مخططات وأساليب توصيل الألواح الشمسية: كيفية تثبيت الألواح الشمسية بشكل صحيح

يعد مصدر الطاقة البديل القائم على الألواح الشمسية خيارًا ممتازًا لتنظيم مصدر طاقة مستقل. سيوفر كفاءة عالية في الطاقة ليس فقط في الأيام الحارة ، ولكن أيضًا في الطقس الغائم. سيكون من الجميل أن يكون لديك مثل هذا الجهاز في المنزل ، أليس كذلك؟

للقيام بذلك ، ما عليك سوى تحديد المكونات الفنية وتثبيتها بشكل صحيح. يمكن لأي شخص القيام بذلك ، مع العلم بمخططات وطرق توصيل الألواح الشمسية. سنخبرك بكيفية بناء نظام إنتاج يعالج "الطاقة الخضراء" في الكهرباء ، وهو أمر ضروري لتشغيل المعدات المنزلية.

بالإضافة إلى ذلك ، ستتعلم كيفية اختيار مكان لتثبيت الألواح الشمسية وكيفية دمجها مع شبكة طاقة ثابتة. سوف تساعد النصائح المفيدة والتوصيات المهمة سادة المنزل بشكل فعال. لتبسيط التصور ، يتم توفير الصور المواضيعية والرسوم البيانية ومقاطع الفيديو.

جهاز شمسي

عند التخطيط لتوصيل الألواح الشمسية بنفسك ، يجب أن يكون لديك فكرة عن العناصر التي يتكون منها النظام.

تتكون الألواح الشمسية من عدة بطاريات على الخلايا الكهروضوئيةهدفه الرئيسي هو تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. تعتمد القوة الحالية للنظام على شدة الضوء: كلما كان الإشعاع أكثر إشراقًا ، زاد التيار المتولد.

العناصر الهيكلية الرئيسية للنظام هي:

• البطارية الشمسية - يحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.
• البطارية - مصدر تيار كيميائي يراكم الطاقة الكهربائية المولدة.
• جهاز التحكم بالشحن - يراقب جهد البطاريات.
• العاكس، الذي يحول الجهد الكهربائي المستمر للبطارية إلى تيار متردد 220 فولت ، وهو أمر ضروري لعمل نظام الإضاءة وتشغيل الأجهزة المنزلية.
• الصماماتمثبت بين جميع عناصر النظام وحماية النظام من ماس كهربائى.
• مجموعة موصلات MC4 قياسية.

بالإضافة إلى الغرض الرئيسي من وحدة التحكم هو مراقبة جهد البطاريات ، يقوم الجهاز بإيقاف تشغيل عناصر معينة حسب الضرورة. إذا وصل المؤشر الموجود على أطراف البطارية خلال النهار إلى علامة 14 فولت ، مما يشير إلى إعادة شحنها ، تقوم وحدة التحكم بمقاطعة الشحن.

بالإضافة إلى الوحدة الشمسية ، يتضمن جهاز محطة الطاقة هذه محولات ضوئية - وحدة تحكم وعاكس ، بالإضافة إلى بطاريات متصلة بها

خلال فترة الليل ، عندما يصل مؤشر جهد البطارية إلى مستوى منخفض للغاية يبلغ 11 فولت ، توقف وحدة التحكم محطة الطاقة.

أين من الأفضل تثبيت الألواح؟

أول شيء يجب القيام به قبل تثبيت وتوصيل البطارية الشمسية هو تحديد موقع الوحدة.

لتركيب الوحدات الكهروضوئية ، من المناسب استخدام الهياكل الثابتة المصنوعة من مقاطع معدنية ، أو نظائر دوارة أكثر حداثة

يمكن وضع الألواح الشمسية في أي بقعة مضاءة جيدًا تقريبًا:

• على سطح منزل ريفي ؛
• على شرفة المبنى السكني ؛
• في المنطقة المجاورة للمنزل.

الشيء الرئيسي هو توفير الظروف اللازمة للحصول على أقصى توليد للطاقة. أحد هذه الاتجاهات هو الميل وزاوية الميل بالنسبة إلى الأفق. لذلك يجب توجيه سطح وحدة امتصاص الضوء إلى الجانب الجنوبي.

من الناحية المثالية ، يجب أن تسقط أشعة الشمس عليها عند 90 درجة. لتحقيق هذا التأثير ، من الضروري تحديد زاوية الانحدار المثلى اعتمادًا على الظروف المناخية للمنطقة. لكل منطقة ، هذا المؤشر مختلف.

