تصميم منظومة طاقة شمسية 5 كيلووات، تعرفنا في مقال سابق عن مواصفات انفرتر فولترونيك موديل (Axpert VM III 5000-48)، وهنا سوف نستكمل تصميم عدد الألواح اللازم لهذا الانفرتر وكم بطارية يمكن أن يستوعب بناء على مقدار الأحمال الليلية ومواصفات تيار الشحن الشمسي والكهرباء.
تحديد بيانات منظم شحن الانفرتر
من خلال بيانات منظم الشحن الشمسي للانفرتر (Axpert VM III 5000-48)، يمكن تحديد عدد الألواح الشمسية اللازمة بالاطلاع على بيانات المنظم ومقارنة القيم مع قيم قدرة وجهد وتيار اللوح الشمسي، ومن ثم تختار أفضل الألواح المناسب للانفرتر.
اختيار قدرة اللوح الشمسي المناسب
يعتمد اختيارنا للوح الشمسي بشكل أساسي على بعض النقاط المهمة، وهي:
- أقصى قدرة لمنظم الشحن، وبناء على القدرة نختار عدد الألواح الشمسية بحيث نحصل على قيمة استطاعة قريبة من قيمة استطاعة المنظم.
- مجال جهد العمل للمنظم، وعليه نحدد أنسب توصيله للألواح الشمسية (توالي/توازي).
- جهد الدارة المفتوحة للمنظم، هنا يفضل أن تكون قيمة جهد الدارة المفتوحة لمجموع الألواح المتصلة على التوالي أقل من قيمة جهد الدارة المفتوحة القصوى للمنظم.
- قيمة التيار أن وجدت، في حال تم توصيل سترينجين على التوازي تأكد من أن مجموع تيار السترينجين أقل من أقصى قيمة تيار لمنظم الشحن الشمسي.
تصميم منظومة طاقة شمسية 5 كيلووات
إليك خطوات تصميم نظام شمسي بقدرة 5 كيلووات:
أولاً: تحديد عدد الألواح الشمسية
اسطاعة اللوح الشمسي المختار 550 وات من شركة “كانديان سولار”، موديل: “CS7L-610MS”. وقد تم اختياره للأسباب التالية:
عدد الألواح الشميسة = قدرة منظم الشحن الشمسي ÷ قدرة اللوح الشمسي
= 5000 وات ÷ 610 وات = 8.1 لوح شمسي
نحتاج إلى 8 ألواح باستطاعة 4880 وات، وبذلك تم التحقق من أن قيمة إجمالي استطاعة الألواح قريبة من استطاعة منظم الشحن 5000W، هذا السبب الأول.
ثانياً: تحديد قيمة منتصف مجال جهد عمل المنظم
قيمة منتصف مجال جهد عمل المنظم = (أصغر قيمة + أكبر قيمة) ÷ 2
= (120 + 450) ÷ 2 = 285 فولت (DC)
وعند توصيل جميع الألواح الشمسية على التوالي فإن:
إجمالي قيمة Vmp = عدد الألواح المتصلة بالتوالي × قيمة جهد اللوح عن العمل (Vmp)
= 8 × 35.3 = 282.4 فولت (DC)
قيمة جهد الألواح الشمسية عند العمل تساوي 282.4VDC وهي قيمة بالمنتصف، وهذا السبب الثاني لاختيارنا لهذه الألواح وتوصيلهما على التوالي معاً.
ثالثاً: التحقق من عدم تجاوز جهد الدارة المفتوحة (Voc)
المقصد من ذلك هو ضمان عدم تجاوز جهد الدارة المفتوحة للألواح الشمسية عن القيمة القصوى المسموح بها بمنظم الشحن الشمسي، كما هو موضح في بيانات المنظم نجد أن القيمة القصوى 500VDC، وقيمة إجمالي جهد الدارة المفتوحة لمجموع الألواح الشمسية التسلسلية نجدها كالتالي:
جهد الدارة المفتوحة للألواح الشمسية= عدد الألواح المتصلة على التوالي × جهد الدارة المفتوحة للوح الواحد (Voc)
= 41.7 × 8 = 333.6 فولت
إذا القيمة أقل من القيمة القصوى 500VDC، ويمكن القول أن النظام متكامل وسيعمل دون أي مشاكل، لأن فارق معامل الأمان كبير بين القيم التي ظهرت من الألواح الشمسية، والقيم القصوى لمنظم الشحن الشمسي.
رابعاً: تيار الألواح الشمسية
ننوه إلى أن إجمالي تيار الألواح الشمسية عند (Imp) سيكون ثابت القيمة بنفس قيمة اللوح الواحد (17.29A) مهما قمت بزيادة أو تقليل عدد الألواح الشمسية التسلسلية.
وفي حال عدم وجود قيمة قصوى للتيار يتحمله المنظم، يستحسن دائماً تخفيض قيمة التيار، وتحصيل أفضل فولتية ممكنة بالتنسيق مع بيانات منظم الشحن حتى تستغل أقصى قدر ممكن من الاستطاعة.
خامساً: البطاريات الكهربائية
بما أن نظام الانفرتر الشمسي (Axpert VM III 5000-48) يعمل على 48 فولت، تحتاج إلى أربعة بطاريات على الأقل جهد 12 فولت للبطارية الواحدة، وتوصيلهما على التوالي معاً لتحصل على جهد كلي بقيمة 48 فولت.
كما ويمكنك توصيل 8 بطاريات كهربائية، بحيث توصل كل 4 على التوالي لتشكل سترنجين، وتوصل التسرينجين على التوازي معاً.
طريقة توصيل الألواح الشمسية
المصادر والمراجع:
