تخيل أشعة الشمس وهي تغمر سطح منزلك بينما يولد نظامك الشمسي المصمم بعناية طاقة نظيفة. ومع ذلك، إذا تم تكوين صندوق التجميع - وهو مكون حاسم - بشكل غير صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى تقليل كفاءة توليد الطاقة أو حتى التسبب في مخاطر السلامة. يعتمد ضمان تشغيل نظامك الشمسي بأمان وكفاءة على حساب العدد الأقصى للسلاسل التي يمكن لصندوق التجميع التعامل معها بدقة وتنفيذ تكوينات السلامة المناسبة.
أولاً: صندوق التجميع الشمسي: قلب أنظمة الخلايا الكهروضوئية
يلعب صندوق التجميع الشمسي دورًا حيويًا في أنظمة الخلايا الكهروضوئية. بعيدًا عن كونه صندوق وصلات بسيطًا، فهو بمثابة المحور الحاسم الذي يربط سلاسل الألواح الشمسية بالعواكس، ويدمج سلاسل الخلايا الكهروضوئية المتعددة ويوفر تكاملًا وحماية للتيار والجهد. يؤثر اختيار صندوق التجميع المناسب وتكوينه بشكل صحيح بشكل مباشر على سلامة النظام بأكمله واستقراره وكفاءة توليد الطاقة.
1. الوظائف الأساسية لصناديق التجميع:
-
تجميع السلاسل:
يجمع بين مخرجات سلاسل الألواح الشمسية المتعددة للمعالجة اللاحقة للتيار والجهد
-
توحيد التيار/الجهد:
يدمج التيار والجهد المدمجين لتلبية متطلبات إدخال العاكس
-
الحماية من التيار الزائد:
يستخدم المصهرات أو قواطع الدائرة لمنع التلف الناتج عن التيار المفرط
-
الحماية من الجهد الزائد:
يوظف واقيات الاندفاع للحماية من ضربات الصواعق وارتفاعات الجهد
-
إمكانيات المراقبة:
تتميز النماذج المتقدمة بوظائف مراقبة لتتبع معلمات السلسلة لتسهيل استكشاف الأخطاء وإصلاحها
2. أهمية صناديق التجميع:
-
تبسيط الأسلاك:
يقلل من مسارات الكابلات من السطح إلى العاكس، مما يقلل من تكاليف التركيب وتعقيده
-
تعزيز السلامة:
يوفر الحماية من التيار الزائد والجهد الزائد لتقليل مخاطر تعطل النظام
-
سهولة الصيانة:
يعمل على مركزية نقاط توصيل السلاسل المتعددة لخدمة مريحة
-
تحسين الكفاءة:
يقلل من فقدان الخط لتعزيز الأداء العام للنظام
ثانيًا: حساب السعة: تحديد الحد الأقصى لعدد السلاسل
يعد حساب العدد الأقصى للسلاسل التي يمكن لصندوق التجميع التعامل معها بدقة أمرًا ضروريًا قبل بناء نظام شمسي. يؤثر هذا الحساب على تشغيل النظام وسلامته.
1. المعلمات الرئيسية:
-
التيار الداخل المقدر:
الحد الأقصى للتيار المستمر لكل طرف (عادة بالأمبير)
-
الجهد الداخل المقدر:
الحد الأقصى للجهد لكل طرف (عادة بالفولت)
-
عدد الأطراف الداخلة:
عدد سلاسل الخلايا الكهروضوئية التي يمكن للصندوق توصيلها
-
تيار الدائرة القصيرة للسلسلة (Isc):
الحد الأقصى للتيار من سلاسل الخلايا الكهروضوئية ذات الدائرة القصيرة (موجود في مواصفات الوحدة)
2. خطوات الحساب:
-
تحديد تيار الدائرة القصيرة للسلسلة (Isc):
الحصول عليه من مواصفات وحدة الخلايا الكهروضوئية
-
حساب تيار الدائرة القصيرة المعدل:
اضرب Isc في عامل الأمان (عادة 1.25 وفقًا لمتطلبات NEC)
-
حساب الحد الأقصى لعدد السلاسل:
اقسم التيار المقدر لصندوق التجميع على تيار الدائرة القصيرة المعدل
-
التحقق من حدود الجهد:
تأكد من أن إجمالي جهد الدائرة المفتوحة للسلسلة لا يتجاوز تصنيف الصندوق
3. مثال على الحساب:
بالنظر إلى:
- التيار الداخل المقدر لصندوق التجميع: 30 أمبير
- تيار الدائرة القصيرة لسلسلة الخلايا الكهروضوئية: 9 أمبير
الحساب:
- تيار الدائرة القصيرة المعدل = 9 أمبير × 1.25 = 11.25 أمبير
- الحد الأقصى للسلاسل = 30 أمبير / 11.25 أمبير = 2.67
النتيجة:
الحد الأقصى لسلسلتين لكل طرف (تقريبًا إلى الأسفل)
4. ملاحظات هامة:
- استشر دائمًا مواصفات الشركة المصنعة لكل من صناديق التجميع ووحدات الخلايا الكهروضوئية
- قم بتضمين هامش السعة للتوسع المستقبلي أو تدهور الأداء
- اطلب المشورة المهنية عندما تكون غير متأكد من الحسابات
ثالثًا: تكوين السلامة: ضمان موثوقية النظام
يعد تكوين السلامة المناسب بنفس أهمية حسابات السعة الدقيقة.
