مخططات وطرق توصيل الألواح الشمسية: كيفية تركيب الألواح الشمسية بشكل صحيح
يعد مصدر الطاقة البديل المعتمد على الألواح الشمسية خيارًا ممتازًا لتنظيم مصدر طاقة مستقل.وسوف توفر كفاءة عالية في استخدام الطاقة ليس فقط في الأيام الحارة، ولكن أيضا في الطقس الغائم. سيكون من الجميل أن يكون لديك مثل هذا الجهاز في المنزل، أليس كذلك؟
للقيام بذلك، تحتاج فقط إلى تحديد المكونات التقنية بشكل صحيح وإجراء التثبيت. يمكن لأي شخص القيام بذلك إذا كان يعرف المخططات وطرق توصيل الألواح الشمسية. سنخبرك بكيفية بناء نظام إنتاجي يحول "الطاقة الخضراء" إلى كهرباء ضرورية لتشغيل المعدات المنزلية.
بالإضافة إلى ذلك، ستتعلم كيفية اختيار مكان تركيب الألواح الشمسية وكيفية دمجها مع شبكة كهربائية ثابتة. ستوفر النصائح المفيدة والتوصيات المهمة مساعدة فعالة للحرفيين المنزليين. لتسهيل الفهم، يتم توفير الصور الفوتوغرافية المواضيعية والرسوم البيانية ومقاطع الفيديو.
محتوى المقال:
جهاز البطارية الشمسية
عند التخطيط لتوصيل الألواح الشمسية بنفسك، يجب أن تكون لديك فكرة عن العناصر التي يتكون منها النظام.
تتكون الألواح الشمسية من عدة البطاريات الكهروضوئيةوالغرض الرئيسي منها هو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تعتمد القوة الحالية للنظام على شدة الضوء: كلما كان الإشعاع أكثر سطوعًا، زاد التيار المتولد.
العناصر الهيكلية الرئيسية للنظام هي:
- البطاريات الشمسية - تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.
- بطارية – مصدر تيار كيميائي يقوم بتجميع الكهرباء المولدة.
- متحكم الشحن - يراقب جهد البطارية.
- العاكس، والذي يقوم بتحويل الجهد الكهربائي المباشر للبطارية إلى 220 فولت متناوب، وهو أمر ضروري لعمل نظام الإضاءة وتشغيل الأجهزة المنزلية.
- القواطع, يتم تركيبها بين جميع عناصر النظام وتحمي النظام من دوائر القصر.
- مجموعة من الموصلات القياسية MC4.
بالإضافة إلى الغرض الرئيسي من وحدة التحكم - مراقبة جهد البطارية، يقوم الجهاز بإيقاف تشغيل عناصر معينة حسب الضرورة. إذا وصل المؤشر الموجود على أطراف البطارية أثناء النهار إلى 14 فولت، مما يشير إلى أن هناك شحنًا زائدًا، تقوم وحدة التحكم بمقاطعة الشحن.
في الليل، عندما يصل جهد البطارية إلى مستوى منخفض للغاية يبلغ 11 فولت، توقف وحدة التحكم تشغيل محطة الطاقة.
أين هو أفضل مكان لتثبيت الألواح؟
أول شيء عليك القيام به قبل تركيب البطارية الشمسية وتوصيلها هو تحديد موقع الوحدة.
يمكن وضع الألواح الشمسية في أي نقطة مضاءة جيدًا تقريبًا:
- على سطح كوخ ريفي.
- على شرفة مبنى سكني.
- في المنطقة المجاورة للمنزل.
الشيء الرئيسي هو توفير الظروف اللازمة للحصول على أقصى قدر من توليد الكهرباء. أحد هذه العناصر هو الاتجاه وزاوية الميل بالنسبة للأفق.لذلك يجب توجيه سطح الوحدة الممتص للضوء نحو الجنوب.
من الناحية المثالية، يجب أن تسقط أشعة الشمس عليها عند 90 درجة. ولتحقيق هذا التأثير، من الضروري تحديد زاوية الانحدار المثالية اعتمادًا على الظروف المناخية للمنطقة. ويختلف هذا المؤشر لكل منطقة.
على سبيل المثال، في منطقة موسكو، تبلغ زاوية ميل سطح الألواح الشمسية لأشهر الصيف 15-20 درجة، وفي أشهر الشتاء تتغير إلى 60-70 درجة.
