ثنائيات الحجب والتجاوز في الألواح الشمسية وأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

تُعد الثنائيات أجزاءً أساسية في أنظمة الألواح الشمسية. فهي تُساعد على إدارة تدفق الطاقة وحماية استثمارك. تعرّف على ثنائيات التجاوز التي تُعالج مشاكل التظليل، وثنائيات الحجب التي تُحافظ على سلامة بطارياتك في هذا الدليل البسيط.

صُمم الصمام الثنائي للسماح بتدفق التيار في اتجاه واحد. إذا كنتَ مُلِمًّا بالسباكة، فإن الصمام الثنائي هو مُعادل كهربائي لصمام عدم الرجوع. للصمامات الثنائية في أنظمة الطاقة الشمسية غرضان: الصمامات الالتفافية والصمامات الحاجزة. ويُستخدم نفس النوع من الصمامات عادةً لكليهما، وهو الصمام الثنائي الحاجز شوتكي.

فهم الثنائيات الالتفافية

تُستخدم ثنائيات الالتفافية لتقليل فقدان الطاقة الناتج عن التظليل في الألواح الشمسية. يتدفق التيار من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض عندما تكون خلايا اللوح الشمسي مظللة جزئيًا. ثم يُدفع التيار عبر الخلايا المظللة منخفضة الجهد، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة اللوح الشمسي وفقدان بعض الطاقة. تصبح هذه الخلايا الشمسية المظللة مستهلكة للكهرباء بدلًا من أن تكون منتجة لها.

توفر ثنائيات الالتفافية داخل صندوق التوصيل في لوحة شمسية مسارًا منخفض المقاومة للتيار الكهربائي حول سلسلة من الخلايا الشمسية المظللة. يُوصَل الثنائي بالتوازي مع الخلايا. ولأن الكهرباء تسلك المسار الأقل مقاومة، فإن مرور التيار الكهربائي عبر الثنائي أسهل من مروره عبر الخلايا المظللة، ولذلك يمر التيار عبره. هذا يقلل من اكتساب الحرارة وفقدان التيار.

الألواح الشمسية الحديثة وثنائيات الالتفافية

معظم الألواح الشمسية مزودة حاليًا بثنائيات تحويلية مدمجة، لذا لا داعي للقلق بشأن ذلك بعد الآن. مع ذلك، إذا كان لديك عدة ألواح شمسية متصلة على التوالي، وكان هناك تظليل مستمر على أحدها أو أكثر، فإن توصيل ثنائي تحويلي بالتوازي عبر اللوحة المظللة يمكن أن يمنع مرور التيار عبرها، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها وفقدان الطاقة. لذا، فهو يعمل بنفس طريقة ثنائيات التحويل الداخلية، ولكنه يتجاوز اللوحة بأكملها بدلًا من الخلايا الفردية.

فهم الثنائيات الحاجزة

تُستخدم الثنائيات العازلة لمنع تفريغ البطاريات عكسيًا عبر الألواح الشمسية ليلًا. ويتدفق التيار من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض. في يوم مشمس، يكون جهد اللوح الشمسي أعلى من جهد بطارية الدورة العميقة، لذا يتدفق التيار تلقائيًا من اللوح إلى البطارية.

في الليل، إذا تم توصيل اللوح الشمسي مباشرةً بالبطارية، دون وجود وحدة تحكم شحن، فسيكون جهد اللوح الشمسي أقل من جهد البطارية، مما قد يؤدي إلى تدفق عكسي للطاقة، مما يؤدي إلى سحبها. قد لا يكون التدفق مماثلاً لتدفق الطاقة خلال النهار، ولكن قد يكون هناك بعض التدفق. نتيجةً لذلك، قبل وجود وحدات تحكم الشحن، كان الناس يربطون ثنائيًا عازلًا على التوالي بين البطارية واللوح الشمسي، مما يسمح بدخول الطاقة إلى البطارية فقط.

الحلول والاعتبارات الحديثة

في الوقت الحاضر، تحتوي معظم أنظمة الطاقة الشمسية على وحدة تحكم في الشحن بين اللوحة الشمسية والبطارية. تمنع وحدة التحكم هذه ارتجاع الكهرباء، مما يُغني عن استخدام الصمام الثنائي المانع. ومع ذلك، قد تكون هناك بعض الحالات التي يكون فيها الصمام الثنائي المانع مفيدًا:

وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية، وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية MPPT

سلاسل متوازية متعددة

إذا كان لديك عدة ألواح شمسية متوازية تُظلل في أوقات مختلفة، فسيساعد الصمام الثنائي الحاجز المتصل على التوالي على منع مرور الطاقة من اللوح الشمسي عبر اللوح المظلل. هذا شائع في القوارب الشراعية، حيث توجد ألواح شمسية على جانبي الميمنة والميسرة. وحسب مسارك، قد يكون أحد الألواح الشمسية مظللًا تمامًا، والآخر مشمسًا تمامًا.

اعتبارات هامة

هناك بعض العيوب لاستخدام الثنائيات الحاجزة:

يوجد فقدان طفيف في الجهد عبر الصمام الثنائي (حوالي 0.5 فولت)
سوف تفقد دائمًا القليل من القوة بسبب ذلك
الحل الأفضل، على الرغم من أنه أكثر تكلفة، هو أن يكون لديك وحدة تحكم شحن منفصلة لكل سلسلة أو لوحة

الأنظمة الهجينة

مثال آخر على استخدام ثنائي الحجب هو في نظام هجين يجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية، حيث قد تأتي الطاقة من مصدرين مختلفين بجهدين مختلفين. وحسب وحدات التحكم المستخدمة، قد يكون ثنائي الحجب مفيدًا في توجيه التيار إلى البطاريات، دون غيرها.

احتياطات التثبيت

عند تثبيت الثنائيات الحاجزة، تذكر ما يلي:

كن حذرا بشأن المكان الذي تضع فيه الصمام الثنائي في النظام
تجنب وضعه في مكان ثنائي الاتجاه، مثل المكان الذي يتدفق فيه التيار إلى البطارية وخارجها إلى العاكس
تأكد من أن الصمام الثنائي مصمم للجهد والتيار المناسبين للتعامل مع التدفق من خلاله

نأمل أن تكون المعلومات المذكورة أعلاه مفيدة. شكرًا لوقتك!