تعتبر الألواح الشمسية جزءًا رئيسيًا من نظام الطاقة الشمسية الكهربائية. هناك أنواع مختلفة من الألواح الشمسية متاحة في السوق. تُعرف الألواح الشمسية أيضًا باسم الألواح الشمسية الضوئية. الألواح الشمسية أو الوحدات الشمسية هي أساسًا مصفوفة من الخلايا الشمسية المتصلة بشكل سلسلة ومتوازٍ.
الفرق الكهربائي الذي ينتج عبر الخلية الشمسية هو حوالي 0.5 فولت، وبالتالي يتم ربط عدد معين من هذه الخلايا بشكل سلسلة لتحقيق 14 إلى 18 فولت لشحن بطارية قياسية بـ 12 فولت. يتم ربط الألواح الشمسية معًا لإنشاء مجموعة شمسية. يتم ربط العديد من الألواح معًا بشكل متوازي وسلسلة لتحقيق تيار أعلى وفولتية أعلى على التوالي.
في نظام الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة، يتم ربط الوحدات الشمسية مباشرة بمقلوب، ولا يتم ربطها مباشرة بالحمولة نفسها. الطاقة المستلمة من الألواح الشمسية ليست ثابتة، بل تتغير مع كثافة أشعة الشمس عليها. لهذا السبب لا تغذي الوحدات الشمسية أو الألواح أي معدات كهربائية مباشرة. بدلاً من ذلك، تغذي المقلوب الذي يكون خرجه متناسقًا مع إمداد الشبكة الخارجي.
المقلوب يقوم برعاية مستوى الجهد وتواتر الطاقة الخارج من النظام الشمسي دائمًا يحافظ عليه مع مستوى طاقة الشبكة. نظرًا لأننا نحصل على الطاقة من الألواح الشمسية ومن إمداد الشبكة الخارجي، فإن مستوى الجهد وجودة الطاقة تبقى ثابتة. كما أن النظام المستقل أو النظام المرتبط بالشبكة ليس مرتبطًا بالشبكة، يمكن أن يؤثر أي تغيير في مستوى الطاقة في النظام مباشرة على أداء المعدات الكهربائية التي تغذيها.
لذا يجب أن يكون هناك وسيلة للحفاظ على مستوى الجهد ومعدل إمداد الطاقة للنظام. بنك البطاريات المتصل بالتوازي مع هذا النظام يقوم بذلك. هنا يتم شحن البطارية بواسطة الكهرباء الشمسية وهذه البطارية ثم تغذي الحمولة مباشرة أو عبر مقلوب. بهذه الطريقة يمكن تجنب تغير جودة الطاقة بسبب تغير كثافة أشعة الشمس في نظام الطاقة الشمسية بدلاً من ذلك يتم الحفاظ على إمداد طاقة مستمر ومنتظم.
عادة ما يتم استخدام بطاريات الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة لهذا الغرض. يتم تصميم هذه البطاريات عادة لتكون قادرة على عدة عمليات شحن وإفراغ أثناء الخدمة. البطاريات المتاحة في السوق عادة تكون إما بـ 6 فولت أو 12 فولت. لذا يمكن ربط عدد من هذه البطاريات بشكل سلسلة وكذلك بشكل متوازي للحصول على جهد أعلى وتصنيف تيار أعلى لنظام البطاريات.
ليس من الملائم شحن بطارية الرصاص الحمضية بشكل مفرط أو تفريغها بشكل مفرط. يمكن أن يضر كل من الشحن المفرط والتفريغ المفرط بالنظام البطاري. لتجنب هذين الوضعين، يتطلب الأمر وحدة تحكم لتوصيل النظام للحفاظ على تدفق التيار إلى وإلى البطاريات.
من الواضح أن الكهرباء المنتجة في اللوحة الشمسية هي كهرباء مستمرة. الكهرباء التي نحصل عليها من الإمداد الشبكي هي كهرباء متناوبة. لذا، من أجل تشغيل المعدات الشائعة من الشبكة وكذلك النظام الشمسي، يتطلب الأمر تركيب مقلوب لتحويل الكهرباء المستمرة من النظام الشمسي إلى كهرباء متناوبة بنفس المستوى كإمداد الشبكة.
