إيجابيات وسلبيات وحدات الطاقة الشمسية المكونة من 60 خلية و72 خلية

الألواح الشمسية ذات 72 خلية أطول بحوالي قدم، وتكلفة تركيبها أقل قليلاً في التطبيقات واسعة النطاق. مع ذلك، تستخدم كلٌّ من الألواح الشمسية ذات 60 خلية و72 خلية نفس تقنية الخلايا، وسعرها متقارب من حيث التكلفة لكل واط. يمكن استخدام أيٍّ من الخيارين في التركيبات السكنية أو التجارية، ويعتمد الخيار الأمثل على تصميم مصفوفة الألواح لديك ومساحة التركيب المحدودة.

عند اختيار وحدات الطاقة الشمسية، لا يُعدّ عدد الخلايا المُدمجة في اللوح العامل الأهم. يجب مراعاة التكلفة، والشكل الجمالي، والضمان، والكفاءة، والمتانة عند اختيار الألواح الكهروضوئية المناسبة. في هذه المقالة، سنناقش بعض الاختلافات بين الألواح الشمسية ذات الـ 60 خلية والـ 72 خلية، بالإضافة إلى إيجابياتها وسلبياتها.

خلفية عن الوحدات الشمسية

تُصنع وحدات الطاقة الشمسية من كتل من سبائك السيليكون تُقطع إلى رقائق. هذه هي المربعات التي تُشكل هذه الوحدات كما ترون.

تُنتج كل خلية شمسية (أحادية البلورة) حوالي 0.55 فولت. تُوصَل عدة خلايا على التوالي، موجبًا وسالبًا، لتكوين وحدة شمسية. يؤدي توصيل الخلايا على التوالي إلى زيادة جهد لوحة الطاقة الكهروضوئية إلى مستوى قابل للاستخدام. كلما زاد عدد الخلايا المُوصَّلة على التوالي، ارتفع الجهد.

وحدات الطاقة الشمسية الاسمية 12 فولت و24 فولت

على سبيل المثال، إذا تم توصيل 36 خلية على التوالي، ستحصل على خرج يبلغ حوالي 19.8 فولت. تذكر أن الطاقة الشمسية بدأت في عالم البطاريات المستقلة عن الشبكة، حيث صُممت الألواح الكهروضوئية لشحن مجموعات البطاريات. اللوح الشمسي المكون من 36 خلية، والذي يُنتج 19.8 فولت، مثالي لشحن مجموعة بطاريات 12 فولت. ولأن شحن البطارية يتطلب جهدًا أعلى، يُطلق على اللوح الشمسي المكون من 36 خلية اسم 12 فولت، وهو مصمم لشحن بطارية 12 فولت.

وبالمثل، تُنتج لوحة شمسية بضعف عدد الخلايا، أي 72 خلية، حوالي 39.6 فولت. وهي مثالية لشحن مجموعة بطاريات 24 فولت. لذا تُسمى لوحة شمسية اسمية 24 فولت.

إذا كان لديك مجموعة بطاريات 48 فولت، نظرًا لوجود عدد قليل من الشركات التي تنتج الألواح الشمسية 48 فولت، في هذه الحالة، فأنت بحاجة إلى توصيل عدة ألواح PV معًا على التوالي، إما 4 ألواح اسمية 12 فولت أو 2 لوحين اسميين 24 فولت، والتي ستشحن مجموعة بطاريات 48 فولت بكفاءة حتى في الطقس الحار جدًا عندما ينخفض جهد الألواح PV.

نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتصل بالشبكة

كان كل شيء على ما يرام مع تحديد الجهد الاسمي لوحدات الطاقة الشمسية المُستخدمة. كل ما عليك فعله هو جعلها تُطابق الجهد الاسمي للبطاريات. ولكن ظهرت تقنيتان مختلفتان أضافتا لمسةً مميزةً إلى التقنية التالية.

كان أولها الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة باستخدام عاكس متصل بالشبكة، حيث أصبح بإمكانك الآن تحويل جهد التيار المستمر من الألواح الكهروضوئية مباشرةً إلى تيار متردد لتشغيل عقاراتك، دون الحاجة إلى بطاريات. وهكذا، اختفى تقييد 12 فولت أو 24 فولت أو 48 فولت. وهذا يسمح لمصنعي الألواح الشمسية باستخدام أي عدد من الخلايا يرغبون فيه.

