ماذا تحتاج من معرفة تركيب منظومة صغيرة أو كبيرة للطاقة الشمسية ؟

أولاً : تحديد ما الذي تريد تشغيلة بهذه المنظومة ؟

واعمل في الحسبان التالي:

استبعاد الاجهزة التي تستهلك قدرة عالية جدا مثل السخان الكهربائي والمكواه واجهزة الكمبيوتر المكتبية التي تستهلك أكثر من 200 وات (طبعا هذا للتوفير)
تغيير لمبات الاضاءة باللمبات المخصصة للطاقة الشمسية (LED) والتي تستهلك فقط من 5 او 7 او 9 او 12 او 18 وات فقط ويكون اضاءتها مثل اللمبات الكبيرة.
أحياناً ربما تحتاج تسليك منفصل عن التسليك الرسمي للمنزل/الشقة وذلك للحفاظ على عدم ضياع التيار وعدم القدرة علي التحكم بتشغيل الأجهزة.

ثانياً: معرفة أنواع التيار الكهربائي وهي:

تيار كهربائي متردد AC وهو التيار الذي نعرفه والموصل للمنزل من شركة / وزارة الكهرباء او من المولدات الكهربائية..
تيار كهربائي مستمر DC وهو التيار الذي سنحصل عليه من ألواح الطاقة الشمسية والذي نستطيع الاحتفاظ به عن طريق تخزينة في بطاريات التخزين
والذي سنحتاج لجهاز محول للتيار الكهربائي من تيار البطاريات الـ DC إلى التيار المتردد AC إلى اجهزتنا المنزلية وغالبا ما نحتاجه بفولتية 220 وفي بعض الدول 110 فولت.

ثالثا : تعلم كيف تحسب الاحتياجات

يجب ان تعرف ماهو (التيار) والذي يقاس (بالأمبير) ومعرفة فرق الجهد والذي يقاس (بالفولت) والقدرة والتي تقاس (بالوات)
والفرق بينها سواء كانت متردد او مستمر وكيفية حساب هذه القيم الثلاثة وهي كالتالي:

تحسب القدرة الكهربائية حسب قانون أوم:
حيث القدرة (بالوات) = فرق الجهد (الفولت) × التيار المار (الأمبير)
و التيار المار (الأمبير) = القدرة (بالوات) ÷ فرق الجهد (بالفولت)
و فرق الجهد (بالفولت) = القدرة (بالوات) ÷ التيار المار (الأمبير)

– طرق التوصيل للألواح والبطاريات:

توصيل الألواح الشمسية هي نفسها طرق توصيل البطاريات في الاخراج او الادخال للتيار
ولها أكثر من طريقة للتوصيل حسب طبيعة الإستخدام :

1) التوصيل على التوازي Parallel : وهي عن طريق توصيل البدايات مع البدايات والنهايات مع النهايات – موجب مع موجب وسالب مع سالب مثل السلم – من أجل الحفاظ على نفس الجهد ولكن مع جمع قيم التيارات المختلفة لجميع الخلايا الشمسية من أجل زيادة التيار الكلي وبالتالي رفع القدرة الكلية كالتالي

2) التوصيل على التوالي Series : وتتم عن طريق توصيل النهايات مع البدايات – موجب مع سالب وسالب مع موجب مثل القطار – من أجل الحفاظ على نفس التيار ولكن مع جمع قيم الجهود المختلفة لجميع الخلايا الشمسية من أجل رفع فرق الجهد الكلي كالتالي

(3) الدمج بين الطريقتان (توالي وتوازي)
وهي في الغالب الطريقة المستخدمة في المنظومات الضخمة للتمتع بكل ميزة موجودة في توصيل التوازي و التوالي من جمع قيم التيارات وجمع قيم الجهود للوصول لقيم عالية وشكلها كالتالي

مهم و بشكل بديهي يجب ان تلم به :