لضمان أقصى أداء للخلايا الشمسية ، يوصى بتغيير زاوية الأجهزة 2-4 مرات في السنة: 18 أبريل و 24 أغسطس و 7 أكتوبر و 5 مارس

على سبيل المثال ، في منطقة موسكو ، تكون زاوية ميل سطح الألواح الشمسية لأشهر الصيف 15-20 درجة ، وفي أشهر الشتاء تتغير إلى 60-70 درجة.

عند وضع الألواح الشمسية على المنطقة المجاورة للمنزل ، من الأفضل رفع الألواح فوق سطح التربة بما لا يقل عن نصف متر - في حالة تساقط الثلوج بكثافة. هذا الحل صحيح بمعنى أنه يوفر مسافة كافية لدوران الهواء.

تجدر الإشارة إلى أنه حتى الظل الصغير يؤثر سلبًا على توليد الكهرباء بواسطة الوحدة. يجب وضع الألواح فقط في الأماكن التي لا تخضع لأدنى تظليل.

يقوم بعض "الحرفيين" بتثبيت زجاج إضافي فوق الألواح لحماية البطاريات ، ولكن حتى مع الشفافية الواضحة ، يمكن للطبقة الداخلية الزجاجية أن تقلل من كفاءة الألواح بنسبة 30٪

هناك عدة طرق لإصلاح الألواح:

• عن طريق تنشيط المشابك.
• عن طريق الانشقاق عبر الفتحات الموجودة في الجزء السفلي من الإطار.

يجب أن يكون الهيكل الداعم مصنوعًا من مواد مقاومة للتآكل. بغض النظر عن طريقة التثبيت ، من المستحيل إجراء تغييرات على تصميم اللوحة وحفر ثقوب إضافية.

مهمة صاحب المنزل هي الحفاظ على الألواح نظيفة. يؤدي تراكم الغبار والثلوج والطيور على الشاشة بنسبة 10٪ على الأقل إلى تقليل كمية الكهرباء التي ينتجها النظام.

خيارات اتصال الخلايا الشمسية

تتكون الألواح الشمسية من عدة لوحات منفصلة. لزيادة معلمات الإخراج للنظام في شكل الطاقة والجهد والتيار ، يتم توصيل العناصر ببعضها البعض ، وتطبيق قوانين الفيزياء.

يمكن إجراء توصيل العديد من الألواح ببعضها البعض من خلال تطبيق أحد المخططات الثلاثة لتركيب الألواح الشمسية:

• بالتوازي
• متسلسل
• مختلط.

تتضمن الدائرة المتوازية توصيل نفس المحطات ببعضها البعض ، حيث تحتوي العناصر على عقدتين مشتركتين من تقارب الموصلات وتفرعاتها.

في دارة موازية ، ترتبط "الإيجابيات" بـ "الإيجابيات" ، و "السلبيات" مع "السلبيات" ، مما يؤدي إلى زيادة تيار الخرج ، ويبقى جهد الخرج في حدود 12 فولت

تكون قيمة أقصى تيار إخراج ممكن في دارة موازية متناسبة بشكل مباشر عدد العناصر المتصلة. ترد مبادئ حساب الكمية في مقالتنا الموصى بها.

تتضمن الدائرة التسلسلية توصيل القطبين المعاكسين: "زائد" للوحة الأولى بـ "ناقص" للجزء الثاني. يتم توصيل "زائد" المتبقي غير المستخدم في اللوحة الثانية و "ناقص" البطارية الأولى بوحدة التحكم الموجودة أسفل الدائرة.

يخلق هذا النوع من الاتصال الظروف لتدفق التيار الكهربائي ، حيث لا تزال هناك الطريقة الوحيدة لنقل الطاقة من المصدر إلى المستهلك.

مع مخطط الاتصال التسلسلي ، يزيد جهد الخرج ويصل إلى علامة 24 فولت ، وهو ما يكفي لتشغيل المعدات المحمولة ومصابيح LED وبعض مستهلكي الطاقة

غالبًا ما تستخدم الدائرة المتوازية أو المختلطة عندما يكون من الضروري توصيل عدة مجموعات من البطاريات. من خلال تطبيق هذه الدائرة على الإخراج ، يمكن زيادة كل من الجهد والتيار.

مع مخطط الاتصال المتوازي التسلسلي ، يصل جهد الخرج إلى نقطة تكون خصائصها هي الأكثر ملاءمة لحل معظم المشاكل المحلية

هذا الخيار مفيد بمعنى أنه في حالة فشل أحد العناصر الهيكلية للنظام ، تستمر دوائر التوصيل الأخرى في العمل. هذا يزيد بشكل كبير من موثوقية النظام بأكمله.

يعتمد مبدأ التجميع للدائرة المدمجة على حقيقة أن الأجهزة داخل كل مجموعة متصلة بالتوازي. ويتم توصيل جميع المجموعات في دائرة واحدة بالتسلسل.

