النصر للطاقة الشمسية

منظم الشحن

منظم الشحن (solar charge controller) جهاز الكتروني يقوم بتنظيم الجهد الكهربائي الوارد من الخلايا قبل مروره الي البطاريات والصادر من البطارية الى الحمل الكهربائي وذلك للمحافظة على البطاريات المستخدمة والتاكد من شحنها واستخدامها بصورة أمثل.

وظائف الشاحن الشمسي

انواع الشواحن المستخدمة في الأنظمة الفوتوفوطية

هناك نوعين اساسين من الشواحن هما PWM و MPPT

منظم الشحن PWM

منظم الشحن

منظم شحن PWM عقيم

منظم الشحن القديم من نوع PWM وهي اختصارا للكلمات (Pulse-width modulation) وسمي بهذا الاسم لان هذا النوع يقوم بارسال التيار الكهربائي الى البطارية على شكل نبضات كهربيائة تسمى (pulse) ويقوم هذا النوع بتعديل عرض النبظات وفقا لحجم التيار الكهربائي المخزن في البطارية.

العيب الخطير في المنظمات PWM انها تقوم بخفض الفولت مع الأبقاء علي نفس الأمبير
مثال: لوح 250 وات قياسي بتم توصيله بمنظم PWM لشحن بطاريتين 12 فولت تم توصيلهم علي التوالي
الجهد الداخل الي المنظم 36 فولت و 5 امبير اثناء الظهر …. اجمالي القدرة بالوات = 36 * 5 = 180 وات
نجد هنا ان المنظم سوف يقوم بخفض جهد شحن البطاريات الي 25.6 فولت مع ابقاء التيار عند 5 امبير
الكهرباء التي يتم شحنها بالوات = 25.6 * 5 = 128 وات
الفاقد في الكهرباء= 30% !!

منظم الشحن MPPT

سميت هذه الشواحن بـ MPPT اختصارا من العبارة الانجليزية (Maximum Power Point Tracking) والتي تشير الى طريقة عملها (تتبع نقطة الطاقة القصوى)، وهي عبارة عن محولات تيار كهربائي dc-to-dc تقوم بتمرير التيار الكهربائي على شكل نبضات مثل النوع PWM
تتميز المنظمات MPPT بقدرتها على الاستغلال الامثل للتيار الكهربائي القادم من الألواح لانها تقوم بخفض الفولت مع رفع امبير الشحن
مثال: لوح 250 وات قياسي بتم توصيله بمنظم MPPT لشحن بطاريتين 12 فولت كما في المثال السابق
لو كان الجهد الداخل الي المنظم 36 فولت و 5 امبير باجمالي قدرة 180 وات
نجد هنا ان المنظم سوف يقوم بخفض جهد شحن البطاريات الي 25.6 فولت مع رفع التيار الي 7.03 امبير و الحفاظ علي اجمالي القدرة بالوات = 25.6 * 7.03 = 180 وات
الفاقد في الكهرباء= صفر%
و يتضح انه بأستخدام النوعية MPPT يمكن توصيل عدد اكبر من الألواح علي التوالي لرفع الجهد مع الحفاظ علي امبير منخفض بهدف التوفير في مقطع السلك بين الألواح و المنظم مع تقليل الفاقد, فمثلأ عندما نجد المنظم يدعم جهد للألواح PV in = 145V و جهد بنك البطاريات 24V فقط, يتم توصيل 4 الواح 250 وات علي التوالي لتعطي جهد 145V ثم توصيل باقي الخلايا علي التوازي فيكون النظام مضاعفات ال 4 .. 8 او 12 او 16 لواح….
هناك موديلات كونترولر MPPT تدعم جهد خلايا PV In يصل الي 600V
عند بداية ظهور المنظمات MPPT كانت غالية الثمن و كان هناك جدل حول اقتصاديات استخدامها
اما اليوم مع الأنخفاض الكبير في اسعارها حيث ان فرق السعر بينها و بين المنظمات PWM يتراوح بين 50-150 دولار في الأنظمة من 1-7 كيلو وات, فقد اصبح استخدام المنظم PWM من الحماقات الكبيرة التي انقرضت في جميع دول العالم عدا بعض الدول العربية حيث تقوم المصانع الصينية بتصرف مخزونها القديم من هذه المنظمات العقيمة