1. الحماية من التيار الزائد: المصهرات مقابل قواطع الدائرة
-
المصهرات:
أجهزة حماية لمرة واحدة تذوب لتعطيل تدفق التيار المفرط
-
قواطع الدائرة:
أجهزة حماية قابلة لإعادة الاستخدام تتعطل أثناء ظروف التيار الزائد
-
معايير الاختيار:
- يجب أن يتجاوز التيار المقدر تيار الدائرة القصيرة المعدل (عادة 1.25×)
- يجب أن يتجاوز الجهد المقدر جهد الدائرة المفتوحة للسلسلة
- يجب أن تتوافق المنتجات مع معايير السلامة UL أو IEC أو ما يعادلها
2. الحماية من الجهد الزائد: أجهزة الحماية من الاندفاع (SPDs)
- تقوم أجهزة الحماية من الاندفاع بتحويل ارتفاعات الجهد من الصواعق أو تقلبات الشبكة إلى الأرض
- قم بالتثبيت عند مدخلات/مخرجات صندوق التجميع ومدخلات العاكس
- حدد الأجهزة التي تحتوي على:
- تصنيفات الجهد التي تتجاوز الحد الأقصى للنظام
- مستويات الحماية أقل من قدرات تحمل المعدات
- شهادات السلامة ذات الصلة
3. التأريض: إجراء السلامة الأساسي
- ينشئ مسارًا منخفض المقاومة إلى الأرض لتيارات الخطأ
- قم بتنفيذ كل من تأريض المعدات (الأغلفة المعدنية) وتأريض النظام (جانب التيار المستمر/التيار المتردد)
- استخدم أحجام الموصلات المناسبة (عادةً ≥6 مم² نحاس)
4. اختيار الكابلات: مطابقة التيار والبيئة
- حدد الكابلات التي تزيد سعتها عن تيار الدائرة القصيرة المعدل
- فضل كابلات الخلايا الكهروضوئية المحددة لمتانة الاستخدام في الهواء الطلق
- اتبع إرشادات التثبيت لمنع التلف
5. تصنيفات الغلاف: تحمل التحديات البيئية
- تشير تصنيفات IP إلى الحماية من المواد الصلبة والسوائل
- تتطلب التركيبات الخارجية الحد الأدنى من الحماية IP65
رابعًا: التركيب والصيانة: ضمان الأداء على المدى الطويل
- اختر مواقع جيدة التهوية مع تجنب أشعة الشمس المباشرة
- تأمين التركيب لمنع الحركة
- اتبع الرسوم البيانية الكهربائية للتوصيلات الصحيحة
- تحقق من سلامة العزل بعد التثبيت
خامسًا: دليل الاختيار: اختيار صندوق التجميع المناسب
معايير الاختيار الرئيسية:
-
حجم النظام:
طابق عدد الأطراف وتصنيفات التيار مع نطاق المشروع
-
توافق المكونات:
تأكد من أن تصنيفات الجهد/التيار تتجاوز معلمات السلسلة
-
متطلبات الميزات:
ضع في اعتبارك المراقبة أو الحماية من القطبية العكسية أو احتياجات التحكم عن بعد
-
سمعة العلامة التجارية:
إعطاء الأولوية للمصنعين الراسخين ذوي الموثوقية المثبتة
-
الشهادات:
تحقق من الامتثال لمعايير UL أو IEC أو ما يعادلها
سادسًا: الأخطاء الشائعة والاحتياطات
-
الكابلات ذات الحجم الصغير:
يزيد من الخسائر ومخاطر السلامة
-
فقدان الحماية من الاندفاع:
يترك النظام عرضة للتلف الناتج عن الصواعق
-
التأريض غير الكافي:
يرفع مخاطر الصدمات
-
التحميل الزائد:
يسبب ارتفاع درجة الحرارة وتعطل المعدات المحتمل
سابعًا: الاتجاهات المستقبلية
تستمر تقنية صندوق التجميع في التطور مع التطورات في صناعة الطاقة الشمسية:
-
الوظائف الذكية:
أجهزة استشعار مدمجة للمراقبة في الوقت الفعلي
-
تكامل النظام:
حلول مدمجة مع العواكس والتخزين
-
تصميمات معيارية:
تكوينات مرنة لتطبيقات متنوعة
-
تعزيز الموثوقية:
تحسين المواد وتقنيات البناء
الخلاصة
يعمل صندوق التجميع الشمسي كمكون لا غنى عنه في أنظمة الخلايا الكهروضوئية. من خلال فهم حسابات السعة وتكوينات السلامة وممارسات التثبيت ومعايير الاختيار، يمكن لمالكي النظام ضمان توليد طاقة شمسية آمنة وفعالة وموثوقة. امنح دائمًا الأولوية للسلامة مع زيادة أداء النظام إلى أقصى حد من خلال التنفيذ السليم لصندوق التجميع.
