طريقة توصيل الالواح الشمسية وكيفية عمل الخلايا بأنواعها 2021

لابد من شرح طريقة توصيل الالواح الشمسية لتوضيح الاختلاف في كل طريقه، سواء على التوالي أو على التوازي، وهذا المقال يوضح بعض الطرق لتوصيل أكثر من لوح شمسي مختلف في القدرة والنوع والمواصفات، سنتعرف عليها من خلال موقع الطاقة الذكية.

كيف تعمل الخلايا الشمسية

• هي بطاريات صغيرة مرتبة على التوالي تمتص الفوتونات من ضوء الشمس وتحولها إلى طاقة كهربائية مستمرة “DC” وتسمى بطاريات “الكهروضوئية”
• وهي تعتمد على أشباه الموصلات التي تنتج التأثير الكهروضوئي لوجود العديد من المواد.
• مثل السيليكون أحادي البلورية والسيليكون الثنائي والسيليكون غير المتبلور والكادميوم تيلورايد وما إلى ذلك.
• تنتج الطاقة المخزنة في بطاريات ذات سعات مختلفة لاستخدامها أثناء زوال الشمس.
• ونتيجة للانتشار في استخدام الألواح الشمسية والتوجه الدائم لزيادة القدرة والتطور الدائم في النوع والكفاءة والتنافس الشديد بين المنتجين والمصنعين.
• يوجد الآن العديد من الألواح الشمسية في الأسواق, تختلف إحداها عن الأخرى في بعض الأحيان في الفولت والقدرة وشدة التيار.
• مع العلم أنه ليس من المفضل توصيل ألواح شمسية مختلفة في المواصفات الفنية ولكنه ليس ممنوع أيضاً.
• ولكن دائما ما يؤخذ في الاعتبار الفولت والأمبير والقدرة.

طريقة توصيل الألواح الشمسية

• يتم توصيل الخلايا الشمسية في سلسلة عن طريق توصيل الطرف الموجب للوحة الشمسية الأولى بالطرف السالب للوحة الشمسية الثانية.
• ويجدر أن تكون القيمة الحالية ثابتة.
• ويتم حساب قيمة الجهد = جهد لوحة شمسية × عدد الألواح المتصلة في السلسلة.
• أو يمكنك توصيل القطب الموجب للوحة القطب الأول بالقطب الموجب للوحة القطب الثاني.
• وقم بتوصيل القطب السالب للوحة القطب الأول بالقطب السالب للوحة القطب الثانية وذلك بالتوازي.
• للحفاظ على استقرار الجهد والتيار وفقًا إلى عدد اللوحات المتصلة بالتوازي x القيمة الحالية للوحة واحدة مضاعفة.
• في كثير من الحالات يتم الجمع بين هاتين الطريقتين لأن الاتصال في سلسلة ومتوازية.

التوصيل على التوالي

تستخدم هذه التوصيلة إذا لاحظت أنه بإمكانك زياد جهد خرج الألواح بناءً على أمرين وهما:

• ألا تتعدى أقصى جهد لنظام عند توصيل الألواح الشمسية.
• يجب قراءة قيمة نطاق جهد العمل لانفرت الطاقة الشمسية الموجودة على لوحة البيانات لتحديد عدد الألواح التي يمكننا توصيلها بالنظام.
• إذا كنت تريد توصيل لوحين على التوالي، ووجدت بأن جهد الدائرة المفتوحة للوح الواحد 20 فولت فإن مجموع الجهدين تساوي:

• • VOC = VOC1 + VOC2
  • VOC = 20 V + 20 V = 40 V

• ونفس الشيء ينطبق على جهد العمل للوح.
• ونستخدم هذا النوع من التوصيلات عندما تريد رفع قيمة جهد مجموع الألواح حتى النطاق المسموح به للنظام الشمسي.

ملاحظات هامة للألواح لطريقة توصيل الالواح الشمسية

• عند توصيل الألواح على التوالي فإن الجهد يزيد مع ثبات قيمة التيار على نفس قيمة تيار اللوح الواحد.
• يجب ألا تتعدى قيمة مجموع الجهود أقصى نقطة للنظام الشمسي سواء كانت من الألواح أو جهد عمل النافرة.

التوصيل على التوازي

• إذا كنت تريد توصيل لوحين على التوازي، ووجدت أن أقصى تيار للوح الواحد يساوي 8 أمبير فإن مجموع التيارات للوحين.

• • IM = IM1 + IM2
  • IM = 8 A + 8 A = 16 A

• ونفس الشيء ينطبق على تيار قصرة الدائرة للوح الشمسي.
• ونستخدم هذا النوع من التوصيلات عندما تريد رفع قيمة التيار لمجموع الألواح حتى النطاق المسموح به للنظام الشمسي.