اليوم، بالنسبة للوحدات الشمسية التي تزيد قدرتها عن 320 واط، استقرت الصناعة على 60 خلية. وباستخدام مصطلحات من عالم البطاريات، فإن هذا يُمثل لوحة اسمية بجهد 20 فولت. بجهد دائرة مفتوحة (Voc) يبلغ حوالي 41 فولت. تستطيع أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة ربط ما يصل إلى 20 لوحة شمسية (1000/41/1.21 = 20) من 60 خلية متصلة على التوالي، مع الالتزام بالحد الأقصى المسموح به في قانون الكهرباء، وهو أقل من 1000 فولت تيار مستمر، حتى مع مراعاة درجات الحرارة الباردة. أما إذا كانت تستخدم ألواحًا شمسية بجهد 24 فولت و72 خلية، فسيقتصر استخدامها على 16 لوحة فقط (1000/49.5/1.21 = 16) متصلة على التوالي في البيئات الباردة.

وحدات التحكم في الشحن PWM وMPPT

كان التغيير الثاني في عالم البطاريات، مع وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية التي تُستخدم لتوصيل الطاقة من الألواح الكهروضوئية إلى البطاريات. في البداية، كان على وحدات تحكم الشحن المُعدّلة بعرض النبضة (PWM) أن تُطابق الجهد الاسمي بين الألواح الكهروضوئية ومجموعة البطاريات. ثم ظهرت وحدات تحكم شحن الطاقة الشمسية التي تعمل بنظام تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)، والتي تُتيح لك أخذ جهد دخل أعلى وتقليل جهد خرج وحدة تحكم الشحن لشحن مجموعة البطاريات بشكل صحيح مع زيادة تيار الخرج، مما يُجنّب أي فقدان في الطاقة بسبب إجبار الألواح الكهروضوئية على العمل بأي جهد فعلي لمجموعة البطاريات.

أتاح هذا إمكانية استخدام أي عدد من الخلايا الشمسية، طالما كان الجهد أعلى من سعة البطاريات. مع أن بعض وحدات التحكم في الشحن المتخصصة تسمح بالشحن باستخدام لوحة شمسية ذات جهد أقل، إلا أن معظمها يتطلب جهدًا أعلى.

نظرًا لانتشار الألواح الشمسية المتصلة بالشبكة ذات الـ 60 خلية بشكل كبير، فقد انخفض سعرها لكل واط بشكل ملحوظ مقارنةً بالألواح الاسمية القياسية بجهد 12 فولت، مما يجعلها خيارًا جذابًا لشحن مجموعات البطاريات. تذكر فقط أنه يجب استخدام وحدة تحكم شحن MPPT أكثر تكلفةً للقيام بذلك.

لاحظ أيضًا أنه لا يمكنك استخدام لوحة شمسية واحدة ذات 60 خلية لشحن مجموعة بطاريات 24 فولت. ستحتاج على الأقل إلى لوحة شمسية واحدة ذات 72 خلية أو لوحين شمسيين على التوالي ذات 60 خلية للحصول على جهد كافٍ لشحن 24 فولت. في بيئة باردة، فإن معظم وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية MPPT ذات الجهد 150 فولت تقتصر على لوحين فقط من 72 خلية متصلين على التوالي، ولكن يمكنك توصيل ما يصل إلى 3 ألواح شمسية ذات 6 خلايا على التوالي مع الحفاظ على حد 150 فولت.

مزايا وحدات الطاقة الشمسية ذات القدرة الكهربائية العالية

إذن، ماذا عن وحدات الطاقة الشمسية ذات 72 خلية و24 فولت للأنظمة المتصلة بالشبكة؟ مع تطور التكنولوجيا واللوائح، تسمح التعديلات الجديدة لللوائح الكهربائية الآن باستخدام سلاسل من الخلايا بجهد 1500 فولت للأنظمة المتصلة بالشبكة التجارية وأنظمة المرافق العامة.

كذلك، تتزايد أحجام محولات الطاقة المتصلة بالشبكة، مما يسمح بعكس قدرات كهربائية عالية جدًا. ولأن الواط يساوي الفولت مضروبًا في الأمبير، فإن إحدى طرق زيادة قدرة اللوح الشمسي هي زيادة الجهد بإضافة خلايا إضافية.

