة باستخدام BMS عالي الجودة أمر حيوي لحماية الحزمة وضمان الموثوقية على المدى الطويل.

انخفاض التكرار: إذا فشلت إحدى البطاريات في تكوين على التوالي أو انخفضت سعتها بشكل كبير، فقد يؤثر ذلك على بنك البطاريات بأكمله، مما يؤثر على أداء الأجهزة المتصلة أو النظام بأكمله.

قيود تطبيق الجهد المرتفع: يتطلب هذا الإجراء أن تعمل جميع تطبيقاتك عند جهد مرتفع. على سبيل المثال، عند ربط بطاريتين 12V على التوالي، يكون الجهد الناتج 24V. بدون استخدام محول، لن تتمكن من تزويد أي أجهزة 12V بالطاقة في هذا الإعداد.

توصيل البطاريات على التوازي

عند توصيل البطاريات على التوازي، قم بربط الأطراف الموجبة معًا وربط الأطراف السالبة معًا. بينما يكون التوصيل بسيطًا نسبيًا لعدد صغير من البطاريات، تتطلب التوصيلات الكبيرة على التوازي تصميم دائرة متين لضمان توزيع التيار بشكل متوازن.

من المستحسن استخدام الأسلاك القطرية أو قضبان توصيل البطاريةلمنع ارتفاع درجة الحرارة أو تقليل العمر الافتراضي الناتج عن توزيع التيار غير المتساوي. لمزيد من مخططات الأسلاك التفصيلية وأفضل الممارسات، يرجى الرجوع إلى دليلنا المهني.

عدد البطاريات على التوازي

يعتمد عدد البطاريات التي يمكن توصيلها على التوازي على عدة عوامل، بما في ذلك سعة نظام إدارة البطارية (BMS)، مواصفات الأسلاك، وتوصيات الشركة المصنعة المحددة.

ضمن الحدود الآمنة، يمكن تحديد عدد البطاريات بناءً على مدة تزويد الطاقة المطلوبة من النظام. تدعم معظم أنظمة البطاريات توصيل 2-4 بطاريات بالتوازي للتطبيقات السكنية.

ضع في اعتبارك عربة متحركة خارج الشبكة تستهلك 10kWh يوميًا:

• تتطلب بطارية 48V، 100Ah (5kWh) بنكين متوازيين لنسخ احتياطي لمدة يومين.
• تحتاج إلى أربعة بنوك متوازية لنسخ احتياطي لمدة أربعة أيام.

تبسيط قابلية التوسع في توصيل البطاريات على التوازي يسهل تخطيط السعة، مما يثبت فائدته بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب تشغيلًا ذاتيًا ممتدًا. تشمل الأمثلة الأنظمة خارج الشبكة، الطاقة الاحتياطية أثناء الانقطاعات الطويلة، أو تخزين الطاقة الموسمي.

مزايا توصيل البطاريات على التوازي

زيادة السعة ومدة التشغيل: يزيد توصيل البطاريات على التوازي من السعة الكلية مع الحفاظ على جهد نظام البطارية ثابتًا، مما يطيل مدة تزويد النظام بالطاقة.

على سبيل المثال، إذا كان لديك بطاريتان 24V 100Ah متصلتان بالتوازي، تصبح السعة الكلية 200Ah. يظل الجهد كما هو، لكن مدة عمل البطاريات تتضاعف.

تكرار النظام: إذا تعرضت إحدى البطاريات في التوصيل المتوازي لأداء متدهور أو فشلت، يمكن للبطاريات المتبقية الاستمرار في تزويد النظام بالطاقة. هذا يوفر تحملًا أفضل للأخطاء مقارنة بالتوصيلات على التوالي، رغم أن السعة الإجمالية ستنخفض.

توافق الجهد: يحافظ التوصيل المتوازي على نفس جهد البطاريات الفردية، مما يلغي الحاجة إلى محولات جهد. يمكن لبنك 12V متصل بالتوازي تشغيل جميع الأجهزة والمعدات 12V مباشرة دون معدات تحويل إضافية.