التيار الناتج عن البطاريات بعد توصيل البطاريات سواءاً علي التوالي او التوازلي للحصول علي تيار مستمر DC إما 12 أو 24
الألواح الشمسية يأتي فرق الجهد كتيار مستمر DC إما 12 أو 24
تنظيم الشحن من قبل الكنترولر او متحكم الشحن لكل ساعة يأتي بقياس DC ومنه تحدد انت كم فرق الجهد الذي يلتزم بها حال الشحن ويكون غالبا زيادة بدرجتين عن المطلوب.
التيار المستمر DC يحتوي على طرفي الشحن الموجب ويأتي بلون أحمر او برتقالي و السالب ويأتي بلون أسود او ازرق ويجب التقييد بربط كل طرف بمكانة المخصص مالم قد تحترق عليك الاجهزة او يسبب تماس قد يتلف ايضا الألواح او البطاريات
والتيار المنزلي المعروف AC لدينا من سابق ان لا يضره تغير اي قطب مكان الأخر كونه تيار متردد بالاساس..
في حالة أن اسلاك التوصيل تسخن بدرجة كبيرة يعني ان التيار المار (الأمبير) في هذا السلك اكبر من قطر السلك فلا يتحمل مرور هذا التيار مما بسبب تلف السلك واحتراقة او ضياع تيار في السلك بدون فائدة ..

مكونات منظومة الطاقة الشمسية :

معرفة القطع التي تحتاجها لعمل المنظومة صغيرة كانت او كبيرة مع العلم انه يستحسن ان تكون متوافقة مع بعض للحصول على نتائج ممتازة وعمر اطول وهي :

لوح شمسي ويأتي بقيم ثابته 50 وات

اولا: الفولت مثلا 12 فولت او 24 فولت أو 36 فولت أو غيره من القيم الاخرى أهمها ما سبق
ثانيا: كمية الوات مثلا 40 وات او 50 وات او 100 وات او 150 وات أو 200 او 250 او 300 وات .
ثالثا: كم يشحن هذا اللوح أمبير في الساعة

كيبل توصيل ذو جودة نحاسية عالية من الافضل وأيضا يحسب كم ملم بحسب حجم اللوح والمسافة وهناك برامج لهذا الحساب .
بطارية تخزين الطاقة من اللوح وهذه تأخذها حسب الاحتياج وتأتي بفولتيات مختلفة مثل 2 فولت او 6 فولت او 12 فولت او 24 فولت هذه اهم الفولت المطلوبة ويمكن جمع اكثر من بطارية علي التوالي او التوازي لتكوين سعة معينة ولابد ما تغطي كمية مناسبة من االشحن اليومي من اللوح
منظم الشحن (كنترولر) لتنظيم عملية الشحن من اللوح للبطارية وهذا يأتي بأحجام وهي كمية استقبال الشحن لكل ساعة من الألواح يقاس بالأمبير والفولت ويحدد على أعلى قيمة من المتاحة في الألواح وفائدته للحفاظ على البطارية من التلف بخفض فولتية الشحن وتنظيم التيار الداخل للبطارية والتحكم بمقدارها ..
جهاز انفرتر لتحويل الطاقة من تيار مستمر لتيار متردد وتوصيله بالمنزل او الشقة ويكون حسب احتياجك من وات لتشغيل اجهزتك سنأخذ مثال على ذلك.

اسئلة مهمة وشائعة :

هل يمكن استخدام بطارية السيارة لتخزين الطاقة الشمسية؟

في الحقيقة وبكل تأكيد لا وحتي لو أخبرك أحدهم انها ستعمل فعليك ان تعرف جيدا ان عمل البطارية لفترة مؤقتة ليس معناه نجاحها في العمل فان بطارية السيارة لو استخدمتها في نظام شمسي ستفسد بعد فترة قصير جدا ثم انها لن تستطيع تلبية احتياجك من الكهرباء لفترة طويلة اثناء غياب الشمس.
بطاريات السيارات مصممة لكي تعطيك كمية كبيرة من الشحنة الكهربية في فترة قصيرة وهي فترة بداية دوران المحرك ثم باقي الوقت يتم شحنها عن طريق الدينامو في السيارة. علي عكس بطاريات الطاقة الشمسية التي هي مصممة لكي يتم شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم تقوم بتفريغ شحنتها طوال الليل. وفي الحقيقة بطاريات الطاقة الشمسية هي ما يسميه المتخصصون Deep cycle batteries او بطاريات دورة الشحن العميقة .