عند وضع الألواح الشمسية في المنطقة المجاورة للمنزل، من الأفضل رفع الألواح فوق سطح التربة بما لا يقل عن نصف متر - في حالة تساقط كمية كبيرة من الثلوج. وهذا الحل صحيح أيضًا من حيث أنه يوفر مسافة كافية لتدوير الهواء.
ومن الجدير بالذكر أنه حتى الظل الصغير له تأثير ضار على توليد الكهرباء للوحدة. يجب وضع الألواح فقط في الأماكن التي لا تخضع حتى لأدنى التظليل.
هناك عدة طرق لإصلاح اللوحات:
- عن طريق تفعيل المشابك لقط.
- عن طريق التثبيت من خلال الفتحات الموجودة في الجزء السفلي من الإطار.
يجب أن يكون الهيكل الداعم مصنوعًا من مواد مقاومة للتآكل. بغض النظر عن طريقة التثبيت، لا يمكنك إجراء تغييرات على تصميم اللوحة بنفسك أو حفر ثقوب إضافية.
إن مهمة صاحب المنزل هي الحفاظ على نظافة الألواح. سيؤدي جمع الغبار والثلج وفضلات الطيور على الشاشة إلى تقليل كمية الكهرباء التي ينتجها النظام بنسبة 10% على الأقل.
خيارات توصيل البطارية الشمسية
تتكون الألواح الشمسية من عدة ألواح فردية. لزيادة معلمات خرج النظام في شكل الطاقة والجهد والتيار، يتم توصيل العناصر ببعضها البعض باستخدام قوانين الفيزياء.
يمكن توصيل عدة لوحات ببعضها البعض باستخدام أحد أنظمة تركيب الألواح الشمسية الثلاثة:
- موازي؛
- تسلسلي؛
- مختلط.
تتضمن الدائرة المتوازية ربط أطراف تحمل نفس الاسم مع بعضها البعض، حيث تحتوي العناصر على عقدتين مشتركتين لتقارب الموصلات وتفرعها.
الحد الأقصى لتيار الخرج الممكن في دائرة متوازية يتناسب طرديا مع عدد العناصر المتصلة. مبادئ حساب الكميات موضحة في مقالتنا الموصى بها.
تتضمن الدائرة المتسلسلة توصيل القطبين المتقابلين: "زائد" اللوحة الأولى إلى "سالب" الثانية. يتم توصيل "زائد" المتبقي غير المستخدم من اللوحة الثانية و "ناقص" للبطارية الأولى بوحدة التحكم الموجودة على طول الدائرة.
هذا النوع من الاتصال يخلق الظروف الملائمة لتدفق التيار الكهربائي، حيث يبقى المسار الوحيد لنقل الطاقة من المصدر إلى المستهلك.
غالبًا ما يتم استخدام الدائرة المتوازية أو المختلطة عندما يكون من الضروري توصيل عدة مجموعات من البطاريات. باستخدام هذه الدائرة، يمكن زيادة كل من الجهد والتيار عند الخرج.
يعد هذا الخيار مفيدًا أيضًا، بمعنى أنه في حالة فشل أحد العناصر الهيكلية للنظام، تستمر دوائر التوصيل الأخرى في العمل. وهذا يزيد بشكل كبير من موثوقية النظام بأكمله.
يعتمد مبدأ تجميع الدائرة المدمجة على حقيقة أن الأجهزة الموجودة داخل كل مجموعة متصلة بالتوازي. وجميع المجموعات متصلة في دائرة واحدة على التوالي.
من خلال الجمع بين أنواع مختلفة من الاتصالات، ليس من الصعب تجميع البطارية مع المعلمات المطلوبة. الشيء الرئيسي هو أن عدد العناصر المتصلة يجب أن يكون بحيث يتجاوز جهد التشغيل الموفر للبطاريات، مع مراعاة انخفاضه في دائرة الشحن، جهد البطاريات نفسها. البطاريات، ويوفر تيار حمل البطارية المقدار المطلوب من تيار الشحن.
مخطط تجميع نظام الطاقة الشمسية
يتم توصيل الألواح الشمسية باستخدام أسلاك توصيل مدمجة ذات مقطع عرضي 4 مم2. تعتبر الأسلاك النحاسية أحادية النواة، والتي يكون جديلها العازل مقاومًا للأشعة فوق البنفسجية، هي الأنسب لهذا الغرض.
