توصيل الألواح الشمسية. كل شيء عن محطة الطاقة الشمسية للمنزل: الاتصال، والإخراج الفعلي، والاتصال، والميزات

09.04.2019
فئة: دعم الطاقة البديلةتم النشر في 21/08/2016 الساعة 16:31

يقدم موظفونا بانتظام المشورة بشأن تركيب محطات الطاقة الشمسية بمختلف أنواعها، كما توفر شركة Best Energy أيضًا مجموعة كاملة من الخدمات تركيب محطات الطاقة الشمسية الجاهزة. الأقل شيوعًا هو استخدام نظام إمداد طاقة مستقل يعتمد على الألواح الشمسيةللنقل البري ومؤخرًا تلقى المتخصصون لدينا سؤالًا مثيرًا للاهتمام حول كيفية توصيل لوحين شمسيين بقدرات مختلفة بشكل صحيح: في سلسلة أو بالتوازي؟ تقرر نشر الإجابة على هذا السؤال على الموقع الإلكتروني في قسم الدعم الخاص بمنتجات مصادر الطاقة البديلة، وإضفاء صيغتها النهائية على شكل مقالة كاملة.

مخططات اتصال الألواح الشمسية

هناك ثلاثة أنظمة توصيل للألواح الشمسية التي يمكن استخدامها: المتوازي، والتسلسلي، والسلسلة المتوازية. اعتمادا على السلطة محطة للطاقة الشمسيةوالجهد المستمر، يمكن استخدام أحد المخططات المحددة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل منها ونصف مبدأ التشغيل.

التوصيل المتوازي للألواح الشمسية

هذا المخطط مناسب لتلك الحالات عندما يكون من الضروري ترك الجهد عند نفس المستوى، مع زيادة قوة مجموعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. لنعطي مثالاً على لوحين شمسيين بقوة 100 فولت وجهد 12 فولت. يتم الاتصال عن طريق توصيل الأطراف الموجبة بمجموعة واحدة والأطراف السالبة بالمجموعة الثانية. وبالتالي، يبقى الجهد كما هو 12 فولت، وتزداد الطاقة إلى 200 واط.

الشكل 1. التوصيل المتوازي للألواح الشمسية (12 فولت 200 واط).

توصيل سلسلة من الألواح الشمسية

يتم استخدام الاتصال المتسلسل في المواقف التي يكون فيها من الضروري زيادة مستوى الجهد، مع الحفاظ على الطاقة عند نفس المستوى. يوضح الرسم البياني توصيل لوحين شمسيين بقدرة 100 وات بجهد 12 فولت، عندما ننتهي بمصفوفة طاقة شمسية كهروضوئية بقدرة 24 فولت و100 وات.

الشكل 2. سلسلة توصيل الألواح الشمسية (24 فولت 100 واط).

اتصال سلسلة موازية للألواح الشمسية

سيكون مخطط التوصيل الأكثر تعقيدًا للألواح الشمسية هو نوع السلسلة المتوازية. في كثير من الأحيان، يتم استخدام مخطط مماثل للصفائف الشمسية القوية نسبيا. يتيح استخدام هذا المخطط رفع الجهد المقنن للألواح المتصلة وزيادة الطاقة. يوضح المثال كيف يمكنك توصيل أربع لوحات بجهد 12 فولت وقوة 100 واط. بعد التوصيل نحصل على مصفوفة شمسية كهروضوئية بجهد 24 فولت وقوة 200 واط.

الشكل 3. التوصيل المتوازي للألواح الشمسية (24 فولت 200 واط).

ربط الألواح الشمسية ذات الطاقة المختلفة

عندما يكون من الضروري توصيل الألواح الشمسية ذات الطاقة المختلفة معًا، يمكن استخدام المخططين الموصوفين أعلاه: المتوازي والمتسلسل. ومع ذلك، فمن الضروري أن تأخذ في الاعتبار قدرات وحدة تحكم MPPT المستخدمة. لذلك، لتوصيل البطاريات بالتوازي، يجب أن يتوافق الحد الأقصى لتيار الخرج مع تيار وحدة التحكم MPPT والعكس، لتوصيل وحدات الطاقة الشمسية ذات الطاقة المختلفة على التوالي، وحدة تحكم MPPTيجب بالضرورة أن يكون جهد التشغيل أعلى من مجموع جهد الدائرة المفتوحة للوحدتين.

الشكل 4. التوصيل المتوازي والمتسلسل للألواح الشمسية ذات الطاقة المختلفة.

كما يتبين من الحسابات المذكورة أعلاه، يكون الأداء أعلى بنسبة 5.5% مع الاتصال التسلسلي. نوصي باستخدام هذا الخيار.