منظم الشحن المدمج مع الانفرتر Built In

يتصور اغلب المشتغلين في المجال ان الفرق الوحيد بين الوحدات التي بها الانفرتر مدمج مع منظم الشحن و المنظم المنفصل عن الانفرتر هو فرق في المظهر. بل ان بعضهم يروج لأكذوبة ان الوحدات المنفصلة افضل لانها اكثر مرونة و تعطي امكانية لتغيير الانفرتر فقط او منظم الشحن فقط عند اللزوم
و لكن الحقيقة ان الوحدات المدمجة يتم برمجتها لأعطاء الأولوية للحمل الكهربائي قبل شحن البطاريات Solar Priority, و هذه الخاصية الهامة لها ميزات جوهرية و هامة جدا

  1. عندما يكون منظم الشحن منفصل عن الأنفرتر, يقوم المنظم بشحن كل الطاقة القادمة من الألواح في البطاريات بصرف النظر عن الأحمال الكهربائية اللحظية, ثم يقوم الانفرتر بالحصول علي كل الطاقة المطلوبة من البطاريات ايضا. هذه الطريقة تودي الي دورات مستمرة من شحن و تفريغ البطاريات حتي أثناء النهار ، و يؤدي الي تقصير في عمر البطارية حيث عمرها مثلا ٢٠٠٠ دورة في النوعية الجل،و لكننا نستهلك ٢-٤ دورة في اليوم الواحد
    اما عند استخدم خاصية الSolar Priority الموجود في الوحدات المدمجة فان الأنفرتر يحصل علي احتياجات الأحمال للكهرباء من الألواح اولأ دون المرور علي البطاريات, ثم يتم استخدام البطاريات فقط عند وجود عجز للطاقة. هذه الطريقة تؤدي الي إطالة عمر البطارية حيث ان عملية التفريغ تتم فقط اثناء الليل و لا تكون البطاريات مهلكة في دورات مستمرة من الشحن و التفريغ نهارا و ليلا دون داعي, كما هو الوضع في حال استخدام منظم شحن منفصل عن الانفرتر
  2. عملية الشحن و التفريغ للبطاريات و تحويل الطاقة الكهربائية الي طاقة كيميائية داخل البطارية و اعادة تحويلها الي طاقة كهربائية مرة اخري يتسبب في فاقد للكهرباء يصل الي 30% , و في حال استخدام منظم شحن مدمج مع انفرتر و يعمل بنظام Solar priority يتم تلأفي الي حد كبير هذا الفاقد اثناء النهار, حيث تتحول الطاقة الكهربائية ألDC القادمة من الألواح الي طاقة AC مباشرة, ة تقتصر عملية شحن البطاريات علي فائض انتاجية الألواح و يتم استهلاك هذه الطاقة في الليل فقط

نطاق الجهد للمنظم MPPT

لكي يقوم الشاحن بوظيفته يجب ان يكون الحهد الداخل من الخلايا اكبر من جهد بنك البطاريات بحيز مريح.
فمثلآ لو كان بنك البطاريات عبارة عن 2 بطارية 12 فولت تم توصيلها علي التوازي سوف يكون جهد بنك البطاريات = 24 فولت
في هذه الحالة يجب ان يكون جهد الخلايا اكبر من 24 فولت ليتم شحن بطاريات النظام
فلو تم مثلأ توصيل لوحة شمسية صغيرة واحدة تعطي Voc جهد اقصي 15 فولت. هذه اللوحة لن تقوم ابدا باي عملية شحن للبطاريات في اي وقت من اليوم
اما أذا تم توصيل لوحة تعطي جهد اقصي 37 امبير مثلأ, فهذه اللوحة سوف تقوم بشحن البطاريات فقط في اوقات سطوع الشمس التي تعطي جهد اكبر من 24 فولت.
في هذه الحالة لن تقوم الخلايا باي عملية شحن وقت شروق الشمس ’ و سوف تبداء في عملها فقط عندنا يزداد قوة الأشعاع الشمسي ليصل بالخلية الي الفولتية المطلوبة و هي 24 فولت او اكثر.
كما سوف تتوقف عملية شحن الطاقة وقت الغروب عندما يكون الجهد اقل من 24.
هذه المعلومة تقودنا الي مواصفة هامة عند اختيار الشاحن و هي نظاق الجهد للمنظم. Voltage Range