إذا كنت تستخدم سلكًا لا يكون عزله مقاومًا للأشعة فوق البنفسجية، فمن المستحسن وضعه خارجيًا في غلاف مموج.
بغض النظر عن المخطط المختار، من قبل ربط الألواح الشمسية من الضروري التحقق من صحة التركيبات الكهربائية.
عند توصيل اللوحات، لا يوصى بتجاوز المتطلبات الفنية للتيار المسموح به والحد الأقصى للجهد للأجهزة الأخرى. من المهم الالتزام بمواصفات وحدة التحكم بالشحن والعاكس المحددة من قبل الشركة المصنعة.
مخطط التجميع القياسي لأبسط محطة للطاقة الشمسية هو كما يلي.
لتجنب الكسر مراقبعند توصيل عناصر النظام، من المهم اتباع التسلسل.
تتم أعمال التثبيت على عدة مراحل:
- يتم توصيل البطارية بوحدة التحكم باستخدام الموصلات المناسبة وتذكر مراقبة القطبية.
- يتم توصيل البطارية الشمسية بوحدة التحكم من خلال الموصلات، مع الحفاظ على نفس القطبية.
- يتم توصيل حمل 12 فولت بموصلات وحدة التحكم.
- إذا كان من الضروري تحويل الجهد الكهربائي من 12 إلى 220 فولت، فسيتم تضمين العاكس في الدائرة.إنه متصل فقط بالبطارية وليس بأي حال من الأحوال مباشرة بوحدة التحكم.
- يتم توصيل الأجهزة الكهربائية المصممة بجهد 220 فولت بالخرج الحر للعاكس.
بعد إجراء الاتصال، تحتاج إلى التحقق من القطبية وقياس جهد الدائرة المفتوحة للوحات. إذا كان المؤشر يختلف عن قيمة جواز السفر، فهذا يعني أن الاتصال لم يتم بشكل صحيح.
في المرحلة النهائية، يجب أن تكون البطارية الشمسية مؤرضة. لتقليل احتمالية حدوث ماس كهربائي، يتم تثبيت الصمامات عند نقاط الاتصال بين البطارية والعاكس وجهاز التحكم.
سيتم استخدام طاقة محطات الطاقة الشمسية في تشغيل الأجهزة المنزلية منخفضة الطاقة وفي شحن بطاريات الأجهزة المحمولة:
سيتم مساعدة أولئك الذين يرغبون في بناء بطارية شمسية بأيديهم من خلال المعلومات المقدمة. في المقال التالي.
ربط العناصر متعددة الاتجاهات
عند استخدام مخطط تركيب الألواح الشمسية المتسلسل، حتى لا تقلل من كفاءة الأجهزة، يجب وضع جميع لوحات الدائرة المشتركة في نفس الزاوية وعلى نفس المستوى.
إذا كانت اللوحات موجودة في طائرات مختلفة، فقد يؤدي ذلك إلى حقيقة أن الأقرب أو الأكثر إضاءة ستعمل بقوة أكبر من تلك الموجودة على مسافة أبعد قليلاً.
وهذا يعني أن اللوحة القريبة سوف تولد الكهرباء، وبعضها سيتم إطلاقه لتسخين الألواح البعيدة. والسبب يكمن في حقيقة أن التيار يتدفق على طول المسار الأقل مقاومة. لتقليل الخسائر، من الأفضل استخدام وحدة تحكم منفصلة لكل لوحة.
يمكن أيضًا حل المشكلة عن طريق تثبيت الثنائيات المقطوعة. يتم وضعها في الداخل بين اللوحات. بفضل هذا، مع توفير أقصى قدر من الطاقة، لا ترتفع درجة حرارة اللوحات.
من المهم أيضًا انخفاض الجهد في التوصيلات، وكذلك الأسلاك نفسها، للجزء ذي الجهد المنخفض من النظام.
مثال على ذلك هو حقيقة أنه بالنسبة لقطعة كابل مترية ذات مقطع عرضي 4 مم2 عند مرور تيار 80 أمبير (جهد 12 فولت)، تنخفض القيم بنسبة 3.19%، أي 30.6 واط. عند تنشيط الالتواء، يمكن أن يختلف انخفاض الجهد من 0.1 إلى 0.3 فولت.
