منظم الشحن (Solar Charge Controller)

منظم الشحن (Solar Charge Controller) هو جهاز إلكتروني يعمل على تنظيم الجهد المستمر (DC) القادم من الألواح الشمسية، حتى يتم من خلاله شحن البطاريات، وتغذية أحمال (DC) بجهد وتيار مناسبين.

توصيل منظم الشحن

1. يوجد طرفين أحدهما موجب والآخر سالب لتوصيل كوابل الألواح الشمسية به.
2. طرفين لتوصيل موجب وسالب البطارية بالمنظم.
3. طرفين لتوصيل موجب وسالب حمل مناسب لتحمل التيار الكهربائي (DC) الخارج من المنظم.

وظيفة منظم الشحن

1. شحن البطارية لتخزين الطاقة الكهربائية، وعند الاقتراب من الامتلاء يعمل المنظم على تقليل تيار الشحن وينطبق أيضاً على بدء الشحن الواصل إلى البطارية بشكل تدريجي، هذا يؤدي إلى دقة الشحن وإطالة عمر البطارية.
2. تنظيم الجهد المستمر القادم من الألواح الشمسية إلى قيمة قريبة من جهد البطارية والحمل.

أنواع منظم الشحن

1. منظم شحن الـ PWM: وهي اختصاراً لــ (Pulse width modulation) يقوم هذا النوع باستقبال الجهد المستمر (DC) القادم من الألواح الشمسية، ثم يعمل على تقليل هذا الجهد إلى قيمة تناسب جهد البطارية حتى يتم عملية الشحن بشكل صحيح. ولكن الجهد الزائد الذي تم تقليله من خلال منظم الــ (PWM)، لا يمكن الاستفادة منه وتحويله إلى تيار مستمر (DC).

مميزات منظم شحن الـ PWM

1. رخيص الثمن مقارنتاً مع الــ (MPPT).
2. يضمن عدم تدفق التيار العكسي من وإلى الألواح ليلاً.
3. يتم شحن البطاريات بشكل أتوماتيكي.

سلبيات منظم شحن الـ PWM

1. كفاءتها المنخفضة:

عند تركيب لوح شمسي ذات قدرة 330W، وجهده 37.2V، وتيار 8.88A، وتم ربطه بمنظم الشحن، فأن المنظم يقوم بتقليل جهد الألواح من 37.2V إلى 13.6V، والتيار يبقى كما هو 8.88A.

بعد معرفة قيم قدرة وجهد وتيار خرج المنظم، يمكننا أيضاً معرفة كفاءة منظم شحن الـ PWM، باستخدام العلاقة التالية:

P = V * I 

حيث أن:

P : قدرة الألواح.

V : جهد الألواح الذي تم تقليله في المنظم.

I : تيار الألواح.

 P = 13.6V * 8.88A =120.7W

وهذا يعني أن القدرة الذي نستفيد منه 120W من أصل 330W، وهي فقد كبير في الطاقة المنتجة عند تركيب نظام الــ PWM.

• لا يمكن تركيب أكثر من لوحين على التوالي.

عند تركيب ثلاث ألواح على التوالي، وقيمة جهد اللوح الواحد 37.2V، فيصبح إجمالي جهد الألواح الكلية في حالة التوصيل بشكل متسلسل 37.2V * 3 = 111.6V ، فإن منظم الــ PWM  يستفيد 13.6Vمن قيمة جهد الألواح الكلية فقط. والباقي لا يمكن الاستفادة منه.

• يحتاج إلى كوابل ذات قطر أكبر بين الألواح الشمسية والمنظم.

للحفاظ على كفاءة المنظم، والاستفادة من جهد الألواح الكلي بشكل تقريبي، يجب توصيل الألواح الشمسية على التوازي، حتى نزيد من تيار الخرج لها. لأننا بهذه الطريقة نحافظ على نسبة كبيرة من الجهد والاستفادة أيضاً من تيار الخرج الكلي للألواح الشمسية، لكي يتم شحن البطاريات وتغذية أحمال أخرى تعمل على التيار المستمر(DC).

لكن العيب هنا أننا نحتاج إلى قطر أكبر كي يتحمل قيمة التيار الكلي الذي يخرج من الألواح الشمسية إلى منظم شحن الــ (PWM).

1. منظم شحن الــ MPPT: وهي اختصاراً لــ (Maximum Power Point Tracking)

يعد هذا النوع أفضل من منظم شحن الــ PWM. وهو جهاز إلكتروني يعمل على استقبال جهد الألواح الشمسية وتنظيمها ليتناسب مع جهد البطاريات وأحمال التيار المستمر.

مميزات منظم شحن الــ MPPT

1. الكفاءة العالية:

عند تركيب لوحين على التوالي، مع العلم أن قدرة اللوح الواحد 330W، وجهده 37.2V، وتيار 8.88A، فسيصبح الناتج الكلي للقدرة عند الجمع 660W، والجهد الكلي 74.4V، والتيار الكلي يبقى كما هو للوح الواحد 8.88A، لأنه موصل على التوالي.

ثم ربطه بمنظم الشحن، فأن المنظم يقوم بتقليل جهد الألواح من 74.4V إلى 26.7V، وبالتالي فإن الجهد الزائد يتحول إلى تيار كهربائي مستمر (DC)، وفي النهاية يقل الجهد ويزيد التيار حسب العلاقة التالية:

P = V * I 

حيث أن

P قدرة الألواح.

V جهد الألواح الذي تم تقليله في المنظم.

I تيار الألواح.

I = P \ V

I = 330W \ 26.7V = 12.36A

أي أن التيار زاد من 8.88A إلى 12.36A.

وهذا يعني أن كفاءة المنظم عالية جداً قد تصل إلى 99%.

• عند عملية شحن البطاريات، فإن منظم الــ MPPT لديه ميزة الشحن والإيقاف التدريجي:

حيث أن هذه الميزة تعمل على إطالة عمر البطاريات.

• يحتاج إلى كوابل ذات قطر أقل بين الألواح ومنظم الــ MPPT.
• يضمن عدم تدفق التيار العكسي من وإلى الألواح ليلاً.
• يحمي البطاريات من الشحن الزائد والتفريغ العميق لإطالة عمر البطارية.

سلبيات منظم شحن الــ MPPT

التكلفة العالية مقارنة مع منظم الــ PWM.

المراجع

• enerdrive