اختيار جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية: شرح العوامل والأنواع الرئيسية

في الأنظمة المرتبطة بالشبكة، لا تكون أجهزة التحكم بالشحن ضرورية، حيث يرسل العاكس الطاقة الزائدة إلى الشبكة تلقائيًا. يمكن أن تتراوح تكلفة وحدة التحكم بالشحن الشمسي من حوالي 20 دولارًا إلى 500 دولار، ولكن ضع في اعتبارك أن النظام خارج الشبكة لديه تكلفة إجمالية أعلى بشكل عام من النظام المتصل بالشبكة. سيتم إعلامك ما إذا كنت بحاجة إلى واحدة من أفضل شركات الطاقة الشمسية وسيتم إعداد كل شيء بشكل صحيح.

لا يوجد جهاز يتحكم في عملية الشحن إذا قمت بتوصيل البطارية مباشرة بالألواح الشمسية الخاصة بك. في هذه الحالة، من المرجح أن تتضرر بطاريتك بسبب الجهد الزائد والتيار. تخدم وحدات التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية ومنظمات الطاقة الشمسية ثلاثة أغراض رئيسية:

وحدات التحكم بالشحن هي في الأساس أجهزة شحن بطاريات ذكية. إنها مهمة عند شحن البطارية باستخدام الألواح الشمسية. يختلف جهدها وإخراجها الحالي اعتمادًا على كمية ضوء الشمس.

 

• إطفاء البطارية عندما تصل إلى جهد منخفض للغاية
• منع التيار العكسي من البطارية إلى الألواح الشمسية عندما لا تقوم بتوليد الطاقة
• خفض جهد الشحن عند ارتفاع درجة حرارة البطارية

 

متى أحتاج إلى جهاز التحكم بالشحن الشمسي؟

  لا يمكن التحكم في عملية الشحن إذا كان نظام الألواح الشمسية الخاص بك لا يتضمن بطاريات.

في نظام البطاريات الشمسية، يعمل العاكس كجهاز تحكم بالشحن. بمجرد شحن البطارية بالكامل، يمكن إرسال الطاقة الزائدة إلى الشبكة.

بناءً على نوع العاكس، يمكن تكوين نظام الطاقة الشمسية مع بنك البطارية بشكل مختلف. يمكنك استخدام عاكس هجين، والذي يتصل بالألواح الشمسية والبطاريات في وقت واحد، أو يمكنك الحصول على عاكس شمسي منفصل وعاكس بطارية. يحتوي العاكس على وظيفة مدمجة للتحكم في الشحن، لذلك ليست هناك حاجة إلى شاحن منفصل في كلتا الحالتين.

هناك نوعان رئيسيان من وحدات التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية: وحدات التحكم في تعديل عرض النبض (PWM) وأجهزة التحكم في تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT).

تعد وحدات التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية المزودة بـ PWM أبسط وأقل تكلفة ولكنها أقل كفاءة. يمكن لوحدة التحكم توفير كميات صغيرة من الطاقة للحفاظ على امتلاء البطارية من خلال توفير كميات صغيرة من الطاقة بمجرد وصول البطارية إلى 100% من الشحن. بمجرد وصول البطارية إلى 100% من الشحن، يمكن لوحدة التحكم تقليل خرج التيار تدريجيًا.
على سبيل المثال، إذا كنت تريد شحن بطارية 12 فولت باستخدام وحدة تحكم الشحن PWM، فأنت بحاجة إلى وحدات كهروضوئية مصنفة بـ 12 فولت.
عادةً ما تتكلف وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية PWM ما بين 15 إلى 125 دولارًا، اعتمادًا على القوة الكهربائية والتيار المقنن.وحدات تحكم PWMلديها كفاءة نموذجية أقل من 80٪.

انجهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية MPPT، المعروف أيضًا باسم المحول الذكي من DC إلى DC، يمكنه مطابقة نظام البطارية مع الألواح الشمسية ذات الجهد العالي.
من أجل تحقيق أقصى قدر من الطاقة المولدة من الألواح الشمسية الخاصة بك، تحتاج إلى وحدة تحكم الشحن MPPT.
وفي الوقت نفسه، تحافظ وحدة التحكم على جهد شحن مناسب لنظام البطارية.
وفقًا لـ EnergySage، يمكنك أن تتوقع دفع ما بين 28 دولارًا و324 دولارًا مقابل وحدة التحكم بالشحن الشمسي MPPT. ومع ذلك، يمكن أن تصل أفضل وحدات التحكم MPPT إلى مستوى كفاءة يزيد عن 95% اعتمادًا على الطراز.
سأعطيك مثالا على مصفوفة شمسية تعمل بجهد 36 فولت و 10 أمبير أي ما يعادل 360 واط من الطاقة. لا يمكن استخدام خرج الطاقة هذا من وحدة التحكم بالشحن PWM لشحن بطارية 12 فولت. نتيجة لوحدة التحكم بالشحن MPPT، من الممكن خفض الجهد إلى 12 فولت مع زيادة التيار إلى 40 أمبير، مما يجعل من الممكن شحن البطارية.

تحتاج إلى مراجعة المواصفات الفنية لجهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية بعناية قبل إجراء عملية الشراء. إذا كان هناك عدم تطابق بين جهاز التحكم في الشحن الخاص بك واللوحة الشمسية والبطارية، فلن تتمكن من تشغيل النظام الخاص بك، وقد تتسبب في تلف المكونات.

يجب أن تكون وحدة التحكم في الشحن التي تستخدمها متوافقة مع جهد الخرج الذي توفره الألواح الشمسية وجهد الإدخال الذي تتطلبه البطارية. هذه الفولتية متكافئة عند استخدام وحدة تحكم PWM، ولكن يمكن أن يكون جهد اللوحة الشمسية أعلى عند استخدام وحدة تحكم MPPT.

يجب أن يكون هناك أيضًا توافق حالي بين المكونات في أي نظام كهربائي. إذا كان نظام البطارية الخاص بك يبلغ الحد الأقصى للتيار 30 أمبير، فيجب ألا يتجاوز جهاز التحكم في الشحن هذا التيار، ويجب أن تكون المجموعة الشمسية الخاصة بك قادرة على التعامل مع الحد الأقصى للتيار. يجب ألا تستخدم جهاز التحكم بالشحن بقدرة 40 أمبير إذا كان نظام البطارية الخاص بك يبلغ الحد الأقصى للتيار 30 أمبير.

التحكم في تحميل التحويل

غالبًا ما يتم استخدام حمل التحويل مع وحدات التحكم في الشحن لأنظمة الطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية وتوربينات الرياح للتخلص من الطاقة الزائدة بمجرد شحن البطاريات بالكامل.

إذا كنت تبحث عن جهاز تحكم بالشحن يمكنه عرض ظروف التشغيل الخاصة به، فيجب عليك البحث عن جهاز يتضمن شاشة LCD أو وحدة بلوتوث تسمح بالمراقبة عبر الهاتف الذكي.

تعويض درجة الحرارة

يمكن أن تتلف البطاريات بسبب درجات الحرارة المرتفعة، لكن أفضل وحدات التحكم في الشحن مزودة بميزة تعويض درجة الحرارة التي تقلل جهد الشحن حسب الضرورة لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

كفاءة

من أجل تحديد مقدار الطاقة الشمسية التي يتم تحويلها إلى شحن بطارية، تعد كفاءة وحدة التحكم في الشحن مقياسًا مهمًا. عادةً ما تكون وحدات التحكم في الشحن PWM أقل كفاءة من وحدات التحكم في الشحن MPPT، ولكنها أيضًا أقل تكلفة. يمكن لوحدات التحكم بالشحن MPPT تحقيق كفاءة شحن تزيد عن 95%، ولكنها أكثر تكلفة.

يكلف
تعد وحدة التحكم بالشحن الشمسي واحدة من أرخص مكونات النظام الشمسي خارج الشبكة. أنها ليست مكلفة للغاية من تلقاء نفسها. قد تكلف وحدة التحكم MPPT الجيدة بضع مئات من الدولارات فقط. ومع ذلك، فإن النظام خارج الشبكة يكلف عادة أكثر بكثير من النظام المتصل بالشبكة، ربما بعشرات الآلاف من الدولارات.