مزيج من الطاقة الشمسية والشبكة الثابتة
عند التخطيط لاستخدام الكهرباء من الشمس بالتوازي مع شبكة ثابتة مركزية مجهزة، يكون مخطط الاتصال مختلفًا قليلاً. والسبب الرئيسي لهذا القرار هو أن المستهلك الخاص ليس لديه الفرصة "للتخلص" من الطاقة المتبقية.
وهذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاعات في الجهد تصل إلى ثانية واحدة.
وفقًا للمخطط أعلاه، يتم توجيه الجهد من حقل الهليوفيلد أولاً نحو البطارية، ومن هناك يتم نقله إلى الحمل.
عند تصميم خيار التثبيت هذا، يجدر أخذ نوعين من التحميل في الاعتبار:
- غير قابلة للحجز – الضوء في المنزل، والأجهزة المنزلية، وما إلى ذلك؛
- محجوز - إنارة الطوارئ، الثلاجة، الغلاية الكهربائية.
ضع في اعتبارك: كلما زادت سعة البطارية، كلما طالت مدة عمل الأجهزة الكهربائية الاحتياطية في الوضع المستقل.
عند اختيار هذه الطريقة لتوليد الطاقة في الشبكة، كن مستعدًا لحقيقة أنه سيتعين عليك التقدم بطلب للحصول على إذن من شبكات الطاقة المحلية.
بالرغم من العاكسون للألواح الشمسية تنتج جهدًا تكون جودته أحيانًا أعلى من تلك الموجودة في الشبكة المركزية، ولا تعطي شبكات الطاقة المحلية الضوء الأخضر لتدوير العداد الكهربائي في الاتجاه المعاكس.
لهذا السبب، وفقا للمخطط، تتوقف محولات الطاقة الشمسية عن العمل عند فقدان الجهد في الشبكة. ويبدأ الحمل الزائد في "التشغيل" من البطارية.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
يشارك مؤلفو مواد الفيديو الواردة أدناه تجربتهم الشخصية ويحللون الفروق الدقيقة في تركيب الألواح الشمسية.
الفيديو رقم 1. مثال على تجميع وتركيب نظام قياسي في المصنع:
الفيديو رقم 2. كيفية تركيب اللوحات بشكل صحيح:
لا يوجد شيء معقد في عملية ربط عدة لوحات بعناصر أخرى من النظام. ولكن بالنسبة للماجستير المبتدئ، يمكن أن تصبح العملية صعبة. لذلك، إذا لم تكن لديك خبرة في الحسابات ومهارات التثبيت، فيجب عليك الاتصال بأخصائي لديه المعرفة اللازمة.
هل تريد أن تخبرنا كيف قمت بتجميع محطة الطاقة الشمسية الخاصة بك لمنزلك الريفي أو منزلك الريفي؟ ربما تعرف التفاصيل الدقيقة للعملية التي لم يتم وصفها في المقالة؟ يرجى كتابة التعليقات في المربع أدناه وطرح الأسئلة ومشاركة رأيك وصورك حول موضوع المقال.
أنا على وشك تحويل منزلي من الألواح الكهربائية إلى الألواح الشمسية. لقد قمت بالفعل بتركيب مصابيح تعمل بالطاقة الشمسية في جميع أنحاء المنطقة. بالطبع، سأثق في تركيب الألواح الشمسية فقط للمحترف، لأنه بموضوعية، بدون خبرة، لن أتمكن من القيام بكل شيء بدقة. أخبرني، إذا كنت أخطط لتحويل جزء فقط من أجهزتي الكهربائية إلى الطاقة الشمسية، وترك بعضها على الكهرباء، فهل هذا ممكن؟
أوليغ، تمت الإجابة على سؤالك في قسم "الجمع بين الطاقة الشمسية والشبكة الثابتة". هذا المزيج هو الذي يسمح لك بتحقيق أقصى استفادة من طاقة الألواح الشمسية واستخدام الأجهزة الكهربائية في أي وقت، بغض النظر عن الظروف الجوية.
فقط لا تنسى عيوب مثل:
— إذا سقط الظل على قطعة واحدة، فإنه يمنع عمل الأجزاء الأخرى المرتبطة بها؛
- عمر البطارية يصل إلى 10 سنوات؛
— في الأيام المشمسة، لا يحدث أقصى إنتاج للطاقة فحسب، بل يحدث أيضًا تسخين الألواح نفسها (خاصة عندما لا تكون هناك رياح).وكل درجة زيادة في درجة حرارة اللوحة تقلل من الكفاءة بمعدل 0.5%؛
— الغبار الموجود على السطح يقلل من كفاءة اللوحة؛
— بمرور الوقت، تنخفض كفاءة اللوحة إلى 0.8% سنويًا (نشط في أول عامين - ما يصل إلى 2%).
