الطاقة الشمسية

لماذا يفضل منظم MPPT عن منظم PWM

لماذا يفضل منظم MPPT عن منظم PWM، عادة ما يتداول موضوع مهم حول أيهما أفضل نوع منظم من حيث العمل والكفاءة والأداء وغيره من المواصفات الأخرى التي تحدد جودة المنظم.

ومع التطور الكبير في مجال الطاقة الشمسية، بدأت الشركات الصانعة منذ مدة في تصنيع منظمات شحن نوع MPPT بدلاً من منظمات PWM، لكنّما زال النوع القديم (PWM) فعال ومتوفر حتى يومنا هذا.

منظمات الشحن

يستخدم منظم الشحن (بالإنجليزية: Charge Controller) أو ما يعرف بالمتحكم الشمسي في الأنظمة المستقلة عن شبكة الكهرباء.

يعمل منظم الشحن على تنظيم عمليتي الشحن والفتريغ للبطارية، وذلك لحمايتها من الشحن الزائد أو التفريغ الزائد، ولإطالة عمرها التشغيلي.

إضافة إلى أن منظم الشحن يتوفر به ست مداخل كالآتي: مدخلين للألواح الشمسية، ومدخلين للبطاريات ومدخلين آخرين لأحمال التيار المستمر (DC).

منظم الشحن نوع (PWM)

الأحرف (PWM) هي اختصاراً لـ “Pulse-Width Modulation”، وسمي بهذا الاسم لأنه يرسل التيار الكهربائي إلى البطارية على شكل نبضات كهربائية تسمى (Pluses).

ويقوم هذا النوع بتعديل عرض النبضات لتقليص الجهد القادم من الألواح الشمسية لتحويله إلى الجهد المناسب لشحن البطاريات، وهذا ما يتسبب في فقدان بعض الطاقة وتقليل كفاءة النظام، وهو ما يعيب هذا المنظم.

وترتبط قيمة الكفاءة الضائعة لهذا النوع من منظمات الشحن بالفرق بين قيم الجهد في الألواح الشمسية والبطاريات، لذلك يستخدم هذا النوع من المنظمات عندما يكون الفرق بين جهد الألواح والبطارية طفيفاً.

ومن ميزات منظم الشحن PWM بأن ثمنه رخيص مقارنة بالنوع MPPT ويمكن استخدامه في الأنظمة الصغيرة فقط.

منظمات الشحن نوع (MPPT)

الأحرف (MPPT) هي اختصاراً لـ “Maximum Power Point Tracking” وتعني تتبع نقطة الطاقة القصوى، وهي الأحدث تكنولوجيا من منظم PWM.

تعد هذه المنظمات الأعلى كفاءة في الأنظمة الشمسية، وسميت بـ MPPT مشيرة بذلك إلى طريقة عملها، وهي تتبع نقطة الطاقة القصوى في اللوح الشمسي.

وتعتمد مبدأ عمل هذه المنظمات على محولات تيار كهربائي (DC-DC) والتي يقوم فيها المنظم بتمرير التيار الكهربائي على شكل نبضات من الخلايا الشمسية إلى البطاريات بأفضل جهد كهربائي يمكن شحن البطاريات من خلاله.

وخلاصة القول أن منظم MPPT يعمل على استخلاص الطاقة العظمى الممكنة من الخلايا الشمسية، وذلك عن طريق تغير فرق الجهد حيث يعطي أعظم استطاعة خرج له. لذلك يفضل استخدامه في الأنظمة الكبيرة أو التي يزيد فرق الجهد الصادر من الخلايا الشمسية عن فرق الجهد الخاص بالبطاريات.

الفرق بين استغلالية منظم الشحن PWM و منظم MPPT
الفرق بين استغلالية منظم الشحن PWM و منظم MPPT

توضح الصورة أعلاه مقارنة مشكلة استخدام الألواح الشمسية ذات الجهد العالي على بطارية 12V دون منظم MPPT.

لماذا يفضل منظم MPPT عن منظم PW

منظم شحن نوع PWM

إذا تم تركيب لوح شمسي بقدرة 250 واط لهذا النوع من المنظمات، فما مقدار الطاقة التي يمكن أن يستغله المنظم علماً بأن جهد اللوح 32 فولت وتياره 7.8 أمبير، جهد النظام الشمسي 12V؟

القدرة = جهد النظام × تيار اللوح الشمسي

= 12 × 7.8

= 93.6 واط

لاحظ الطاقة التي يستغلها المنظم من اللوح قيمة منخفضة، أي إن الطاقة المفقودة تساوي 156.4 واط من إجمالي 250W.

نسبة الفقد = (الطاقة المفقودة ÷ قدرة اللوح الشمسي) × 100

= (156 ÷ 250) × 100

= 62.4%

أي إن نسبة الفقد الناتج عن هذا النوع من المنظم إذا تم تركيب لوح شمسي 250W يساوي 62.4%.

حيث يعمل هذا النوع من المنظمات على تخفيض الجهد مع ثبات قيمة تيار اللوح كما هو، وهذا عيب المنظم لأنه لا يستغل كامل طاقة اللوح الشمسي.

منظم شحن نوع PWM
منظم شحن نوع PWM

منظم شحن نوع MPPT

على نفس اللوح الشمسي أعلاه وجهد النظام، فإن التيار يزيد مع تقليل قيمة الجهد حَسَبَ العلاقة التالية:

التيار = (جهد اللوح ÷ جهد النظام) × تيار اللوح

= (32 × 12) × 7.8

= 20.8 أمبير

الطاقة المستفاد منها = التيار × جهد النظام

= 20.8 × 12

= 250 واط

من هذه العلاقات نلاحظ بأن منظم الشحن نوع MPPT يستغل كامل طاقة اللوح الشمسي دون فقد تقريباً، (أي نسبة الفقد = 0%).

منظم شحن نوع MPPT
منظم شحن نوع MPPT

المصادر والمراجع

فريق التحرير

فريق تحرير موقع فولتيات يضم عدة متخصصين في مجال الكهرباء على قدر من الكفاءة ويحملون شهادات علمية وخبرات عملية في المجال، وجدنا هنا لخدمتكم في أول موقع عربي متخصص في مجال الكهرباء بكافة فروعها وتطبيقاتها.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى