حساب كفاءة المنظم الشمسي MPPT، يعد المنظم الشمسي عنصر أساسي ضمن منظومة الطاقة الشمسية لا غنى عنه؛ نظراً لوظائفه الهامة في تنظم وشحن وتغذية باقي مكونات النظام الشمسي.
فما هو المنظم الشمسي MPPT؟ وكيف يمكن حساب كفاءة المنظم الشمسي؟ تابعوا معنا.
ما هو المنظم الشمسي MPPT
قد يطلق عليه عدة مسميات أخرى مثل: منظم الشحن الشمسي أو منظم الطاقة الشمسية أو جهاز المتحكم MPPT، وهذه المسميات تصب في جهاز شمسي تمكنه من القيام بعدة وظائف مهمة وهي:
- شحن أنواع البطاريات الكهربائية أو بطاريات الطاقة الشمسية بفعالية عالية وأكثر كفاءة ضمن جهد وتيار مناسبين.
- يستقبل غالبية طاقة الألواح وينظمها بحيث تناسب جهد وتيار الشحن.
- يغذي دخل الانفرتر بجهد وتيار مناسبين حسب الأحمال الكهربائية.
- يحتوي على حمايات كهربائية.
- يدعم شحن أنواع مختلفة من البطاريات الكهربائية
والأحرف MPPT اختصاراً لـ “Maximum Power Point Tracking” وتعني بالعربية “تتبع نقطة القدرة القصوى” أي أنه يستغل كامل قدرة الألواح الشمسية المنتجة دون فقد مقارنة بنوع PWN.
ويقدم منظم الشحن الشمسيMPPT العديد من الميزات مثل: الكفاءة العالية في استخراج الطاقة والمرونة ورفع أداء النظام في أسوأ الظروف وتخفيض الفقد، كما يدعم شحن أنواع مختلفة من البطاريات، كل ذلك يجعله مناسب تماما للأماكن ذات الظروف المناخية الصعبة وفي الأنظمة المتوسطة والكبيرة.
خطوات تحديد كفاءة المنظم الشمسي
لكي تحسب كفاءة المنظم الشمسي، عليك قياس الطاقة الداخلية إلى المنظم من ألواح الطاقة الشمسية، والطاقة الخارجة منه إلى البطاريات الكهربائية.
وتعتمد الكفاءة بشكل أساسي على نسبة الطاقة الخارجة منه إلى الطاقة الداخلة إليه، ويمكن حساب الكفاءة باستخدام القانون التالي:
كفاءة المنظم الشمسي (%)= (الطاقة الخارجة ÷ الطاقة الداخلة) × 100
ولكي تطبق القانون عليك تحديد قيمتي الطاقة الداخلة والطاقة الخارجة.
الطاقة الداخلة للمنظم الشمسي
يقصد بها الطاقة التي يستقبلها المنظم الشمسي من الألواح الشمسية وتحسب كالتالي:
الطاقة الداخلة= جهد اللوح الشمسي × تيار اللوح الشمسي
الطاقة الخارجة من المنظم الشمسي
يقصد بها الطاقة الخارجة من المنظم الشمسي على شكل جهد وتيار إلى البطاريات والانفرتر الشمسي، وتحسب كالتالي:
الطاقة الخارجة= جهد الخرج × تيار الخرج
ولكن يبقى السؤال المطروح:
كيف يمكن قياس قيم (جهد وتيار) الدخل والخرج لمنظم الطاقة الشمسية؟
الجواب: يمكن قياس جهد وتيار الدخل والخرج لمنظم الشحن الشمسي بواسطة جهاز الملتميتر (Multimerter).
بعد تحديد كل من الطاقة الداخلة والطاقة الخارجة نطبق القانون التالي:
كفاءة المنظم الشمسي (%)= (الطاقة الخارجة ÷ الطاقة الداخلة) × 100
حساب كفاءة المنظم الشمسي MPPT
مثال:
يراد حساب كفاءة منظم شحن شمسي يعمل مع نظام بطاريتين 24 فولت ولوح شمسي 580 واط؟ احسب كفاءة المنظم إذا علمت أن:
- جهد اللوح الشمسي= 34.1 فولت
- تيار اللوح الشمسي= 17.02 أمبير
- جهد الشحن للبطاريتين= 28.8 فولت
- تيار الشحن للبطاريتين= 20 أمبير
الحل:
أولاً: حساب الطاقة الداخلة
الطاقة الداخلة= جهد اللوح الشمسي × تيار اللوح الشمسي
= 34.1 × 17.02
= 580 واط
ثانياً: حساب الطاقة الخارجة
الطاقة الخارجة= جهد خرج المنظم × تيار الخرج (الشحن)
= 28.8 × 20
= 576 واط
ثالثاً: حساب كفاءة منظم الطاقة
كفاءة المنظم الشمسي (%)= (الطاقة الخارجة ÷ الطاقة الداخلة) × 100
= (576 ÷ 580) × 100
= 0.99 × 100
= 99%
إذا كفاءة منظم الطاقة الشمسية MPPT تصل إلى 99%
ملاحظة مهمة:
المثال أعلاه نظريا، ولكن على أرض الواقع قد تكون الكفاءة أقل من ذلك لعدة أسباب، منها: كفاءة التحويل والشحن وهل مقدار تيار الشحن المحدد في برمجية المنظم هو نفس التيار الواصل لشحن البطاريات أم لا؟ وهل الجهد المضبوط بالمنظم هو نفس الجهد المطبق لشحن البطاريات، كل هذه التساؤلات تحدد النسبة الفعلية لكفاءة المنظومة الشمسية.
اقرأ أيضاً:
المصدر: مراجع تعليمية+ مصادر أجنبية