بطاريات دورة الشحن العميق (بطاريات الطاقة الشمسية)

بطاريات الشحن العميق تستخدم في انظمة الطاقة الشمسية الغير متصلة وكذلك انظمة طاقة الرياح وتطبيقات صناعية وبحرية متعددة. و بطاريات الطاقة الشمسية هي من هذا النوع حيث ان هذه البطاريات تسطيع ان تقوم بعملية الشحن في وقت طويل وبتيار منخفض وكذلك تستطيع تفريغ الشحنة في وقت طويل. كما ان كفاءة الشحن والتفريغ بها قد تصل الي 90% او حتي 95% وهذا رقم كبير جدا ويجعلها مميزة.
ويعتبر الفرق العملي ما بين بطاريات دورة الشحن العميق الحقيقية ( بطاريات الطاقة الشمسية ) و بطاريات الشحن العميق ( للأغراض الملاحية وفي عربات الجولف ) و البطاريات العادية ( بطاريات السيارات )
هو ان بطاريات الشحن العميق الحقيقية ( بطاريات الطاقة الشمسية ) تستطيع ان تتحمل ان تفرغ شحنتها كاملة دون ان تتلف 1200 مرة . أما بطاريات الشحن العميق للأغراض الملاحية وفي عربات الجولف فتستطيع ان تقوم ما بين 200 الي 300 مرة من تفريغ شحنتها كاملة دون ان تتلف. أما بطارية السيارة العادية فقد تتحمل ذلك ما بين 50 الي 100 مرة.
بطاريات الطاقة الشمسية هي بطارية شحن عميق حقيقية ويميزها ان حجم وسمك صفائح الرصاص التي بداخلها كبير حتي يتحمل الحمل الواقع عليها اثناء الشحن الكامل أو التفريغ الكامل. وهذا ما يرفع ثمنها نظرا لأن الرصاص سعره مرتفع.

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية :

في الواقع يوجد نوعين رئيسيين من بطاريات الطاقة الشمسية وهما :

بطاريات الرصاص المغمورة FLA Flooded Lead Acid
بطاريات الرصاص الغير مغمورة VRLA Valve Regulated Lead Acid

بالنسبة لبطاريات الرصاص المغمورة FLA

كما هو واضح من اسمها فالواح الرصاص بها تكون مغمورة تماما بسائل قابل للتأين الكهربي. وعليك جيدا ان تأخذ في اعتبارك ان هذا النوع اثناء عمله يقوم باطلاق غاز الهيدروجين القابل للانفجار فعليك ان تكون حذر جدا الا يتواجد بجانبها اي نوع من اللهب او الشرارة اثناء عملها.

أما بالنسبة لبطاريات الرصاص الغير مغمورة VRLA

فهي تقريبا لا تحتاج الي صيانة كما انها تطلق كمية مهملة من غاز الهيدروجين ما يجعلها اسهل في النقل وفي التركيب ولا يعتبر التعامل معها فيه شيء من الخطورة.
وهذا النوع يوجد منه ثلاثة انواع رئيسية وهم Wet أو AGM أو Gel .

ال Wet يستطيع ان يقوم بعمل ما يقرب من 500 عملية تفريغ عميقة لما يقرب من 80% من شحنته وهو اصلا مصمم لاأغراض ملاحية ولكن يمكن استخدامه في انظمة الطاقة الشمسية وهو يعتبر حل مثالي واقتصادي اذا كنت تبحث عن التوفير.
اما ال AGM فهو أختصار Absorbed Glass Mat وهو يعني السائل القابل للتأين الكهربي تم امتصاصه في حصيرة اسفنجية.
وبالنسبة لل Gel فهو من اسمه واضح ان السائل تم تحويله الي ما يشبه الجيلي اي انه اصبح أقل ميوعة وأكثر تماسك.

فكلا النوعين سواء AGM أو Gel هما جيدان جدا ويمكن ان يعملوا في اي ظرف .

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية من حيث شكل شرائح الرصاص

بكل بساطة هناك نوعين من بطاريات الطاقة الشمسية اعتمادا علي التقسيم من حيث شكل شرائح الرصاص فهما نوعين :

شرائح مسطحة ( Flat Plates ) وهو يكون فيه الواح الرصاص علي شكل شرائح متراصة وعمرها الافتراضي يكون ما بين 10 الي 12 سنة.
الواح اسطوانية الشكل ( Tubular plate ) وتكون فيه الرصاص علي شكل اسطوانات متداخلة وعمرها الافتراضي يكون ما بين 20 الي 25 سنة.

ويمكن التمييز بين النوعين بمجرد النظر حيث انك ستجد البطاريات ذات الالواح الاسطوانية أطول من الأخري ذات الالواح المسطحة بشكل ملحوظ.

تم اعدادة خصيصا لمجلة توب ماكس تكنولوجي
م / فهد حسان

م / محمد الكهالي