مقارنة بين مواصفات المنظم
المواصفةمنظم شحن رقم 1منظم شحن رقم 2
Battery Voltage1224
MPP voltage range14 – 14524-50
PV max input500w500w

مواصفات منظم الشحن الأول MPPT مكتوب عليه انه يقبل نطاق جهد 14-145 من الخلايا الشمسية.
و نتصور ان عندنا اللواح شمسية بقدرة 250 وات و لها جهد 36v
فهذا يعني انه عند توصيل ٤ الواح شمسية علي التوالي بجهد اقصي =36 * 4 =144 و هو اقل من رقم 145 المكتوب علي مواصفة منظم الشحن. كما يتم توصيل بطارية واحدة بجهد 12v او بطارتين علي التوازي . هذه المنظومة سوف تبداء في شحن البطارية فور بلوغ الجهد 13v فور شروق الشمس مباشرة (7v حهد اللوحة الشمسية الواحدة) و سوف تتوقف عن شحن الطاقة عندما يبلغ جهد اللوحات الشمسية 14v عند الغروب. و يعتبر ذلك نطاق واسع و جيد جدآ يساعد علي اتمام عملية شحن البطارية.
اما منظم الشحن الثاني الMPPT فلأ يعمل الأ من خلال توصيل بطارتين علي التوالي لتعطي جهد 24v, و في نفس الوقت لا يدعم وضع لوحتين علي التوالي بجهد 72v لان الجهد الأقصي المسموح به 50v فقط.
في هذه الحالة يجب تركيب الألواح علي التوازي و سوف يبداء المنظم في العمل عندما تكون جهد الخلايا اكبر من 24 بعد مرور وقت طويل منذ شروق الشمس, ثم يتوقف عن العمل قبل الغروب بوقت طويل ايضا!
و قد يتصور البعض للنظرة الأولي ان المنظم رقم 2 افضل لآنه يدعم جهد 24v عكس المنظم رقم 1 الذي يدعم جهد 12v فقط.
لكن في حقيقة الأمر المنظم رقم 2 اسواء بكثير لأن نطاق الجهد المسموح به ضيق جدا و لا يسمح بتركيب الألواح علي التوالي.
و لذلك يعتبر نطاق الجهد المسموح به من اهم مواصفات اي منظم شحن, و ينصح ان لأ تقل القيمة القصوي لنطاق الجهد عن 3 اضعاف القيمة الصغري حتي يعطي قدرة شحن جيدة اثناء غروب و شروق الشمس بالأضافة الي اوقات الظروف الجوية الممطرة.
اما المنظمات PWM العقيمة قنظاق الجهد بها ضيق جدأ لأنها كما سبق شرحه تقوم بخفض الجهد دون زيادة الأمبير, و بالتالي كل زيادة في جهد الخلايا PV In عن جهد بنك البطاريات لن يؤدي الأ الي المزيد من الفواقد

النصائح و الخلاصة

مثال عملي للفواقد المتوقعة في حال عدم تطبيق هذه التوصيات:
نظام مكون من
4 الواح شمسية 250w تم توصيلها علي التوازي
كونترولر PWM 24v
انفرتر مستقل
سلك 4 مم بين الكونترولر و الألواح بطول 25 متر

  1. التيار المار في السلك = 8.5 *4 = 34 امبير
    الجهد = 37V
    الفاقد في السلك يساوي 15% – يمكن حساب فواقد السلك من هذا البرنامج الخاص بموقعنا
    صافي الطاقة الداخلة الي الكنترولر = 85%
  2. الفاقد نتيجة استخدام PWM يساوي 30%
    صافي الطاقة الداخلة الي البطاريات = 0.85 * 0.7 = 59.5%
  3. الفاقد نتيجة دورة شحن و تفريغ البطاريات يساوي 30%
    صافي الطاقة الخارجة من البطاريات = 0.595 * 0.7 = 41.6% فقط

اعتقد ان ألقاء هذا الكنترولر و الانفرتر العقيم في اقرب صندوق قمامة و استبدله بكنترولر Mppt مدمج مع الانفرتر بخاصية برمجة Solar Priority هو الحل الوحيد لتفعيل المنظومة و الأستفادة القصوي من الخلايا

أسئلة شائعة

?الطاقة الشمسية من النصرسولر?
DMCA.com Protection Status