انتباه! يؤدي توصيل الألواح الشمسية ذات الطاقة المختلفة إلى تقليل أداء وحدة التحكم MPPT قليلاً ويجعل العثور على الحد الأقصى لنقطة الطاقة أكثر صعوبة، ولكن مثل هذا النظام سيعمل أيضًا بشكل جيد إذا لزم الأمر. 3/5 بناءً على 24 صوتًا

لفترة طويلة، كانت الألواح الشمسية إما ألواح ضخمة للأقمار الصناعية والمحطات الفضائية، أو خلايا شمسية منخفضة الطاقة لآلات حاسبة الجيب. كان هذا بسبب بدائية الخلايا الشمسية أحادية السيليكون الأولى: لم تكن تتمتع بكفاءة منخفضة فقط (لا تزيد عن 25٪ من الناحية النظرية، في الممارسة العملية - حوالي 7٪)، ولكنها فقدت أيضًا كفاءتها بشكل ملحوظ عندما انحرفت زاوية سقوط الضوء من 90˚. وبالنظر إلى أنه في أوروبا في الطقس الغائم، يمكن أن تنخفض الطاقة النوعية للإشعاع الشمسي إلى أقل من 100 واط / م 2، وكانت هناك حاجة إلى مساحات كبيرة جدًا من الألواح الشمسية للحصول على أي طاقة كبيرة. لذلك، تم بناء محطات الطاقة الشمسية الأولى فقط في ظروف أقصى قدر من الضوء والطقس الصافي، أي في الصحاري القريبة من خط الاستواء.

لقد أدى التقدم الكبير في إنشاء الخلايا الكهروضوئية إلى إعادة الاهتمام بالطاقة الشمسية: على سبيل المثال، فإن خلايا السيليكون متعددة البلورات الأرخص والأكثر سهولة، على الرغم من أنها تتمتع بكفاءة أقل من الخلايا أحادية البلورة، إلا أنها أيضًا أقل حساسية لظروف التشغيل. على أساس رقائق الكريستالات سوف تنتج ما يكفي جهد مستقر في ظل ظروف غائمة جزئيا. تتمتع الخلايا الشمسية الحديثة المعتمدة على زرنيخيد الغاليوم بكفاءة تصل إلى 40%، ولكنها مكلفة للغاية بحيث لا يمكنك صنع خلية شمسية بنفسك.

الفيديو يتحدث عن فكرة بناء بطارية شمسية وتنفيذها

هل يستحق القيام به؟

في كثير من الحالات الألواح الشمسية سيكون مفيدا جدا: على سبيل المثال، يمكن لمالك منزل خاص أو كوخ يقع بعيدًا عن شبكة الكهرباء استخدام لوحة مدمجة لإبقاء هاتفه مشحونًا وتوصيل المستهلكين ذوي الطاقة المنخفضة مثل ثلاجات السيارة.

ولهذا الغرض، يتم إنتاج وبيع الألواح المدمجة الجاهزة، المصنوعة على شكل مجموعات مطوية بسرعة على قاعدة من القماش الاصطناعي. في وسط روسيا، يمكن لمثل هذه اللوحة التي يبلغ حجمها حوالي 30 × 40 سم توفير الطاقة في حدود 5 وات بجهد 12 فولت.

ستكون البطارية الأكبر قادرة على توفير ما يصل إلى 100 واط من الطاقة الكهربائية. يبدو أن هذا ليس كثيرًا، لكن الأمر يستحق أن نتذكر مبدأ تشغيل الأجهزة الصغيرة: حيث يتم تشغيل الحمولة بأكملها من خلال بطارية من البطاريات، والتي يتم شحنها من طاحونة هوائية منخفضة الطاقة. هذا يجعل من الممكن استخدام مستهلكين أكثر قوة.

إن استخدام مبدأ مماثل عند بناء محطة طاقة شمسية منزلية يجعلها أكثر ربحية من توربينات الرياح: في الصيف تشرق الشمس معظم اليوم، على عكس الرياح المتقلبة والغائبة في كثير من الأحيان. لهذا السبب، ستكون البطاريات قادرة على الشحن بشكل أسرع خلال النهار، كما أن تركيب اللوحة الشمسية نفسها أسهل بكثير من تركيب لوحة تتطلب صاريًا مرتفعًا.

