منظم الشحن وأنواعه

منظم الشحن أهميته وأنواعه، يعد منظم الشحن من أحد مكونات النظام الشمسي الذي لا يمكننا الاستغناء، نظراً لأهميته ودوره الكبير في تنظيم الجهد والتيار القادم من الألواح الشمسية، حيث يتوفر منه ثلاث أنواع ومن أشهر الأنواع المستخدم في النظام الشمسي نوعين وهما نوع PWM ونوع MPPT، تابعوا معنا لمعرفة المزيد حول هذا الموضوع الهام لمن يهتم بمجال الطاقة الشمسية.

أهمية منظم الشحن

منظم الشحن له أهمية ودور كبير في تنظيم وتحسين الجهد والتيار القادم من الألواح الشمسية لقيم متوافقة مع جهد النظام (فولتية البطاريات وفولتية الدخل للانفرتر)، كما يعمل على شحن البطاريات على عدة مراحل وهو أنه يقوم بالشحن السريع ثم التدرج لتخفيض قيمة تيار الشحن عند الاقتراب من ملئ البطاريات، كما يحمي البطاريات من الشحن الزائد والتفريغ الكامل.

آليه عمل منظم الشحن

يعمل منظم الشحن على تنظيم تيار وجهد الألواح الشمسية بما يتوافق مع تيار وجهد الشحن للبطاريات الموصلة للنظام الشمسي ونفس الشيء لدخل الانفرتر، كما يحرص على حماية البطاريات من الشحن الزائد والمنخفض وذلك بقطع التيار عن البطاريات لضمان السلامة، بالإضافة لذلك لديه ميزة تخفيض قيمة تيار الشحن بشكل تدريجي عند الاقتراب من ملئ البطارية مع المحافظة على بقاء البطاريات ممتلئة طوال الوقت من خلال تقنية التوازن في عملية الشحن.

تمر عملية شحن المنظم للبطاريات بعدة مراحل وهي:

• مرحلة الشحن السريع: وهي بداية شحن البطارية.
• مرحلة الامتصاص: وهي مرحلة التقليل التدريجي من قيمة تيار الشحن.
• مرحلة الطفو والتوازن: وهي مرحلة ملئ البطارية مع المحافظة على عدم تفريغها إذا لم تستخدم البطارية لفترة معينة ولو لأسبوع.

أنواع منظم الشحن

يوجد ثلاث أنواع من منظمات الشحن وهي:

• منظم الشحن البسيط “Shunt Charge Controller“:

يعد نوع قديم وغير عملي، ولا يستخدم كثيراً، كما أن فعاليته منخفضة وغير مناسب.

• منظم الشحن النابض “PWM“:

هو مختصر من “Pulse Width Modulation”، يقوم هذا النوع بتقليص قيمة الجهد القادم من الألواح لجهد متوافق مع جهد البطاريات، ومن هنا تأتي عيب هذا النوع أنه لا يستفيد من باقي الطاقة عند عملية التقليص، بالتالي تقلل من كفاءة النظام، كما لا يمكنك تركيب ألواح على التوالي وذلك لأننا نريد أن يكون جهد الألواح قريب من جهد المنظم لاستغلال أكبر قدر ممكن من الطاقة، أما مزايا هو رخص الثمن مقارنة مع نوع MPPT، فهو يصلح فقط للأنظمة الصغيرة.

• منظم الشحن المتتبع “MPPT“:

هو مختصر من”Maximum Power Point Tracking”، هذا النوع مصنع بتقنيات أفضل من نوع الـ PWM الذي جعله مقبول وممتاز لأنظمة الطاقة الشمسية المتوسطة والكبيرة، حيث يقوم باستغلال كامل الطاقة المنتجة من الألواح الشمسية دون أي فقد تقريباً مهما كانت طبيعة الظروف الجوية، كما يمكنك تركيب ألواح على التوالي  ولكن ضمن نطاق الفولتية المحددة للمنظم، ولكن يعيب هذا النوع هو تكفلته العالية مقارنة مع منظم PWM.

وظيفة منظم الشحن

منظم الشحن ليس وظيفته فقط شحن البطاريات وإنما هناك وظائف يعملها وهي:

• حماية اللوح أو الخلايا الشمسية من تيار القصر.
• تثبيت وتنقية فولتية الألواح الواصل للبطارية والأحمال.
• إمكانية ضبط نطاق أو مجال فولتية المنظم لحماية البطاريات والاحمال.
• ضمان عدم رجوع التيار من البطارية للألواح ليلاً.
• الحماية من تفريغ البطاريات بالكامل.
• يوجد به شاشة لتوضيح حالة شحن البطاريات.

توصيل منظم الشحن

يوجد بمنظم الشحن ثلاث مداخل كالتالي:

• المدخل الأول: يوجد به نقطتين (موجب وسالب)، مخصص لطرفي اللوح أو الألواح الشمسية (الموجب والسالب).
• المدخل الثاني: يوجد به نقطتين (موجب وسالب)، مخصص لطرفي البطارية (الموجب والسالب).
• المدخل الثالث: يوجد به نقطتين (موجب وسالب)، مخصص لطرفي أحمال التيار المستمر(DC).

اختيار منظم الشحن المناسب

تتم عملية الاختيار بناءً على عدة عوامل وهي:

• جهد النظام: قبل عملية الشراء تأكد من فولتية النظام المعتمد لديك وفولتية البطاريات.
• تيار المنظم المناسب للنظام: يتم اختيار تيار المنظم بناءً على قدرة الألواح الشمسية الكلية وتقسيمها على فولتية النظام وضربها في معامل أمان 1.25.
• عدد خلايا اللوح الشمسي: كثيراً من الشركات تضع في مرجع المنظم بأنه مناسب فقط مع عدد خلايا معنية كما هو موضح في الجدول التالي.

هذا الجدول يوضح عدد خلايا اللوح الشمسي “cells Panels” وجهد البطاريات ” Batteries ” الموصل بالنظام ونوع المنظم “Charge controller” المناسب له.

حساب تيار الشحن المناسب

يتم عملية الحساب باستخدام العلاقة الحسابية التالية:

تيار الشحن = الطاقة الإجمالية / فولتية النظام

لنفرض أن قدرة اللوح الواحد 100W وأن عدد الألواح المراد تركبيه 3 ثلاث ألوح، احسب تيار الشحن المناسب

الطاقة الإجمالية المنتجة من الألواح الشمسية = قدرة اللوح الواحد * عدد الألواح

= 100 * 3 = 300 واط

تيار الشحن = الطاقة الإجمالية / فولتية النظام

=  300 / 12 = 25 أمبير

مع إضافة معامل أمان بنسبه 1.25، يصبح الناتج الجديد لتيار الشحن المطلوب كالتالي:

= 25 * 1.25 =31.25  أمبير

بالتالي سوف نحتاج لمنظم بتيار شحن أعلى من 31.25 أمبير، حيث أن أقرب تيار شحن هو 40 أمبير، أو بإمكانك اختيار منظم 30Aإذا قمت بإضافة معامل الأمان كما هو موضح في العملية الحسابية.

نتمنى أن يكون الجميع قد استفاد من هذا المقال المدعم بالشرح والصور التوضيحية، وأن تكونوا بأذن الله قادرين على اختيار المنظم المناسب للنظام الشمسي الخاص بكم

المراجع

• كتب في مجال الكهرباء