قد يهمك معرفة: أنواع الخلايا الشمسية 

التوصيل على التوالي والتوازي

• إذا أردت توصيل كل لوحين على التوالي ثم توصلهما على التوازي مع لوحين آخرين متصلين على التوالي، فإن جهد الدارة المفتوحة لمجموع الألواح المتصلة تساوي مجموع كل لوحين متصلين على التوالي كالتالي:
  • مجموع جهد الدارة المفتوحة للمجموعة الأولى المتصلة على التوالي (string 1) تساوي: VOC1 = VOC + VOC = 2VOC
  • مجموع جهد الدارة المفتوحة للمجموعة الثانية المتصلة على التوالي (string 2) تساوي: VOC2 = VOC + VOC = 2VOC
• دارة تيار القصر للألواح المتصلة على التوازي تساوي: ISCA = ISC1 + ISC2 = ISC + ISC = 2ISC
• ويجدر الإشارة أن هذا النوع من التوصيل نستخدمه عندما تريد رفع قيمة مجموع جهود وتيارات الألواح المتصلة معاً حتى النطاق المسموح به للنظام الشمسي.
• ويعتمد اختيارك لأفضل طرق توصيل الألواح الشمسية على أساس اختيار أنسب قيمة جهد وتيار متوافقين من حيث مجال العمل لباقي مكونات نظام الطاقة الشمسية.

طريقة توصيل الالواح الشمسية

• بعد أن تعرفنا على طريقة توصيل الالواح الشمسية يجدر بنا توجيه الضوء على كيفية عمل هذه الالواح.
• وللعلم أنها تتكون بشكل أساسي من السليكون في شكل لوحين، وأحد هذه الألواح يحمل شحنة موجبة بينما الأخر يحمل شحنة سالبة.
• وبهذه الطريقة يتسبب في حدوث مجال كهربي، وذلك بتحريك الفوتونات بعيدًا عن الإلكترونات.
• وبالتالي يتم تحويل الطاقة الحرارية النابعة والمتجمعة من الشمس إلى طاقة كهربائية.
• وفي الخطوة الأخيرة تُنقل هذه الطاقة خلال الأسلاك المتصلة بها لاستخدامها كمصدر للطاقة.
• وبالرغم من أنها تعمل بالطاقة الشمسية إلا أنه يمكن توفير الطاقة منها حتى في الأيام الغائمة والممطرة وذلك من خلال تخزين الطاقة.

جهاز التحكم بالشحن

إنها المرحلة الثانية من النظام الشمسي، وتؤدي العديد من الوظائف التالية:

• يحتوي على قاطع دائرة داخلي (فيوز) والذي يحمي الخلايا الشمسية من التلف عند تلامس أطرافها مع بعضها ودائرة قصر لتلف المصهر.
• يمكن استبدالها وإعادة عملها لاحقًا، وسعرها رخيص لذلك لا بأس باستبدالها.
• وظيفتها تنقية وتثبيت الجهد من الخلية الشمسية إلى الجهاز الذي يعمل على جهد ثابت DC .
• لأن شدة أشعة الشمس ستزداد وتنخفض على مدار اليوم سواء كان ذلك بسبب السحب أو بسبب تغير زاوية الشمس حتى وقت اختفائها تماما عند غروب الشمس.
• ينظم عملية شحن البطارية لأن آلية عملية الشحن تختلف عن مجرد توفير طاقة مستمرة متصلة بالبطارية.
• حيث تكون قيمة جهد الشحن مساوية لقيمة البطارية، ويبلغ تيار الشحن حوالي 10٪ من تيار البطارية.
• ولكن مع مرور الوقت سوف يتسبب في اضمحلال وسرعة استهلاك البطارية.
• أما إذا انخفضت النسبة بشكل ملحوظ فإن وقت شحن البطارية سيكون طويل وبطيء للغاية.
• ويتمثل دورها في ضمان عدم عودة التيار من البطارية إلى البطارية مرة أخرى.
• لأنه عند فصل الحمولة وعدم وجود منظم شحن يمكن اعتبار البطارية الشمسية بمثابة بطارية تحميل تسحب التيار من البطارية وهذا على عكس البطارية.
• وإذا استمرت على هذا الحال من الممكن أن يتم تدمير الالواح الشمسية.

تعرف على: أسعار ألواح الطاقة الشمسية 2021 

أنواع أجهزة متحكمة بطريقة توصيل الالواح الشمسية

والتي تتمثل في الآتي:

البطارية

• إنها الوحدة المسؤولة عن التخزين.
• توجد أنواع عديدة من البطاريات، ولكن معظم البطاريات المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية هي حمض الرصاص وحمض الرصاص.
• والجهد الكهربائي للبطاريات المستخدمة لهذا الغرض هو في الغالب 12 فولت أو 24 فولت أو 48 فولت.
• يمكن توصيل البطارية بنفس طريقة توصيل البطارية الشمسية للحصول على قيم مختلفة للجهد والتيار.

محول تيار متردد / تيار متردد

• الكهرباء المتولدة من الألواح الشمسية هي تيار مباشر بجهد قيمته 12 أو 24 فولت.
• وذلك للاستفادة من الكهرباء المولدة وتشغيل الأجهزة المنزلية أو أي معدات تعمل تحت 220 أو 110 فولت أو العاكسات.

هذه لمحة موجزة عن المكونات الأساسية لأنظمة الطاقة الشمسية وطريقة توصيل الالواح الشمسية، وستجد معلومات مفصلة عن جميع أنظمة الطاقة الشمسية المستخدمة في حياتنا اليومية في قائمة الطاقة الشمسية وتختلف مكونات هذه الأنظمة من حيث التطبيقات.