عيوب توصيل البطاريات على التوازي

متطلبات تيار أعلى: تزيد التوصيلات المتوازية من التيار الكلي لنفس القدرة الكهربائية لأن جهد النظام أقل منه في التوصيلات على التوالي. هذا يتطلب كابلات أكثر سمكًا لتحمل التيار الأعلى بأمان، مما يزيد من تعقيد التركيب.

زيادة تكاليف وفقدان الكابلات: استخدام كابلات ذات قطر أكبر يقلل من هبوط الجهد والمقاومة الداخلية ولكنه يزيد من تكاليف المواد. بشكل عام، تكون التركيبات المتوازية أكثر تكلفة وتتطلب جهدًا أكبر من أنظمة التوصيل على التوالي المكافئة.

توزيع الحمل غير المتوازن: قد تفرغ البطاريات المتصلة بالتوازي بشكل غير متساوٍ بسبب اختلافات في المقاومة الداخلية أو حالة الصحة. بدون موازنة صحيحة، تعمل بعض البطاريات بجهد أكبر من غيرها، مما يؤدي إلى تآكل غير متساوٍ وربما تقصير عمر بنك البطاريات بأكمله.

البطاريات على التوالي مقابل التوازي: أيهما مناسب لك؟

القرار بين التوصيل على التوالي والتوازي ليس حول أيهما "أفضل"، بل أيهما الأداة المناسبة لمهمتك المحددة. دع هذا الدليل البسيط يجعل الاختيار واضحًا:

اختر توصيلًا على التوالي إذا:

• تحتاج إلى جهد أعلى. هدفك الأساسي هو تشغيل عاكس أو جهاز بجهد 24 فولت، 48 فولت، أو أعلى.
• الكفاءة على مسافات طويلة هي المفتاح. أنت تبني نظامًا ثابتًا أكبر (مثل كوخ خارج الشبكة) حيث يكون تقليل سمك الأسلاك وفقدان الطاقة أمرًا مهمًا.
• لديك بطاريات متطابقة وجديدة تمامًا ونظام إدارة بطارية عالي الجودة لإدارة مهمة موازنة الخلايا الحرجة.

اختر توصيلًا على التوازي إذا:

• تحتاج إلى وقت تشغيل أطول. هدفك الرئيسي هو زيادة سعة الأمبير-ساعة للحفاظ على تشغيل نظام 12 فولت (أو 24 فولت) الحالي لأطول فترة ممكنة.
• تحتاج إلى تشغيل أجهزة ذات استهلاك عالي للطاقة. تحتاج إلى دمج أقصى تيار تفريغ لعدة بطاريات لتشغيل عاكس قوي أو محرك أو حمل ثقيل آخر.
• الأولوية هي تكرار النظام. تريد أن يظل نظامك يعمل حتى إذا فشلت بطارية واحدة.

هل يمكنك توصيل البطاريات على التوالي والتوازي؟

يمكنك توصيل البطاريات على التوالي والتوازي، لتحقيق جهد أعلى وسعة أكبر في نفس الوقت، مع توزيع التيار عبر مسارات متعددة لتقليل الحمل على الخلايا الفردية.

إليك مثال على بناء نظام 24 فولت باستخدام بطاريات 12 فولت 100 أمبير ساعة، والتي تسمح بحد أقصى أربعة على التوالي وأربعة على التوازي. الحل الأمثل هو توصيل مجموعتين من البطاريات على التوالي لتحقيق مواصفات 24 فولت 100 أمبير ساعة. من خلال إنشاء أربعة أزواج متسلسلة ثم توصيل الأزواج على التوازي، يظل جهد النظام 24 فولت بينما تزداد السعة إلى 400 أمبير ساعة.

يثبت هذا النهج فعاليته بشكل خاص عندما لا يمكن لمواصفات البطارية الحالية تلبية متطلبات الجهد والسعة بالكامل، مما يتيح حلول تخصيص مرنة باستخدام بطاريات قياسية.

نصائح لتوصيل بطاريات الطاقة الشمسية

يتطلب توصيل بطاريات الطاقة الشمسية عدة اعتبارات لضمان إعداد آمن وفعال. إليك بعض النصائح لتوصيل بطاريات الطاقة الشمسية:

اختيار البطارية

من المهم التأكد من أن جميع البطاريات المستخدمة في توصيل على التوالي/التوازي هي من نفس النوع ونفس العمر، ولها نفس السعة والجهد، ومتوازنة بشكل صحيح لمنع الشحن الزائد أو التفريغ الفردي للبطاريات. بطاريات الرصاص الحمضية والليثيوم أيون هي أنواع شائعة من بطاريات الطاقة الشمسية للعاكس. ضع في اعتبارك عوامل مثل السعة، الجهد، وعمر الدورة.

