وحدات التحكم والشحن
الشمسية - مقارنة
وحدة التحكم والشحن هي مكون أساسي من مكونات
أنظمة الطاقة الشمسية وقد ذكرت في موضوع توليد الكهرباء
من الطاقة الشمسية نبذة عن وحدات التحكم والشحن دون التطرق لأنواعها
واليوم سأكتب عن أنواع وحدات التحكم والشحن.
النوع الأول:
مفتاح On/Off
في السابق كان يتم شحن
البطاريات من الخلايا الشمسية والتحكم يدوياً بواسطة مفتاح On/Off وكان هذا يشكل معضلة حيث يجب مراقبة عملية الشحن باستمرار
لمعرفة متى امتلأت البطارية مما يترك المجال في حال السهو لوصول البطارية لحالة
الامتلاء الزائد التي هي سبب رئيسي في قصر عمر البطارية.
هذا النوع أصبح من
الماضي بعد توفر هذين النوعين التاليين.
النوع الثاني:
PWM-Pulse Width Modulation
هي تقنية للحصول على
نتائج تماثلية بمفهوم رقمي فالتحكم الرقمي يستخدم هنا لإنشاء موجة مربعة بحيث تحول
الإشارة بين الدخل والخرج."Arduino"
اليوم بوجود وحدة
التحكم والشحن PWM تتم
عملية شحن البطارية من الخلايا الشمسية حيث يقوم PWM بتنظيم التيار الخارج من الخلايا الشمسية
ويتناقص تدريجياً في وحدة التحكم والشحن حتى وصول البطارية لحالة الطفو ويمكنكم
مراجعة مراحل شحن البطارية من هنا بطاريات الرصاص.
كمية الفولت والتيار
الذي يغذي البطارية يتم التحكم فيها بواسطة فتح أو إغلاق الدائرة بين المزود وهنا
أقصد الخلايا الشمسية والحمل وهو البطارية ولكن هذا النوع من وحدات التحكم و الشحن
لا تتوفر لديه ميكانيكية التوقف التام في نقل التيار.
النوع الثالث:
MPPT- Maximum Power Point Tracking
نقطة
تعقب الطاقة القصوى وهو عبارة عن محول إلكتروني للجهد المستمر يطابق بشكل مثالي
بين منظومة الخلايا الشمسية و بنك البطاريات."solar-electric.com"
هذا
النوع من وحدات التحكم والشحن يستخدم في شحن البطاريات من الخلايا الشمسية و
توربينات الرياح للحصول على القدرة القصوى من هذه المصادر.
الخلايا
الشمسية تمتلك علاقة معقدة بين الحرارة والممانعة التي تنُتج بشكل غير خطي.كفاءة
خرج الخلايا يمكن تحليلها بناء على منحني التيار و الفولت الناتج وهنا يأتي دور
وحدة MPPT في الحصول على الخرج المناسب لهذه الممانعة (الحمل) بأقصى قدرة
تحت أي ظرف من الظروف البيئية المحيطة بمنظومة الخلايا الشمسية "ويكيبيديا"
ما هو الفرق بين Mppt و Pwm؟
لمعرفة
الفرق بين النوعين يجب معرفة سلبيات و إيجابيات كل نوع:
إيجابيات وحدة التحكم Pwm
1-
تستخدم في شحن البطاريات من الخلايا الشمسية منذ مدة طويلة و قد أثبتت كفائتها في
عملية الشحن
2-
تمتاز بثمنها الرخيص و المناسب
3-
تتوفر بأحجام مختلفة حتى 60 أمبير
4-
مزودة بمشتتات للحرارة لتمكينها من العمل بكفاءة
5-
توفرها بأحجام مختلفة يجعلها مناسبة للأنظمة ذات القدرات الصغيرة
سلبيات وحدة التحكم Pwm
1-
في حال استخدام هذا النوع يجب أن يتقارب فولت الخلايا الشمسية بشكل مناسب مع فولت
البطارية لذلك لا ينصح استخدام خلية شمسية تعمل بنظام 24 فولت لشحن بطارية 12 فولت
بواسطة هذا الشاحن كما أنه يعتمد على ثبات الجهد في عملية شحن البطارية بغض النظر
عن حجم منظومة الخلايا
2-
لا يوجد وحدة تحكم من هذا النوع تتحمل مرور تيار أعلى من 60 أمبير وهذا يحد من
إمكانياتها
3-
معظم الأحجام الصغيرة من هذا النوع لا تندرج ضمن قائمة الأجهزة التي تزكيها شركة
السلامة العالمية UL
4- معظم الأحجام الصغيرة من هذا النوع تأتي بدون
تجهيزات للمواسير التي توضع فيها الكوابل
5-
وحدة التحكم الشحن من هذا النوع له سعة محدودة حيث لا تناسب الأنظمة التي تزيد
قدرتها عن 2 كيلو وات
إيجابيات وحدة التحكم Mppt
1-وحدة
الشحن والتحكم هذه تزيد من كفاءة الشحن بنسبة 30% عنPwm كما تقوم
بتقليص نسبة الفقد في الطاقة في الكوابل الموصلة بين الألواح والبطاريات وتحويل
الفولت الزائد إلى تيار إضافي ( أمبير )
2- توصيل الخلايا الشمسية على التوالي و مضاعفة الفولت يمكن إستياعبها بواسطة MPPT حيث يمكن شحن بطارية 12 فولت حتى لو كان فولت الخلايا الشمسية ضعف فولت البطارية أو أعلى.
3-
يتوفر بأحجام تصل إلى 80 أمبير
4-يوجد
المزيد من المرونة في حال الرغبة في تنمية وتطوير النظام الذي يستخدم هذا النوع من
وحدات التحكم و الشحن
5-
في ظروف المناخ البارد وحثي في الأيام التي لا تتوفر فيها أشعة الشمس أثناء النهار
هذا الشاحن يمكنه أن يزيد نسبة الشحن 20% أعلى من Pwm
6-أكبر
ميزة لهذه الوحدة هي المرونة في تصميم مجموعات الخلايا الشمسية وخاصة الأنظمة التي
تُربط بالشبكة العامة للكهرباء و بإمكانها إرجاع الفائض من الطاقة المولدة للشبكة
العامة وبالتالي تخفيض تكلفة الاستهلاك المنزلي من الشبكة العامة
سلبيات وحدة التحكم Mppt
1-
غلاء الثمن مقارنة ب Pwm
2-
وحدة التحكم والشحن Mppt كبيرة الحجم
3-
تحديد المنظومة المطلوب استخدامها من الخلايا الشمسية يتطلب معرفة جيدة بتعليمات
المنتج لهذا النوع من وحدات التحكم
4-
كفاءة الشاحن لا تناسب الأنظمة التي تستخدم خلايا شمسية بقدرة إجمالية أقل من 170
وات
MPPT يتوفر بشكل وحدة مستقلة أو مبني داخل جهاز الإنفيرتر وكذلك PWM
الخلاصة :
بالنظر لإيجابيات كل نوع وسلبياته يبقى الخيار المهم هو جعل
نظام الطاقة الشمسية يعمل بكفاءة واستمرارية وهذا يتطلب التضحية بالنسبة للتكلفة
الإجمالية للنظام في البداية والتي متوقع استردادها على المدى البعيد
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق