البطاريات على التوالي مقابل التوازي: ما تحتاج إلى معرفته

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

البطاريات على التوالي مقابل المتوازي - ما الفرق؟

تكوين البطارية المناسب لك يعتمد على احتياجات الطاقة لجهازك واحتياجاتك الشخصية. 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 فولتات البطارية	يبقى كما هو مثل بطارية واحدة
السعة (Ah)	يبقى كما هو مثل بطارية واحدة	مجموع سعات جميع البطاريات
التيار الأقصى (A)	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 بـ الطرف الموجب للبطارية الثانية. استمر في هذا النمط "سلسلة الأقحوان" لجميع البطاريات. آخر شيء ستفعله مجموعتك هو توصيل الطرف الموجب للبطارية الأولى بالطرف السالب للبطارية الأخيرة.

عدد البطاريات على التوالي

عدد التوصيلات على التوالي التي تحتاجها يعتمد على الجهد الذي يحتاجه نظامك، مثل 12V، 24V، أو 48V.

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

أيضاً، قد تحد شهادات السلامة ومتطلبات التأمين من استخدام التوصيلات على التوالي. على سبيل المثال، يمكنك توصيل ما يصل إلى أربع بطاريات PowMr 12V 100Ah على التوالي.

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

مزايا توصيل البطاريات على التوالي

زيادة الجهد: من خلال توصيل أربع بطاريات LiFePO4 بسعة 100Ah و12 فولت على التوالي، يتم تحقيق نظام قوي بجهد 48 فولت 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.

كفاءة محسنة في نقل الطاقة: يؤدي زيادة جهد النظام الناتجة 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 ضرورية 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 تشغيل جميع تطبيقاتك عند جهد مرتفع. على سبيل المثال، عند ربط بطاريتين 12 فولت على التوالي، يكون الجهد الناتج 24 فولت. بدون استخدام محول، لن تتمكن من تزويد أي أجهزة 12 فولت بالطاقة في هذا الإعداد.

توصيل البطاريات على التوازي

عند توصيل البطاريات على التوازي، قم بربط الأطراف الموجبة معًا وربط الأطراف السالبة معًا. من السهل توصيل عدد قليل من البطاريات، ولكن عندما يكون لديك الكثير منها على التوازي، يجب التأكد من تصميم الدائرة بشكل جيد لضمان توزيع التيار بشكل متساوٍ.

لتجنب ارتفاع درجة الحرارة أو تقصير عمر البطارية بسبب توزيع التيار غير المتساوي، من الأفضل استخدام الأسلاك القطرية أو قضبان توصيل البطارية. يرجى الاطلاع على دليلنا المهني لمزيد من المعلومات حول مخططات الأسلاك وأفضل الممارسات.

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 على التوازي للتطبيقات السكنية.

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

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

تبسيط تخطيط السعة من خلال قابلية التوسع في توصيل البطاريات على التوازي، 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 السعة الإجمالية مع الحفاظ على جهد نظام البطارية ثابتًا، مما يطيل مدة تزويد النظام بالطاقة.

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

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

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

عيوب توصيل البطاريات على التوازي

متطلبات تيار أعلى: تزيد التوصيلات على التوازي التيار الكلي لنفس القدرة الكهربائية لأن جهد النظام أقل من التوصيلات المتسلسلة. 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 لكنه يزيد من تكاليف المواد. بشكل عام، التوصيلات على التوازي تكون أكثر تكلفة وتتطلب جهد عمل أكبر مقارنة بالأنظمة المتسلسلة المكافئة.

توزيع الحمل غير المتوازن: قد تفرغ البطاريات المتصلة على التوازي 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 المسافات الطويلة 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 التكرار في 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 على التوالي 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، وتعويض درجة الحرارة. 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 بالحرارة 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.