الطاقة الشمسية من أمثلة الطاقة النظيفة المتجددة التي تستخدم في مجال إنتاج الكهرباء عن طريق عمل نظام شمسي، حيث يقوم بعض الأشخاص عمل نظام شمسي فوق منازلهم بالتعاون مع الشركات المختصة بذلك لتوليد الكهرباء اللازمة للمنزل، وكذلك التربح عن طريق بيع هذه الكهرباء للشركات الموزعة للكهرباء.

ولعل أهم مكونات النظام الشمسي هو لوحة الطاقة الشمسية حيث تعتبر المكون الرئيسي لتوليد الكهرباء، ولمعرفة أنواع ألواح الطاقة الشمسية وكيفية توصيلها لابد من قراءة مقالنا هذا أو التواصل معنا عن طريق موقع كليماتك.

مواصفات الألواح الشمسية

• تصنع لوحة الطاقة الشمسية من مواد شبه موصلة مثل السيليكون الذي يعمل على امتصاص أشعة الشمس.
• كما يمتاز السيليكون بلمعانه الشديد حيث يتم طلاءه بمادة مضادة للإنعكاس لمنع انعكاس الفوتونات بعيدًا عن الخلايا.
• وبالتالي الاستفادة منها، كما يمكنك حماية مادة السيليكون من الخدش أو تعرضها للتلف بفعل العوامل الخارجية عن طريق وضع لوح زجاجي فوق لوحة الطاقة الشمسية من الأعلى.
• تتكون لوحة الطاقة الشمسية من مجموعة من خلايا PV cells المتصلة بإطار واحد ومتصلة مع بعضها البعض باستخدام الوصلات.
• ويكون مقاس اللوحة الواحدة القياسي 15.6 cm * 15.6 cm.
• تحتوي الألواح ذات قدرة تتراوح بين 255 – 285  وات على 60 خلية (6 * 10) ومقاسها 99cm * 164cm.
• كما تحتوي الألواح ذات قدرة تتراوح بين 315 – 335  وات على 72 خلية (6 * 12) ومقاسها 196cm * 99cm.
• وفي حالة تجميع الألواح مع بعضها في منظومة شمسية يطلق عليها اسم مصفوفة شمسية.

أنواع ألواح الطاقة الشمسية

يتوافر في السوق ثلاثة أنواع من لوحة الطاقة الشمسية وهي:-

الألواح الأحادية Mono Crystalline Silicon

• تتميز الألواح الأحادية بمنظرها المتناسق الذي يدل على نقاء كريستالات السيليكون المكونة منها لوحة الطاقة الشمسية الأحادية.
• وهذه الألواح عبارة عن سبائك من السيليكون .
• تم تقطيعها إلى شرائح حيث تتمكن من رؤية حواف الخلايا نتيجة لعدم تلاصقها مما يعطي الألواح الأحادية مظهرها المتميز.
• كما تعطي هذه الألواح درجة كفاءة تصل إلى 22.5% في المعمل.
• ولكن الخلايا المنتشرة في السوق منذ عام 2017 درجة كفائتها الفعلية لا تتعدي 17.5%.
• لذلك فإن عمرها الافتراضي 25 سنة أو أكثر, وتعتبر أغلى الألواح الشمسية سعرًا.

الألواح متعددة الكريستالات  Poly Crystalline Silicon

• تختلف لوحة الطاقة الشمسية متعددة الكريستالات عن لوحة الطاقة الشمسية الأحادية في أن اللوحة المتعددة عبارة عن مربعات متراصة لا تستطيع تحديد حواف كل خلية بها.
• كما أنها تعمل بكفاءة تصل إلى 16.9% .
• وكذلك عمرها الافتراضي عبارة عن 25 عام أو أكثر وتتميز بانخفاض سعرها عن الألواح الشمسية الأحادية.
• ولكن ما يعيبها هو عدم تمتعها بمظهر جماليًا كما هو الحال في لوحة الطاقة الشمسية الأحادية ذو اللون الأزرق الانسيابي.
• ولكن هذا العيب لا يشغل اهتمام الكثير من مستخدمي الألواح متعددة الكريستالات.

الألواح الشمسية الرقيقة Thin Film

• تتميز لوحة الطاقة الشمسية الرقيقة والانسيابية بأنها تأخذ نفس شكل السطح الذي توضع عليه.
• وتصلح للعديد من التطبيقات كأسطح المراكب وسيارات النقل, ويعيبها أنها أقل الأنواع من حيث الكفاءة فلا تزيد كفاءة توصيلها عن 12%.
• وكذلك عمرها الافتراضي قصير مقارنة بالأنواع الأخرى حيث لا يتعدى عمرها الافتراضي 15 سنة.
• وهي من أغلى الأنواع في الثمن في حالة وضع عمرها الافتراضي في معادلة الثمن.
• كما يسعي المصممون لهذا النوع من الألواح لتطويره نظرًا لأن له انسيابية كما أنه قليل السمك وخفيف الوزن.