في النظام غير المرتبط بالشبكة، يتم ربط المقلوب مباشرة عبر طرفي البطارية بحيث يتم تحويل التيار المستمر القادم من البطاريات أولاً إلى كهرباء متناوبة ثم تغذيتها للمعدات. في النظام المرتبط بالشبكة، يتم ربط اللوحة الشمسية مباشرة بالمقلوب وهذا المقلوب ثم يغذي الشبكة بنفس الجهد وتواتر الطاقة.
في النظام الحديث المرتبط بالشبكة، يتم ربط كل وحدة شمسية بشبكة من خلال مقلوب صغير فردي لتحقيق تيار متناوب عالي الجهد من كل وحدة شمسية فردية.
يظهر مخطط كتلة أساسي لنظام الطاقة الشمسية المستقل أعلاه. هنا يتم تزويد الطاقة الكهربائية المنتجة في اللوحة الشمسية أولاً بوحدة التحكم الشمسية والتي بدورها تقوم بشحن بنك البطاريات أو بتزويد المعدات ذات الجهد المنخفض المباشر مثل الأجهزة المحمولة وأجهزة الإضاءة LED. عادة يتم تغذية البطارية من وحدة التحكم الشمسية ولكنها يمكن أن تغذي وحدة التحكم الشمسية عندما يكون هناك نقص في إمداد الطاقة من اللوحة الشمسية.
بهذه الطريقة يتم الاستمرار في تزويد المعدات ذات الجهد المنخفض التي يتم ربطها مباشرة بوحدة التحكم الشمسية. في هذا النظام يتم ربط طرفي بنك البطاريات عبر مقلوب. يقوم المقلوب بتحويل الطاقة المستمرة المخزنة في بنك البطاريات إلى كهرباء متناوبة عالية الجهد لتشغيل المعدات الكهربائية الكبيرة مثل آلات غسيل الملابس والتلفزيونات الكبيرة وأجهزة المطبخ وغيرها.
هناك نوعان من أنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة: أحدها مع مقلوب مركزي واحد والآخر مع عدة مقلوبات صغيرة. في النوع الأول من النظام الشمسي، يتم ربط الألواح الشمسية وكذلك إمداد الشبكة بمقلوب مركزي واحد يسمى مقلوب الشبكة كما هو موضح أدناه.
هنا يقوم المقلوب بتحويل الكهرباء المستمرة من اللوحة الشمسية إلى كهرباء متناوبة على مستوى الشبكة ثم يقوم بتغذيتها للشبكة وكذلك لوحة التوزيع الخاصة بالمستهلك اعتمادًا على الطلب الفوري للأنظمة. هنا يقوم مقلوب الشبكة أيضًا برصد الطاقة الموردة من الشبكة.
إذا وجد أي انقطاع في الطاقة على الشبكة، يقوم بتشغيل نظام التحويل للنظام الشمسي لفصله عن الشبكة للتأكد من عدم تغذية أي كهرباء شمسية للشبكة أثناء الانقطاع. يوجد عداد طاقة متصل في خط الإمداد الرئيسي للشبكة لتسجيل تصدير الطاقة إلى الشبكة واستيراد الطاقة منها.
كما ذكرنا سابقًا، هناك نوع آخر من أنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة حيث يتم استخدام عدة مقلوبات صغيرة. هنا يتم ربط مقلوب صغير لكل وحدة شمسية فردية. مخطط الكتلة الأساسي لهذا النظام مشابه جدًا للنظام السابق باستثناء أن المقلوبات الصغيرة متصلة معًا لإنتاج الجهد العالي المتناوب المطلوب.
في حالة سابقة، يتم تحويل الجهد المباشر المنخفض للألواح الشمسية أولاً إلى جهد متناوب ثم يتم تحويله إلى جهد متناوب عالي بواسطة عملية التحويل في المقلوب نفسه، ولكن في هذه الحالة يتم جمع الجهد المتناوب الفردي لمقلوبات الصغيرة معًا لإنتاج جهد متناوب عالي.
بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.
