كابلات الطاقة الشمسية، تعتبر كابلات الطاقة الشمسية من أهم أجزاء النظام الشمسي والتي تعمل على توصيل الطاقة الكهربائية بين مكونات النظام الشمسي.
قد يكتفي البعض عند حساب مقطع كابلات الطاقة الشمسية بجدول يوضح به السعة الأمبيرية للكابل فقط، وهذا اعتقاد خاطئ دون اللجوء لأهم العوامل وهي طول الكابل ودرجة الحرارة المحيطة وإضافة معامل أمان. لذا يجب الحرص على أخذ كافة الاحتياطات والحسابات الدقيقة بالاعتماد على معلومات المصنعة للكابل المراد تمديده.
تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة طريقة حساب مقطع كابلات الطاقة الشمسية الصحيحة.
اقرأ أيضاً: حساب عدد ألواح وبطاريات النظام الشمسي
أهمية كابلات الطاقة الشمسية
تكمن أهمية كابلات الطاقة الشمسية بنقل الطاقة الشمسية بين أجزاء النظام الشمسي، حيث تتوفر في السوق كابلات خاصة للطاقة الشمسية مصنوع من شعيرات نحاسية مقصدر (Tinned Copper) وعازل حراري مقاوم للماء طبقاً للمواصفات القياسية العالمية.
خطوات حساب مقطع كابلات الطاقة الشمسية
- تحديد شدة التيار المار به: أول خطوة يجب إيجادها، حيث يتم معرفة قيمة التيار الكلي للألواح الشمسية من خلال قيمة الموجودة في مواصفات اللوح الشمسي، ومن ثم معرفة عدد الألواح أو المصفوفات الموصلة على التوازي وضربها في قيمة باستخدام العلاقة الحسابية التالية:
عند وجود أكثر من مصفوفة شمسية على التوالي فإن:
شدة التيار = عدد المصفوفات على التوازي x
- حساب مقطع السلك باستخدام إحدى المعادلات التالية:
- مساحة مقطع كابل التيار المستمر (DC):
= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop% x V
- مساحة مقطع كابل التيار المتردد (1Ph / AC):
= (1.4 x L x I x P / (Voltage drop % x V
- مساحة مقطع كابل التيار المتردد (3Ph / AC):
(1.4 x x L x I x P / (Voltage drop % x V
حيث أن:
I = شدة التيار بالأمبير.
P = رقم ثابت القيمة يساوي 0.01724 للنحاس و0.0277 للألومنيوم.
V = الجهد الكهربي.
L = طول الكابل.
اختيار مقطع سلك مناسب للتيار المستمر
إذا كان جهد الألواح الشمسية 80V وتياره 18A وطوله 28 متر ونوعه نحاس ونسبة الهبوط في الجهد المسموح به 2%، أوجد مقطع السلك المناسب للتوصيل
مقطع سلك التيار المستمر المناسب بوحدة ( )
= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop% x V
= (1.4 x 2 x 28 x 18 x 0.01724 / (0.02 x 80 = 15.2
أقرب مقطع متوفر في الأسواق هو 16mm
حساب مقطع السلك بين الخلايا ومنظم الشحن
لكي يتم حساب المقطع المناسب يجب معرفة التالي:
- جهد الألواح الكلية.
- أمبير الألواح الكلية.
- المسافة بين الألواح ومنظم الشحن.
ملاحظة هامة:
يفضل وضع منظم الشحن والانفرتر والبطاريات بالقرب من مكان الألواح الشمسية لتقليل طول الكابل وبالتالي تقل مقطع الكابل والتكلفة.
لنفرض بأن نظام شمسي يحتوي على 6 ألواح بقدرة 250W للوح الواحد، والقدرة الإجمالية لجميع الألواح 1500W، تم توصيل كل لوحين على التوالي للحصول على مصفوفة String، وتم توصيل ثلاث مصفوفات على التوازي، والمسافة بين الألواح ومنظم الشحن 5 متر، والفاقد المسموح به 2%، والسلك المستخدم للتوصيل نحاسي. اوجد مقطع الكابل المناسب للتوصيل بين الألواح والمنظم.
أولاً: نوجد أجمالي فولتية الألواح الشمسية الموصلة على التوالي = فولت اللوح الواحد ( Vmp) x عدد الألواح الموصلة على التولي
=30.2 x 2 = 60.4V
ثانياً: نوجد أجمالي الأمبير لجميع المصفوفات الموصلة توازي = أمبير اللوح الواحد (Imp ) x عدد المصفوفات الموصلة توازي
= 8.13 x 3 = 24.4A
ثالثاً: نوجد مساحة مقطع السلك (الكابل) المناسب بوحدة mm2
= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop%x V
= (1.4 x 2 x 5 x 24.4 x 0.01724 / (0.02 x 60.4= 3.25 mm2
أقرب مقطع متوفر في الأسواق هو 4mm
حساب مقطع السلك بين البطاريات ومنظم الشحن
يفضل دائماً أن يكون الكابل بين البطاريات ومنظم الشحن سميك نظراً لأن قيمة فولتية البطارية منخفض، يوفر منظم الشحن بعض المعلومات في مرجع الاستخدام عن أقصى أمبير وجهد البطاريات كما هو موضح في الصورة التالية.