قد تختلف تكلفة تركيب الألواح الشمسية ذات 60 خلية مقارنةً بـ 72 خلية قليلاً حسب نوع التركيب. عادةً ما تكون الألواح الشمسية ذات 72 خلية أقل تكلفةً في التركيب على نطاق واسع، وهذا ما يجعلها أكثر شيوعًا في التطبيقات التجارية. ولأن كل لوحة تحتوي على عدد أكبر من الخلايا الشمسية، يمكنك عادةً تركيب عدد أقل من الألواح لتوليد نفس كمية الكهرباء. يعني عدد أقل من الألواح الحاجة إلى رفوف أقل، مما يساعد على خفض إجمالي تكاليف المعدات والتركيب.

من ناحية أخرى، تُعدّ الألواح ذات الـ 60 خلية أخف وزنًا وأسهل تركيبًا، وهذا ما يجعلها أكثر شيوعًا في التركيبات على أسطح المنازل. هذا يعني انخفاض تكاليف العمالة اللازمة للتركيب. أما بالنسبة للتركيبات التجارية الكبيرة، فإن الحجم والوزن الإضافيين للوحة ذات الـ 72 خلية لا يُشكّلان عائقًا كبيرًا، إذ تُستخدم الرافعات غالبًا لرفع المعدات إلى السطح.

الاستثناءات

هناك حالة واحدة تكون فيها الألواح الشمسية ذات 72 خلية أقل شيوعًا. يحدث هذا الاستثناء عند بناء نظام شمسي باستخدام عاكسات دقيقة.

تعمل المحولات الدقيقة على نظام 1 إلى 1/2/4، حيث يُوصل كل محول بلوحة شمسية فردية (أو لوحين، وأحيانًا 4 ألواح). تكمن ميزة هذا النوع من الأنظمة في أنه نظام معياري: فإذا توقف أحد أجزائه عن العمل، فلن يؤثر ذلك على بقية النظام. وهذا يُسهّل إصلاح النظام وتوسيعه.

للمحولات الدقيقة حد أقصى لقدرة التيار المتردد التي يمكنها التعامل معها. إذا أنتجت الألواح الكهروضوئية طاقةً أكبر مما يستطيع المحول الدقيق معالجته، فستظل الألواح تعمل، ولكنك ببساطة تُهدر الكهرباء - وبالتالي، تُهدر المال. ستدفع سعرًا أعلى لألواحك دون الاستفادة من إنتاجية إضافية.

عوامل أخرى يجب مراعاتها عند اختيار الوحدات الشمسية

عند اختيار وحدات الطاقة الشمسية، ليس عدد الخلايا المُدمجة في اللوح هو العامل الأهم. يجب مراعاة التكلفة، والجمال، والضمان، والكفاءة، والمتانة عند اختيار الألواح الكهروضوئية المناسبة لمنزلك أو عملك.

بالنسبة للتكلفة، يُنصح بمقارنة خيارات الألواح الشمسية المكونة من 60 خلية و72 خلية على أساس التكلفة لكل واط ($/W). وكما هو الحال عند النظر إلى سعر القدم المربع عند شراء منزل، فإن النظر إلى $/W يُظهر لك تكلفة تركيب الألواح الشمسية الجاهزة للاستخدام على أساس الواط. سيساعدك هذا العامل على توحيد سعر التركيبات باستخدام ألواح 60 خلية و72 خلية، خاصةً عند مقارنة أحجام أنظمة مختلفة.

تأتي الألواح الكهروضوئية بمجموعة متنوعة من ألوان الخلايا (الأزرق الداكن والأزرق والأسود)، وأشكال الخلايا (المربع الزائف، مربع كاملألوان اللوحة الخلفية (أبيض، أسود) وألوان الإطار (فضي، أسود). إذا كنتَ مهتمًا بالجانب الجمالي، فتأكد من مشاهدة صورة اللوحة قبل توقيع العقد، أو اطلب من المُثبِّت صورًا لتركيباته السابقة بنفس المعدات لتتعرف على شكلها على سطحك. إذا كنت تبحث عن مظهر أنيق، فهناك العديد من الخيارات. لوحة سوداء على سوداء قد تدفع مبلغًا أكبر مقابل هذه الخيارات، لكن الأمر يستحق ذلك.