هناك أيضًا فائدة من استخدام البطارية الشمسية كمصدر للطاقة في حالات الطوارئ فقط. على سبيل المثال، إذا تم تركيب غلاية تسخين غازية مع مضخات دورانية في منزل خاص، عند إيقاف تشغيل مصدر الطاقة، يمكنك تشغيلها من خلال محول النبض (العاكس) من البطاريات التي يتم شحنها من بطارية شمسية، مع الحفاظ على الطاقة نظام التدفئة قيد التشغيل.

قصة تلفزيونية حول هذا الموضوع

تعتبر البطارية الشمسية مصدرًا بديلًا للطاقة، وغالبًا ما يتم استخدامها عندما لا يكون من الممكن توصيلها بالكهرباء العادية. من المهم ليس فقط شراء أو تجميع الخلية الكهروضوئية، ولكن أيضًا توصيلها بشكل صحيح بالمنزل لتزويدها بالطاقة.

مخطط البطارية الشمسية

اعتمادًا على الشركة المصنعة ونموذج التثبيت، قد يحتوي الجهاز على المكونات التالية:

  • الألواح الشمسية؛
  • متحكم الشحن؛
  • عدة محولات
  • أسلاك للاتصال.

ما يجب الانتباه إليه عند التثبيت

إن حسابات توصيل الألواح الشمسية (انقر للتكبير) ليست معقدة للغاية، وبالتالي يمكن تركيبها في أي مكان تقريبًا على سطح منزلك أو شرفتك أو مباشرة على موقع منزل ريفي. الشيء الرئيسي فيما يتعلق بهذا هو الامتثال لقاعدتين، بدونهما سيكون استهلاك الكهرباء مستحيلًا تقريبًا:

  • زاوية الميل عن الأفق؛
  • اتجاه الموقع.

لذلك، يجب أن يواجه السطح الجنوب، لأنه كلما زاد عدد الأشعة التي تصل إلى البطارية عند 90 درجة، كلما كان الجهاز يعمل بشكل أفضل. من المستحيل تسمية الإحداثيات الدقيقة ومبدأ التنسيب لأن كل ذلك يعتمد على منطقتك ومناخك وطول الموسم وهو فريد تمامًا. إذا كنت من سكان منطقة موسكو، فستكون زاوية ميلك 15-20 درجة في الصيف، ومن 60 إلى 70 درجة في الشتاء. لكي تحقق البطاريات أقصى قدر من التأثير، من الضروري تغيير موقعها كل صيف وشتاء.

تذكر:يجب ألا تتلامس تركيبات الطاقة الشمسية مع درجات الحرارة الباردة، وبالتالي إذا كنت ترغب في تركيبها مباشرة على الموقع، ارفع الخلايا الشمسية 50 سم عن مستوى الأرض، فهذا سيحميها من الثلوج وانخفاض حرارة الجسم.

تركيب الجهاز

مخطط توصيل الألواح الشمسية (اضغط للتكبير) يجب تأمين الألواح الشمسية بشكل صحيح عند أربع نقاط، ويجب أن يتم ذلك على الجانب الطويل لتجنب الضرر.

يمكنك اختيار الطريقة الأكثر ملاءمة لتوصيل الخلايا الكهروضوئية:

  • المشابك.
  • البراغي من خلال الفتحات الموجودة في الجزء السفلي من الإطار.

ليست هناك حاجة لعمل ثقوب جديدة لتوصيل اللوحة؛ عادةً ما توفر الإطارات جميع الخيارات بالفعل. إذا قمت بإتلاف اللوحة بأي شكل من الأشكال أو قمت بحفر ثقوب إضافية فيها، فلن ينطبق الضمان الخاص بك بعد الآن.

اتصال البطارية

مخطط توصيل البطارية الشمسية (اضغط للتكبير) هيكل البطارية الشمسية معقد للغاية، وبالتالي أثناء التجميع من الضروري توصيل جميع المكونات في سلسلة، وفقًا للمخطط:

  1. خذ كابلًا نحاسيًا وقم بتوصيل البطارية بوحدة التحكم باستخدام الكابل (يحتوي على رمز بطارية خاص)، بالإضافة إلى علامة زائد، وبالتالي، ناقص إلى ناقص.
  2. قم بتوصيل الخلية الكهروضوئية بوحدة التحكم بنفس الطريقة. لتجنب الالتباس، سترى علامة لوحة شمسية على وحدة التحكم. إذا كنت ترغب في توصيل بطارية واحدة، ولكن عدة، فيجب تثبيت كل لاحقة بالتوازي مع السابق.
  3. بعد ذلك، انتقل إلى توصيل العاكس بالبطارية، وفقًا للمبدأ - زائد إلى زائد، ناقص إلى ناقص.

ملحوظة:إذا تمت مقاطعة تسلسل الاتصال، فقد تتعطل وحدة التحكم.