من خلال الجدول نأخذ القيم المناسب لنظامنا وهي كالتالي:
- الجهد 24 فولت.
- أقصى تيار 94 أمبير.
- السلك المستخدم نحاسي.
- طول المسافة بين منظم الشحن البطاريات 2 متر، ويفضل ألا يزيد عن 4 متر للتوفير في مقطع السلك.
- الفاقد المقبول في الفولت 2%.
مساحة مقطع السلك (الكابل) المناسب بوحدة mm2
= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop%x V
= (1.4 x 2 x 2 x 94 x 0.01724 / (0.02 % x 24
= 18.9 mm
أقرب مقطع متوفر في الأسواق هو 25mm
ملاحظة: يتم اختيار الكابل المناسب بين المنظم والبطاريات بناءً على فولتية النظام وتيار الأحمال الكلية والمسافة بين المنظم والبطاريات وتيار الشحن والفقد في الجهد.
حساب مقطع السلك بين البطاريات والانفرتر
اليوم ومع التقدم في تطوير أنظمة الطاقة الشمسية أصبح أغلب الانفرترات ومنظم الشحن مدمجين بجهاز واحد للتوفير في المساحة ولتسهيل التوصيل، أما أذا كان عند منظم شحن منفصل عن الانفرتر، يتم الحسابات بنفس خطوات حساب مقطع السلك بين البطاريات ومنظم الشحن.
مواصفات كابلات الطاقة الشمسية
يوجد نوع خاص من كابلات مناسب للنظام الشمسي معتمد من TUV وUL للحصول على مدى طويل دون التعرض لأي مشاكل ناتج عن العوامل الجوية شديدة البرودة أو الحرارة.
إن الفرق بين كابلات الطاقة الشمسية والكابلات العادية المتوفرة في الأسواق هو أن كابلات الطاقة الشمسية مصممة ومعزولة بطبقتين من المواد العازلة الخالية من ال PVC بغرض توفير الحماية على المدي الطويل، وهناك عدة شروط أو إرشادات يجب اخذها في عين الاعتبار وهي:
- يجب توصيل القطب الموجب للبطارية بكابل لون أحمر، بينما القطب السالب للبطارية بكابل لون اسود.
- قالب الكابل النحاسي ممكن أن يكون صلب أو شعيرات، ويفضل دائماً استخدام نوع الشعيري نظراً لمرونتها وتوصيلها الممتاز.
- أن يتحمل الكابل درجات الحرارة العالية والمنخفضة (ما بين -40-120 درجة مئوية).
- أن يكون مقاوم للأشعة فوق البنفسجية.
- انخفاض دخان الانبعاثات والتآكل أثناء الحريق.
المصادر والمراجع
- فولتيات ومواقع أخرى.
شرح ممتاز ووافي جزاكم الله خير
في المثال الاخر حساب مقطع السلك بين الخلايا والمنظم الفاقد المسموح به 3% حسب ما مذكور بالنص بينما تم حل المثال على اساس 0.02
تم التصحيح
اعتمد على نسبة الفقد 2% كما هو موضح في الحل، شكراً جزيلاً لك على التواجد والتعليق
أشكركم وأرجو الإجابة على السؤال التالي : هل يجوز تركيب الأجهزة الكهربائية في غرفة البطاريات ؟
أهلاً بك فايز الخطيب
يعتمد ذلك على نوع الجهاز، إذا كان الجهاز يولد حرارة زائدة لا انصح بوضعه في غرفة البطاريات وكذلك الأجهزة التي تسبب الرطوبة. ولكن يمكن وضع أجهزة الانفرترات بداخل غرفة البطاريات بهدف تقليل المسافة بين البطاريات والانفرترات.
