كيف تولد الألواح الشمسية المحمولة الكهرباء؟

تعمل الألواح الشمسية المحمولة عن طريق التقاط ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء مفيدة من خلال جهاز يسمى جهاز التحكم في الشحن أو المنظم.ثم يتم توصيل وحدة التحكم بالبطارية ، مما يجعلها مشحونة.

ما هو التكييف الشمسي؟

يضمن مكيف الطاقة الشمسية أن الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية يتم نقلها بذكاء إلى البطارية بطريقة مناسبة لكيمياء البطارية ومستوى الشحن.سيكون للمنظم الجيد خوارزمية شحن متعددة المراحل (عادة 5 أو 6 مراحل) ويوفر برامج مختلفة لأنواع مختلفة من البطاريات.ستشمل الأجهزة التنظيمية الحديثة عالية الجودة برامج محددة لبطاريات الليثيوم ، بينما ستقتصر العديد من الطرز القديمة أو الأرخص على البطاريات AGM و Gel و Wet.من المهم أن تستخدم البرنامج المناسب لنوع بطاريتك.

سيشمل منظم الطاقة الشمسية عالي الجودة عددًا من دوائر الحماية الإلكترونية لحماية البطارية ، بما في ذلك حماية القطبية العكسية ، وحماية الدائرة القصيرة ، وحماية التيار العكسي ، وحماية الشحن الزائد ، وحماية الجهد الزائد العابر ، والحماية من الحرارة الزائدة.

أنواع منظمات الطاقة الشمسية

هناك نوعان رئيسيان من مكيفات الطاقة الشمسية المتاحة للألواح الشمسية المحمولة.تعديل عرض النبضة (PWM) وتتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT).لديهم جميعًا مزاياها وعيوبها ، مما يعني أن كل منها مناسب لمواقف التخييم المختلفة.

تعديل عرض النبض (PWM)

تعديل عرض النبض (Pulse Width Modulation (PWM)) ، المنظم لديه اتصال مباشر بين اللوح الشمسي والبطارية ، ويستخدم آلية "التبديل السريع" لتنظيم تدفق الشحن إلى البطارية.يظل المفتاح مفتوحًا بالكامل حتى تصل البطارية إلى جهد المغسلة ، وعند هذه النقطة يبدأ المفتاح في الفتح والإغلاق مئات المرات في الثانية لتقليل التيار مع الحفاظ على ثبات الجهد.

من الناحية النظرية ، يقلل هذا النوع من الاتصال من فعالية الألواح الشمسية لأنه يتم خفض جهد اللوحة لتتناسب مع جهد البطارية.ومع ذلك ، في حالة الألواح الشمسية المحمولة للتخييم ، يكون التأثير العملي ضئيلًا ، لأنه في معظم الحالات يكون الجهد الأقصى للوحة حوالي 18 فولت فقط (وينخفض ​​مع ارتفاع درجة حرارة اللوحة) ، بينما يكون جهد البطارية عادةً بين 12-13 فولت (AGM) أو 13-14.5V (ليثيوم).

على الرغم من الخسارة الطفيفة في الكفاءة ، تعتبر منظمات PWM عمومًا خيارًا أفضل للاقتران مع الألواح الشمسية المحمولة.مزايا منظمي PWM مقارنة مع نظرائهم MPPT هي وزن أقل وموثوقية أكبر ، وهي اعتبارات رئيسية عند التخييم لفترات طويلة من الوقت أو في المناطق النائية حيث قد لا تكون الخدمة سهلة الوصول وقد يكون من الصعب العثور على منظم بديل.

الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة (MPPT)

الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة MPPT ، يتمتع المنظم بالقدرة على تحويل الجهد الزائد إلى تيار إضافي في ظل الظروف المناسبة.

ستراقب وحدة التحكم MPPT جهد اللوحة باستمرار ، والذي يتغير باستمرار بناءً على عوامل مثل حرارة اللوحة والظروف الجوية وموضع الشمس.يستخدم الجهد الكامل للوحة لحساب (تتبع) أفضل مزيج من الجهد والتيار ، ثم يقلل الجهد لمطابقة جهد شحن البطارية حتى يتمكن من توفير تيار إضافي للبطارية (تذكر الطاقة = الجهد × التيار) .

ولكن هناك تحذير مهم يقلل من التأثير العملي لوحدات التحكم MPPT للألواح الشمسية المحمولة.للحصول على أي فائدة حقيقية من وحدة التحكم MPPT ، يجب أن يكون الجهد الموجود على اللوحة أعلى بمقدار 4-5 فولت على الأقل من جهد شحن البطارية.نظرًا لأن معظم الألواح الشمسية المحمولة لها جهد كهربي أقصى يبلغ حوالي 18-20 فولت ، والذي يمكن أن ينخفض ​​إلى 15-17 فولت عندما تسخن ، بينما تتراوح معظم بطاريات AGM بين 12-13 فولت ومعظم بطاريات الليثيوم بين 13-14.5 فولت خلال هذا الوقت ، لا يكفي فرق الجهد لكي يكون لوظيفة MPPT تأثير حقيقي على تيار الشحن.

بالمقارنة مع وحدات التحكم PWM ، فإن وحدات التحكم MPPT لها عيب كونها أثقل في الوزن وأقل موثوقية بشكل عام.لهذا السبب ، وتأثيرها الضئيل على مدخلات الطاقة ، لن تراها تستخدم في كثير من الأحيان في أكياس قابلة للطي تعمل بالطاقة الشمسية.