الفرق بين الألواح الـPoly والألواح الـMono

• يعد الفرق الوحيد بين النوعين هو أن لوحة الطاقة الشمسية الـMono أغلى في السعر وأجمل في المنظر من لوحة الطاقة الشمسية الـPoly.
• واستخدام أحد النوعين يعتمد في الاأساس عليك فإن كنت تقوم بتنفيذ مشروع لمؤسسة معينة وتريد الحصول على شهادة “مبنى صديق للبيئة”.
• وعمل دعاية لذلك فلا بد من استخدام لوحة الطاقة الشمسية من النوع الـMon.
• أما إذا كنت تريد إنشاء محطة لضخ مياه جوفية مثلا فلا داعي للتكلفة العالية فيكون الافضل لك أن تستخدم لوحة الطاقة الشمسية من النوع الـPoly.

 

لوحة الطاقة الشمسية وكيفية توصيل مصفوفة الألواح الشمسية:

توصيل مصفوفة الألواح الشمسية

• تتكون المصفوفة من عدة ألواح شمسية يتم توصيلها مع بعضها على التوازي أو التوالى لتحقيق التيار والجهد اللازم لعمل النظام.
• فعند التوصيل على التوالى يتضاعف الجهد ويظل التيار ثابت أما عند التوصيل على التوازي فيضل الجهد ثابت ويتضاعف التيار.
• والجدير بالذكر أن الطاقة الإجمالية للألواح تظل ثابت لا تتغير سواء في حالة التوصيل على التوالي أو التوصيل على التوازي أو التوصيل المزدوج لهما.
• فمثلًا في حالة توصيل 10 ألواح وكانت قدرة اللوح على التوصيل عبارة عن 250 وات.
• فإن الطاقة الإجمالية تساوي 2500 وات مهما كانت الطريقة التي تم توصيل بها الألواح مع بعضها البعض.
• يفضل أن تكون جميع ألواح الطاقة الشمسية من نفس النوع والحالة والقدرة.
• وذلك لضمان سلامة المصفوفة وتحسين أداءها، وتنقسم طرق توصيل المصفوفة إلى ثلاثة أقسام وهي:-

توصيل المصفوفة على التوالي Series

• يتم ربط الموجب من اللوح بالسالب من اللوح المقابل فنجد في جميع الألواح أن الكابل الخلفي يكون موجب مزود بوصلة MC4 ذو لون أحمر.
• أما القطب السالب يكون مزود بوصلة MC4 ذو لون أسود، فيتم توصيل الموجب بالسالب دون الحاجة لوصلات أخرى.
• تقوم باختيار طريق التوصيل التي تتناسب مع احتياجك ومع مواصفات منظم الشحن أو الأنفرتر المستخدم.
• فمثلًا إذا كان المنظم للشحن يقبل 150 فولت فعند التوصيل يجب ألا يزيد عدد الألواح المتصلة معًا على التوالي عن 4 ألواح.
• يفضل استخدام المنظم الذي يقبل عدد أكبر من الألواح التي توصل على التوالي.
• وتقليل التوصيل على التوازي لزيادة الفولت مما يؤدي إلى زيادة التيار وكذلك التوفير في مقطع الأسلاك وتقليل فاقد النظام،.
• والأنواع المنتشرة حاليًا في الأسواق لوحة الطاقة الشمسية ذات 1000 فولت أي أن عدد الألواح التي يمكن توصيلها علي التوالي يساوي 26 لوح.

لوحة الطاقة الشمسية وكيفية توصيل مصفوفة الألواح الشمسية:

توصيل المصفوفة على التوازي Parallel  

• يتم ربط جميع الأطراف الموجبة لجميع اللوحات مع بعضها وربط جميع الأطراف السالبة لجميع اللوحات مع بعضها.
• ويتم استخدام وصلات MC4 ثنائية وثلاثية.
• وفي حالة زيادة عدد الخطوط الموصلة على التوازي عن 3 خطوط يتم تجميعها في لوحة Combiner Box واستخدام البارات النحاسية في تجميع هذه الخطوط.
• يعد التوصيل على التوازي حل عقيم لا يمكن للمهندس الذي يفهم مبادئ توصيل ألواح الطاقة الشمسية توصيله.
• فإذا كان المنظم المقترح لا يوصل الألواح على التولي فلا تقوم باستخدامه.

التوصيل المزدوج للمصفوفة Series and Parallel Combined

تعتبر هذه طريقة التوصيل المزدوج هي أكثر الطرق انتشارًا حيث أن قيمة جهد المصفوفة لأي منظم شحن نادرًا ما تتطابق مع الجهد الكلي للألواح.

والجدير بالذكر أن كل محولات التيار الخاصة بمنظومات المضخات الشمسية ومحولات التيار الخاصة بالنظم المتصلة بالشبكة عادة تستقبل جهد يصل إلى 800 فولت من مصفوفة الألواح, فلا يتم توصيل أكثر من 20 لوح على التوالي في خطوط قدرتها 5 كيلو وات في الساعة الواحدة.

وختامًا عزيزي القارئ توجد بعض المعلومات التي يجب أن تكون ملمًا بها عن لوحة الطاقة الشمسية، ولمعرفتها فلا بد من قراءة مقالنا هذا أو يمكنك التواصل معنا عن طريق موقع كليماتك