السلام عليكم
هل يتأثر السلك بين الألواح والمنظم إذا كان معرض مباشرة للشمس
لأن لدي مشكلة حالياً بأن الإمبير منخفض جداً لا يتجاوز 8 إمبير مع إن المفروض بأنه يعطيني 18 إمبير لأن لدي 4 ألواح كل لوح 180 وات موصل كل 2 توالي ومجموعتين توازي جهد كل لوح 18.9 والتيار من كل لوح 9.525
يفضل وضع السلك أو الكابل داخل خرطوم للحماية من تعرضه المباشر لأشعة الشمس، والقيمة 18 أمبير هي القيمة النظرية ولكن من الناحية العملية قد تكون أقل ولكن ليس 8 أمبير كما قلت، والأمبير يتضح مع مقدار السحب، هل البطاريات تشحن وتشغل أحمال أم لا؟
فإذا كانت البطارية فارغة وأثناء شحنها أثناء وجود شمس وكانت قيمة الأمبير أقل من 8 أمبير فستكون هناك مشكلة وعليك بتفحص توصيلات الألواح وفحص خرج تيار الألواح DC بواسطة جهاز الكلامب ميتر للتأكد من تيار الألواح بالتزامن مع تشغيل عدة أحمال وشحن البطاريات.
أزلت الأحمال أثناء النهار حتى أقوم بشحن البطاريات ولكن المشكلة بأن فولتية البطاريات لم تتجاوز 25.4 والتيار لم يتجاوز 8 إمبير
تأكد من ربط الألواح، وتأكد أيضاً من إعدادات المنظم من حيث جهد الشحن وتيار الشحن.
سؤال: كم عدد البطاريات التي عندك وما سعة البطارية وما التوصيل المعتمد لديك؟ بما أنك تقول 25.4 فولت فهذا يعني أن النظام 24 فولت ويجب أن تكون البطاريتين متصلتين على التوالي.
وما معدل وجود الشمس خلال فترة النهار وهل يوجد ظل على الألواح؟ هذه الأسئلة مرتبطة في تحديد مشكلتك؟ وفي حال كان النظام سليم من حيث ربط الألواح والبطايات؟ يبقى الشيء الوحيد هي ضبط إعدادات منظم الشحن.
أهلاً أخي صلاح لدي بطاريتين سعة كل بطارية 200 إمبير النوع جل صار لها تقريباً سنة أنا في الكويت والشمس تشرق الساعة 5 وتغرب الساعة 6.30 ولكن شدة الاشعاع الشمسي تقريباً 9 ساعات ولا يوجد ظل نهائياً على الألواح النظام كان يعمل بدون مشاكل من سنة ولكن الآن حصلت المشكلة
الأحمال تقريباً في النهار 7 إمبير طبعاً على نظام 24 وبالمساء تقريباً 4 إمبير
بما أن النظام كان شغال 100% وانخفضت استطاعة الألواح النصف وأقل، فهذا على الأكيد الخلل من الألواح لأنه هو المسؤول عن توفير الطاقة اللازمة.
فحصت الألوح كل لوح على حدة بالأفوميتر وهي تعمل بكفاءة حيث تعطي 22 فولت و 8 أمبير الساعة 9 صباحاً أعتقد بأن المشكلة بالأسلاك من الألواح إلى المنظم لأنني قمت بتغيير المنظم فعمل بكفاءة في أول 10 ثواني ثم إنخفض
قم بعمل الفحص التتبعي أي أفحص كل لوحين متصلين على التوالي يجب أن تعطيك 37.8 فولت، ومن ثم وصل جميع الألواح كما كان (توالي توازي) وافحص الجهد الكلي من الكابل الرئيسي (الموجب والسالب).
ما المسافة بين الألواح والمنظم وما قطر الكابل؟
هو صحيح أن طول الكابل وقطره يؤثران على هبوط الجهد والتيار، ولكن أنت قلت أن النظام كان يعمل بكفاءة والآن لا يعمل بكفاءة من دون أي تغيير بالنظام؟
ممكن أن يكون قطع في توصيله الألواح لأنه إذا قمت بفصل لوح واحد فقط ستنخفض قيمة التيار إلى النصف وكأن الذي يعمل لوحين فقط وليست أربعة ألواح؟ لذلك أفحص الألواح وهما متصلين، وتأكد من التوصيل السليم للألواح والكابل الرئيسي الذاهب إلى المنظم.
وصلت كل لوحين توالي وأعطاني 44 فولت كل لوحين
المشكلة بأن المنظم لا يستقبل من الألواح أكثر من 26 فولت لذلك البطارية لا تشحن بأكثر من 26 فولت
أما طول السلك هو 12 متر وحجمه 10 ملم
أولاً: حجم السلك والطول مناسبين.
ثانياً: الفولتية أيضاً تمام لا يوجد مشكلة في توصيل التوالي.
اعد ضبط جهد شحن البطاريات بما يتوافق مع بيانات البطارية، وكذلك جهد التعويم، وتيار الشحن.
أهلاً أخوي صلاح
أنا مبرمج المنظم على بطارية ( جل ) أي إن إعدادات المنظم مبرمجة مسبقاً
وجدت المشكلة
إستبدلت بعض الكنكترات تحت الألواح والنظام يعمل الآن على إكمل وجه
الظاهر الحرارة العالية أثرت عليهم