مع وجود لوحات اليوم بكفاءة تصل إلى 20٪ (الحد الأقصى للألواح الجديدة)، فإن احتمال استخدامها في معظم الحالات قابل للنقاش؛ حتى في غياب شبكات الطاقة، سيصبح مولد الديزل البسيط عملية شراء أكثر فائدة.
أخبرني عن كيفية توصيل الألواح الشمسية ووحدة التحكم MMR 12-24 فولت و 20 أمبير الجهد على الألواح هو 32-40 فولت و 280 واط. كيف يمكنني توصيل لوحتين - على التوالي أو على التوازي؟
في حالتك، من الأفضل استخدام دائرة اتصال متوازية، وقد تمت مناقشة ذلك في المقالة، اقرأ بعناية أكبر. إن نظام الاتصال هذا هو الذي يسمح لك بالحصول على جهد الخرج الذي يمكن من خلاله تشغيل الأجهزة المنزلية بشكل طبيعي.
كمثال، يمكنني تقديم مخطط اتصال مع وحدة تحكم 80 أمبير، ولكن بالنسبة لحالتك، سيكون ذلك مناسبًا أيضًا.
عند تثبيت جميع العناصر، كن حذرًا، وعلى وجه الخصوص، اتبع جميع التعليمات. على سبيل المثال، يتم توصيل العاكس بالبطارية فقط، وليس مباشرة بوحدة التحكم، لتجنب تلف العاكس. بعد تجميع الدائرة، تحقق من القطبية وقم بقياس جهد الدائرة المفتوحة، والذي يجب أن يتطابق مع جهد اللوحة. إذا كان مختلفا، يتم تجميع الدائرة بشكل غير صحيح.
لذا فإن التوصيل المتسلسل يعطي مجموع الجهد. والتوازي هو مجموع التيار.
واو: تكلفة اللوحة من 200 ألف روبل.ماذا لو انكسر؟ نعم 200 ألف تكفيني لدفع ثمن الكهرباء العادية حتى نهاية أيامي.
نعم، السعر مرتفع إلى حد ما، ولكن لا داعي للقلق بشأن كسر اللوحة الشمسية. لن أشرح لفترة طويلة كيف ولماذا أصبحت الألواح الشمسية الآن غير خائفة من التأثيرات الميكانيكية (الصدمة، السقوط، الانحناء). سأقول فقط أنه يتم استخدام تقنيات خاصة وعمليات كيميائية في إنتاجها.
إذا كنت لا تصدقني، فيجب عليك إجراء اختبار التصادم "بالروسية"، كما يقولون https://www.youtube.com/watch?v=iBbdW7pxBTg يمكن ملاحظة أنه لا يوجد تحرير فيديو - يمكن لأي شخص اختبار قوة الألواح الشمسية.
فيما يتعلق بالسعر، كلما زادت الأيام المشمسة سنويًا في خطوط العرض حيث يتم التخطيط لتركيب الألواح الشمسية، كلما كانت فترة الاسترداد أقصر. ومن الواضح أن شراء مثل هذه الألواح لسكان المناطق الشمالية ليس مجدياً اقتصادياً بالتأكيد.
لا أفهم، ما هو "الإذن" الآخر الذي يجب إصداره؟ لقد قمت بتجميع جهاز الاستقبال الخاص بي، وتجميع اللوحة، وتشغيله منه. ما الذي تهتم به شبكة كهرباء المدينة بممتلكاتي الشخصية وهواياتي وأجهزتي المنزلية؟ نحن ندفع لهم مقابل الطاقة من الشبكة. نحن لا نستخدمه، ليس هناك ما ندفع مقابله، ولا شيء نتفاوض بشأنه. يبدو أنهم مرتبطون بشكل طوعي، أم أنني لست على علم بشيء ما؟
مرحبًا! أريد بناء محطة طاقة شمسية بقدرة 1 ميغاواط! كيفية ربط هذه المحطة بالشبكة المركزية؟! ما هو نوع العاكس الذي أحتاجه، كم ميغاواط؟! كيف سيتم توصيل الألواح على التوازي أم على التسلسل؟! شكرا لكم مقدما!