كيفية توصيل الألواح الشمسية، شاهد الفيديو التالي:

أو كنت ترغب فقط في تنظيم مصدر طاقة مستقل للموقع، أول شيء عليك القيام به هو اختيار محطة توليد الكهرباء المناسبة ومعرفة اتصالها. يمكن أن تثير النقطتان الأولى والثانية العديد من الأسئلة، خاصة بالنسبة للمبتدئين في مجال الكهرباء. حتى يتمكن قراء "" من توصيل الألواح ببعضها البعض وتوصيلها بالشبكة المنزلية، سننظر بعد ذلك في المخططات الأكثر فعالية لتوصيل الألواح الشمسية بوحدة التحكم والبطارية والشبكة في منزل ريفي!

لذا، أول شيء يجب أن تكون لديك فكرة عنه هو ما تتكون منه مجموعة محطة الطاقة الشمسية. يتم تمثيل العناصر الرئيسية للنظام بالأجهزة التالية:

  1. البطاريات الشمسية أو كما تسمى أيضًا الخلايا الشمسية أو الألواح أو المحولات الكهروضوئية. فهي ضرورية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.
  2. وحدة تحكم الألواح الشمسية. يراقب شحن وتفريغ البطارية. هناك أنواع مختلفة - تشغيل/إيقاف، PWM، MPPT. تم إدراج وحدات التحكم حسب زيادة تعقيد وكفاءة خوارزميات الشحن. MPPT - يتيح لك تحقيق كفاءة أكبر من خلال العثور على الجهد الأمثل والمعلمات الحالية لضخ أقصى قدر ممكن من الطاقة في البطاريات. يحدث هذا بناءً على تحليل وضع التشغيل الحالي وخصائص الجهد الحالي للوحة الشمسية. تتمثل المهمة الرئيسية لوحدة التحكم في مراقبة شحن البطارية لمنع الشحن الزائد أو التفريغ الزائد. بكلمات بسيطة، عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل أو فارغة، يتم فصل البطارية عن اللوحة أو التحميل.
  3. تم تصميم البطارية لتخزين الكهرباء المولدة.
  4. انفيرتر - يحول 12 فولت إلى 220 تيار متردد، اللازم لتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية وأنظمة الإضاءة والأجهزة المنزلية.

نلفت انتباهكم إلى أنه من المستحسن تركيب الصمامات بين جميع الأجهزة: جهاز التحكم، العاكس، الحمل والبطارية، والتي من شأنها حماية النظام أثناء!

في أبسط صوره، يبدو الرسم التخطيطي لتوصيل الألواح الشمسية بوحدة التحكم والبطارية والعاكس والحمل كما يلي:

كما ترون، لا توجد صعوبات خاصة في الاتصال، والشيء الرئيسي هو مراقبة القطبية وتوصيل جميع المقابس بالموصلات الصحيحة لوحدة التحكم. في هذا الإصدار من الصعب جدًا الخلط بين شيء ما. ولكن إذا قررت استخدام الكهرباء من الشمس في وقت واحد مع شبكة ثابتة، فيجب أن يبدو الرسم التخطيطي لتوصيل الألواح الشمسية بشبكة الطاقة في المنزل كما يلي:

هنا نحتاج إلى توضيح: الحمل المحجوز عبارة عن غلاية وثلاجة على سبيل المثال. غير زائدة عن الحاجة - الأجهزة المنزلية، والأضواء في المنزل، وما إلى ذلك. كلما زادت سعة البطارية، زادت مدة تشغيل الأجهزة الكهربائية الزائدة عن الحاجة في الوضع المستقل!

لقد اكتشفنا مخططًا لتوصيل الألواح الشمسية بشبكة التيار المتردد. الآن نحن بحاجة إلى النظر في جزء لا يقل أهمية من هذه القضية - الاتصال الصحيح للألواح مع بعضها البعض.

إذا كان لديك لوحة شمسية جاهزة، فأنت بحاجة إلى معرفة جهد الخرج الخاص بها وتوصيله بوحدة التحكم، ولكنها تأتي بـ 12 و24 فولت و12/24 فولت. إذا كانت اللوحة الشمسية الخاصة بك مصممة للعمل مع بطاريات ووحدات تحكم 12 فولت، فستحتاج إلى توصيلها مباشرة. في بعض الأحيان تحتاج إلى توصيل البطاريات على التوالي للحصول على الجهد المناسب. لذلك، سننظر في ثلاث طرق اتصال رئيسية. نفس التوصيات لتجميع البطارية الشمسية بيديك من الخلايا الفردية.