توافق وحدة التحكم بالشحن والعاكس

اضبط إعدادات جهاز التحكم بالشحن بناءً على توصيات الشركة المصنعة للبطارية، بما في ذلك جهد الامتصاص، وجهد الطفو، والتعويض الحراري. تأكد من توافق العاكس مع جهد ونوع مجموعة البطاريات، مع ملاحظة متطلبات الاتصال المحددة.

تحديد حجم الكابل

استخدم كابلات بالحجم المناسب لتوصيل البطاريات. الكابلات ذات الحجم الصغير قد تؤدي إلى انخفاض الجهد وتقليل كفاءة النظام. راجع مخطط حجم كابل البطارية في دليل المنتج بناءً على التيار والمسافة.

درجة الحرارة والتهوية

ركب البطاريات في منطقة جيدة التهوية، وفكر في أنظمة التهوية إذا لزم الأمر. بالإضافة إلى ذلك، تعمل البطاريات بشكل مثالي ضمن نطاق درجة حرارة محدد. تجنب تعريضها لدرجات حرارة قصوى، وفكر في الشحن المعوض حراريًا إذا كان جهاز التحكم بالشحن يدعم ذلك.

الدمج والحماية من الدوائر

قم بتركيب صمامات بطارية وقواطع دوائر مناسبة لحماية مجموعة البطاريات من التيار الزائد والدوائر القصيرة. ضع الصمامات على جانبي الموجب والسالب من مجموعة البطاريات.

راجع دائمًا إرشادات ومواصفات الشركة المصنعة للبطاريات والمكونات التي تستخدمها في نظام الطاقة الشمسية الخاص بك. بالإضافة إلى ذلك، يجب اتباع قوانين وأنظمة الكهرباء المحلية أثناء التثبيت. إذا لم تكن متأكدًا أو غير مرتاح لعملية التثبيت، فكر في توظيف محترف لتركيب وتوصيل بطاريات الطاقة الشمسية. هذا يمكن أن يساعد في تجنب الأخطاء وضمان نظام آمن وفعال.

الأسئلة المتكررة (FAQ)

هل يمكنني خلط بطاريات قديمة وجديدة في مجموعتي؟

بالطبع لا. البطارية القديمة ستعيق أداء وعمر المجموعة بأكملها، بغض النظر عن نوع الاتصال.

أي اتصال يضع مزيدًا من الإجهاد على البطاريات الفردية؟

يعتمد ذلك على نوع الإجهاد.

• بالنسبة لإجهاد التيار، التوصيل على التوالي أعلى. في دائرة على التوالي، يجب على كل بطارية تحمل 100% من تيار النظام. في دائرة متوازية، يتم تقسيم التيار.
• بالنسبة لإجهاد موازنة الجهد، التوصيل على التوالي أكثر تعقيدًا. يجب على نظام إدارة البطارية (BMS) إدارة جهد كل بطارية بشكل فردي بنشاط. التوصيل المتوازي متوازن ذاتيًا إلى حد كبير من منظور الجهد.

عاكسي يحتاج 150A، لكن بطارياتي مصنفة فقط لتفريغ بحد أقصى 100A. ماذا يجب أن أفعل؟

يجب عليك استخدام اتصال متوازي. إذا قمت بتوصيل بطاريتين بحد أقصى 100A بالتوازي، يمكن لمجموعتك الجديدة أن توفر تيارًا مركبًا قدره 200A، مما يلبي احتياجات العاكس بأمان. الاتصال على التوالي لن يزيد التيار الأقصى.

هل يجب أن تكون كوابلي بنفس الطول؟

بالنسبة لـ الاتصالات المتوازية، نعم، هذا أمر حاسم. استخدام كابلات بنفس الطول والقطر يضمن توزيع التيار بشكل متساوٍ. أطوال الكابلات غير المتساوية ستسبب توزيع حمل غير متساوٍ.