من خلال الجمع بين أنواع مختلفة من الاتصالات ، لن يكون من الصعب تجميع البطارية بالمعلمات الضرورية. الشيء الرئيسي هو أن عدد العناصر المتصلة يجب أن يكون بحيث أن جهد التشغيل الذي يتم توفيره للبطاريات ، مع مراعاة انخفاضه في دائرة الشحن ، يتجاوز جهد التيار الكهربائي. البطارياتفي حين أن التيار الحالي للبطارية يوفر القيمة المطلوبة لتيار الشحن.

رسم تخطيطي لتجميع النظام الكهربائي الشمسي

يتم توصيل الألواح الشمسية من خلال استخدام أسلاك توصيل مدمجة مع مقطع عرضي 4 مم². الأسلاك النحاسية أحادية النواة هي الأنسب لهذا الغرض ، جديلة العزل مقاومة للأشعة فوق البنفسجية.

في حالة استخدام سلك لا يكون عزله مقاومًا للأشعة فوق البنفسجية ، يوصى بتمويج البطانة الخارجية.

يتم توصيل نهاية كل سلك بموصل MC4 عن طريق اللحام أو العقص ، مما يضمن اتصالًا محكمًا

بغض النظر عن المخطط المحدد توصيل الألواح الشمسية دون فشل من الضروري التحقق من الأسلاك الصحيحة.

عند توصيل الألواح ، لا يوصى بتجاوز المتطلبات الفنية للتيار المسموح به والجهد الأقصى للأجهزة الأخرى. من المهم أن تتبع مواصفات الشركة المصنعة لوحدة التحكم في الشحن والعاكس.

مخطط التجميع القياسي لأبسط محطة للطاقة الشمسية على النحو التالي.

مخطط اتصال الألواح بالبطارية والعاكس وجهاز التحكم له تصميم بسيط ، وبالتالي لا يسبب صعوبات خاصة في الاتصال

لتجنب الكسر وحدة التحكم، عند توصيل عناصر النظام ، من المهم اتباع التسلسل.

يتم تنفيذ أعمال التثبيت على عدة مراحل:

1. البطارية متصلة بوحدة التحكم ، باستخدام الموصلات المناسبة لذلك وعدم نسيان مراقبة القطبية.
2. إلى وحدة التحكم من خلال الموصلات ، مع ملاحظة نفس القطبية ، يتم توصيل بطارية شمسية.
3. يتم توصيل حمولة 12 فولت بمآخذ تحكم.
4. إذا كان من الضروري تحويل الجهد الكهربائي من 12 إلى 220 فولت ، يتم تضمين العاكس في الدائرة. يتم توصيله فقط بالبطارية وليس في أي حال مباشرة بوحدة التحكم.
5. للإخراج الحر للعاكس ، قم بتوصيل الأجهزة الكهربائية المصممة لجهد 220 فولت.

بعد إجراء الاتصال ، تحتاج إلى التحقق من القطبية وقياس جهد الدائرة المفتوحة للألواح. إذا كان المؤشر يختلف عن قيمة جواز السفر ، فإن الاتصال غير صحيح.

لتوصيل الجهاز بالنظام ، ليست هناك حاجة لفتح صندوق التوصيل - توجد جميع الموصلات في إمكانية الوصول

في المرحلة النهائية ، يجب تأريض البطارية الشمسية. لتقليل احتمالية حدوث ماس كهربائي ، يتم تثبيت المصاهر عند التقاطع بين البطارية والعاكس وجهاز التحكم.

سيتم استخدام طاقة محطات الطاقة الشمسية في تشغيل الأجهزة المنزلية منخفضة الطاقة وفي شحن بطاريات المعدات المحمولة:

أولئك الذين يرغبون في بناء بطارية شمسية بأيديهم سيساعدون المعلومات المقدمة في المقالة التالية.

ربط العناصر متعددة الاتجاهات

باستخدام مخطط تركيب متسلسل للألواح الشمسية ، حتى لا تقلل من كفاءة الأجهزة ، يجب وضع جميع لوحات الدائرة المشتركة في نفس الزاوية وعلى نفس المستوى.

إذا كانت الألواح موجودة في مستويات مختلفة ، فقد يؤدي ذلك إلى حقيقة أن الإضاءة القريبة أو الأكثر إضاءة ستعمل بقوة أكبر من تلك الموجودة في أماكن أبعد قليلاً.