أسئلة للنظر فيها

• هل تقوم ببناء نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة أو متصل بالشبكة؟
• إذا كان خارج الشبكة، ما هو جهد مجموعة البطاريات التي تحاول شحنها؟
• هل لديك قيود الحجم المادي التي من شأنها أن تحد من حجم الوحدة الشمسية؟
• ما هي المعدات التي تريدها لدعم الوحدات الشمسية؟
• هل سيؤدي استخدام وحدة ذات جهد أعلى إلى تقييد عدد الوحدات التي يمكنك استخدامها في النظام الشمسي؟

الأسئلة الشائعة

1. ما هو الفرق الرئيسي بين الألواح الشمسية المكونة من 60 خلية و 72 خلية؟

الفرق الأكبر بينهما هو الحجم، فألواح 72 خلية أطول بحوالي قدم من ألواح 60 خلية. يستخدم كلا النوعين نفس التقنية وتكلفة الواط الواحد من الطاقة متقاربة. تُعدّ ألواح 60 خلية شائعة الاستخدام في المنازل لأنها أخف وزنًا وأسهل تركيبًا، بينما تُستخدم ألواح 72 خلية غالبًا في المشاريع التجارية الكبيرة نظرًا لحاجتك إلى عدد أقل من الألواح للحصول على نفس ناتج الطاقة.

2. هل ستعمل الألواح المكونة من 60 خلية مع نظام البطارية المنزلي الخاص بي؟

نعم، ولكنك ستحتاج إلى الإعداد الصحيح! لنظام بطارية ٢٤ فولت، ستحتاج إما إلى لوحين بـ ٦٠ خلية متصلين ببعضهما أو لوحة واحدة بـ ٧٢ خلية. تذكر أنك ستحتاج أيضًا إلى وحدة تحكم شحن MPPT. تكلفتها أعلى قليلاً، لكنها تساعد الألواح على العمل بكفاءة مع البطاريات.

3. لقد سمعت عن المحولات الدقيقة - ما هي الألواح التي تعمل بشكل أفضل معها؟

عادةً ما تعمل الألواح ذات الـ 60 خلية بشكل أفضل مع المحولات الدقيقة. والسبب هو أن المحولات الدقيقة لا تتحمل سوى كمية محددة من الطاقة، بينما قد تنتج الألواح ذات الـ 72 خلية طاقة أكبر مما يتحمله المحول الدقيق. هذا يعني أنك ستدفع ثمن طاقة إضافية لا يمكنك استخدامها - كأن تشتري سيارة رياضية فائقة القوة دون أن تتمكن من قيادتها بأقصى سرعة!

4. هل توفر الألواح المكونة من 72 خلية المال حقًا؟

يعتمد الأمر على مشروعك! بالنسبة للتركيبات الكبيرة، مثل المباني التجارية، تُوفّر الألواح ذات 72 خلية المال، إذ تحتاج إلى عدد أقل من الألواح ومعدات تركيب أقل. أما بالنسبة للتركيبات المنزلية، فقد تكون الألواح ذات 60 خلية أكثر فعالية من حيث التكلفة، نظرًا لسهولة التعامل معها وتركيبها، مما يعني انخفاض تكاليف العمالة. فكّر في الأمر كما لو كنت تشتري بالجملة - فالتكلفة أقل لكل قطعة، ولكن فقط إذا كنت بحاجة ماسة إليها!

5. هل يمكنني دمج أنواع مختلفة من الألواح في نظام الطاقة الشمسية الخاص بي؟

مع أن ذلك ممكن تقنيًا، إلا أنه من الأفضل عادةً الالتزام بنوع واحد. استخدام نفس نوع الألواح يُحسّن أداء نظامك ويُسهّل صيانته. يشبه الأمر البناء بمكعبات الليغو - فكل شيء يتناسق بشكل أفضل عند استخدام نفس نوع القطع!

6. ما الذي يجب أن آخذه في الاعتبار عند اختيار ألوان اللوحة؟

تتوفر الألواح الشمسية بألوان مختلفة، مثل الأزرق الداكن والأزرق والأسود. لا يؤثر اللون على جودة أدائها، لذا يعتمد الأمر بشكل أساسي على مظهرها الذي ترغب في تركيبها على سطح منزلك. تُعد الألواح ذات اللون الأسود شائعةً نظرًا لمظهرها الأنيق، ولكنها قد تكون أعلى تكلفةً. يُنصح بأن تطلب من مُثبِّتك عرض صور لألواح مختلفة مُركَّبة على منازل مشابهة لمنزلك قبل اتخاذ القرار.