وهذا يعني أن اللوحة القريبة ستولد الكهرباء ، وسيختفي بعضها لتسخين الألواح البعيدة. والسبب هو أن التيار يتدفق على طول مسار المقاومة الأقل. لتقليل الخسائر ، من الأفضل استخدام وحدة تحكم منفصلة لكل لوحة.

المتطلبات الرئيسية عند استخدام وحدة التحكم هي قوة الألواح الموصولة التي تزيد عن 1 كيلوواط والمسافة بين البطاريات على مسافة كبيرة بما فيه الكفاية

يمكنك حل المشكلة عن طريق تثبيت الثنائيات المقطوعة. يتم وضعها في الداخل بين الأطباق. ونتيجة لذلك ، مع إعطاء مؤشر الطاقة الأقصى ، لا ترتفع درجة حرارة الألواح.

بنفس القدر من الأهمية ، انخفاض الجهد في التوصيلات ، وكذلك الأسلاك نفسها للجزء المنخفض الجهد من النظام.

جدول عدم التطابق بين الطاقة المرسلة والمقطع العرضي للسلك ، أحمر يشير إلى المعلمات التي يوجد بها خطر تسخين خطير وخطير للحرائق

مثال على ذلك هو أن مقطع متر من كابل بمقطع عرضي يبلغ 4 ملم² عندما يمر التيار من خلال المؤشر 80 أمبير (الجهد 12 فولت) ، تنخفض القيم بنسبة 3.19٪ ، وهي 30.6 واط. عند استخدام التقلبات ، يمكن أن يختلف انخفاض الجهد من 0.1 إلى 0.3 فولت.

مزيج من الطاقة الشمسية وشبكة ثابتة

عند التخطيط لاستخدام الكهرباء من الشمس بالتوازي مع الشبكة الثابتة المركزية المجهزة ، يختلف مخطط التوصيل قليلاً. والسبب الرئيسي لهذا القرار هو أن المستهلك الخاص لا يملك الفرصة "لإلقاء" الطاقة المتبقية.

وهذا يمكن أن يثير قطرات الجهد التي تستمر حتى ثانية واحدة.

عند الجمع بين الكهرباء الشمسية وشبكة مركزية ثابتة ، يتم توجيهها بنفس القاعدة: فكلما ازدادت مصادر الاتصال ، زادت تعقيد الدائرة

وفقًا للرسم البياني أعلاه ، يتم توجيه الجهد من هليوبوليس أولاً نحو البطارية ، ومن هناك يتم نقله إلى الحمل.

عند تصميم خيار التثبيت هذا ، يجب مراعاة نوعين من التحميل:

• غير محجوز - ضوء في المنزل ، والأجهزة المنزلية ، وما إلى ذلك ؛
• محفوظة - إضاءة طوارئ وثلاجة وغلاية كهربائية.

ضع في اعتبارك: كلما زادت سعة البطارية ، كلما كانت الأجهزة الكهربائية الزائدة تعمل دون اتصال.

عند اختيار هذه الطريقة لتوليد الطاقة في الشبكة ، كن مستعدًا لحقيقة أنه سيتعين عليك وضع تصريح في شبكات الطاقة المحلية.

على الرغم من حقيقة ذلك العاكسون الشمسية فهي تولد جهدًا ، تكون جودته أعلى أحيانًا من تلك الموجودة في شبكة مركزية ، ولا تعطي شبكات الطاقة المحلية الضوء الأخضر للمتر لتدور في الاتجاه المعاكس.

لهذا السبب ، وفقًا للمخطط ، تتوقف المحولات الشمسية عن العمل في وقت انقطاع التيار الكهربائي. ويبدأ الحمل الزائد في "التغذية" من البطارية.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

يشارك مؤلفو مادة الفيديو ، الواردة أدناه ، تجربتهم الشخصية ويحللوا الفروق الدقيقة في تركيب الألواح الشمسية.

الفيديو رقم 1. مثال لتجميع وتركيب نظام مبني في المصنع:

فيديو رقم 2. كيفية تثبيت الألواح بشكل صحيح:

لا يوجد شيء معقد في عملية ربط عدة لوحات بعناصر أخرى من النظام. ولكن بالنسبة للسيد المبتدئ ، يمكن أن تصبح العملية صعبة. لذلك ، في حالة عدم وجود خبرة في العمليات الحسابية ومهارات التثبيت ، يجب عليك الاتصال بأخصائي لديه المعرفة اللازمة.

هل ترغب في معرفة كيفية بناء محطة الطاقة الشمسية الخاصة بك لمنزل صيفي أو منزل ريفي؟ ربما كنت تعرف خفايا العملية التي لم يتم وصفها في المقالة؟ يرجى كتابة التعليقات في المربع أدناه وطرح الأسئلة ومشاركة الآراء والصور حول موضوع المقالة.