‏إظهار الرسائل ذات التسميات الطاقة الشمسية للمنازل. إظهار كافة الرسائل
‏إظهار الرسائل ذات التسميات الطاقة الشمسية للمنازل. إظهار كافة الرسائل

الأربعاء، 20 مارس 2019

تصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة Off Grid

تصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة ( off grid pv solar system design )

سنحاول في هذا المقال تغطية موضوع مهم يسأل عنه الكثير وهو تصميم انظمة الطاقة الشمسية الكهربية المنفصلة عن الشبكة (off grid pv solarsystem design) وسنراعي التبسيط الشديد وتركيز الموضوع علي قدر الإمكان إن شاء الله.

ما هي النقاط التي سنغطيها في هذا الموضوع :

  1. ما هي انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة off grid
  2. ما هي عيوب ومميزات الأنظمة المنفصلة عن الشبكة
  3. ما هي الحالات التي يتم استخدام النظام المنفصل عن الشبكة فيها
  4. حساب مجموع الاحمال الكهربية يوميا ( ليلا ونهارا )
  5. تحديد حجم مصفوفة الألواح الشمسية وعدد الألواح وقدرتها الكهربية
  6. تحديد قدرة الأنفرتر (محول التيار)
  7. تحديد حجم البطاريات المطلوبة وعددها وسعتها
  8. تحديد منظم الشحن ومواصفاته



1- ما هي انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة off grid

انظمة الطاقة الشمسية الفولتوضوئية المنفصلة عن الشبكة أو ما يعرف ب Off grid PV solar systems هي من إسمها يتضح لك أنها أنظمة منفصلة عن الشبكة .. ولكن أي شبكة نقصد؟
.. بالطبع نقصد شبكة الكهرباء العمومية الخاصة بوزارة الكهرباء العادية .. فهذا النظام لا يعتمد إطلاقا علي شبكة الكهرباء العامة بل هو مستقل تماما ويتم تصميمه بحيث انه يلبي إحتيجاتك من الكهرباء ليلا ونهارا بالطاقة الشمسية.
وتتكون وكمت هو واضح من مصفوفة الألواح وتكون متصلة بمنظم الشحن " الذي يمكن أن يكون موجود بداخل الإنفرتر او كوحدة منفصلة " ثم يتصل منظم الشحن بمصفوفة البطاريات وكذلك بمجول التيار " الإنفرتر " والذي نقوم بعد ذلك بتوصيله بلوحة الكهرباء لتلبية إحتياجات المكان من الكهرباء.
يمكنك التعرف أكثر علي آلية العمل ووظيفة كل جزء من هذه المكونات بشكل أكثر تفصيلا من خلال قراءة موضوع " الطاقة الشمسية للمنازل "

2- ما هي عيوب ومميزات الأنظمة المنفصلة عن الشبكة

المميزات .. مجرد أن تكون معتمدة علي الطاقة الشمسية فقط بنسبة 100% فهي في حد ذاتها ميزة , فأنت لا يهمك بعد الآن انقطاع التيار الكهربي ولا عداد كهرباء ولا فواتير كهرباء
العيوب .. تكلفتها مرتفعة عن نظيرتها من الأنظمة المتصلة بالشبكة أو الهجينة وهذا لأنها تحتاج عدد أكبر من البطاريات نظرا لأن مطلوب من البطاريات تلبية كافة إحتياجاتك من الكهرباء طوال فترات غياب الشمس, وأيضا ستحتاج الي تغيير البطاريات كل فترة (من 3 الي 4 سنوات)

3- ما هي الحالات التي يتم استخدام النظام المنفصل عن الشبكة فيها

النظام المنفصل عن الشبكة مكلف قليلا كما ذكرنا وللمصداقية جدواه الإقتصادية حتي الآن اكبر من سعر الكهرباء التي تشتريها من شبكة الكهرباء الحكومية وحتي بعد ان يتم رفع الدعم عن الكهرباء في معظم البلدان ستكون ايضا تكلفة الأنظمة المنفصلة عن الشبكة كبيرة نسبيا وذلك لأنه كما ذكرنا فأنت بحاجة الي تغيير البطاريات كل فترة  مع العلم أن اسعار بطاريات الطاقة الشمسية حتي الآن لا تزال مرتفعة نسبيا ,لذلك يعتبر استخدامها ذو جدوي في الحالات الآتية:
- في المزارع النائية حيث تكون موجودة في مناطق خدمة الكهرباء العمومية فيها ضعيفة ومتكررة الإنقطاع كما أنهم يدفعون الكهرباء بنظام الممارسة او يتم تحصيل الكهرباء بالسعر التجاري وتحصل منهم الحكومة كثيرا علي ذلك.
- الإستراحات والمعسكرات والشاليهات النائية والتي لا يوجد بها خطوط كهرباء بالأساس فالطاقة الشمسية في هذه الحالة ستكون أرخص وأأمن من مولدات الديزل
- أي مكان آخر حالته مشابهة للحالات المزكورة بالأعلي




4- حساب مجموع الاحمال الكهربية يوميا ( ليلا ونهارا )

نأتي هنا الي بداية النقاط المهمة في التصميم والتي يجب أن تكون هي أول ما تفعله لتصميم نظام الطاقة الشمسية المنفصل عن الشبكة ألا وهو حساب مجموع الأحمال الكهربية للأجهزة الموجودة في المكان المراد تشغيله بالطاقة الشمسية.
كنا في موضوع سابق بعنوان حساب الطاقة الشمسية في المنازل تجاهلنا موضوع حساب مجوع الأحمال الكهربية للأجهزة بإعتبار أن مجموع الأحمال الكهربية يكون مذكور أصلا في فاتورة الكهرباء الشهرية فبمجرد قسمتها علي عدد ايام الشهر 30 يوم يمكن ببساطة حساب متوسط الإستهلاك اليومي من الكهرباء بالكيلو وات ساعة.. ولكن الآن فمن المتوقع أصلا عدم وجود كهرباء في المكان وبالتالي لا يوجد عداد كهربي بالمكان لذلك سنقوم بحسابها بأنفسنا.
والجدول التالي يوضح بعض الأحمال الكهربية لأكثر الأجهزة الكهربية استخداما  والتي ستكون موجودة لديك  في الغالب" سينفعك هذا الجدول لبداية حساب الأحمال الكهربية لبعض الأجهزة ولكن أنصح دائما بأخذ حمل كل جهاز بقراءته بنفسك فكل الأجهزة يكون مذكور عليها حملها بالوات Watt"

تصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة ( off grid pv solar system design )

طبعا هذه هي الأجهزة الأساسية التي تجد معظمها او كلها في المكان المراد تشغيله بنظام الطاقة الشمسية المنفصل عن الشبكة وحاولنا ذكر اشهرها وأهمها بشكل بسيط ونؤكد انه اذا اردت حسابها بدقة فأقرأ علي كل جهاز الحمل الكهربي الخاص بع بالوات وهذا سيكون أفضل.
بالنسبة للمضخات فنؤكد اننا نقصد الطلمبات الصغيرة الخاصة بالإستخدامات العادية ذات القدرات البسيطة وتكون واحد فاز وليس للري فموضوع طلمبات الري موضوع آخر يمكنك قراءته في موضوع " تصميم انظمة مضخات الري بالطاقة الشمسية

دعونا الآن نبدأ معا في أول نقطة وهي حساب الاحمال الكهربية للأجهزة ومعدل الإستهلاك اليومي بالليل والنهار ولذلك ستحتاج الي ملأ الجدول التالي :
  "قم بتسطير الجدول يدويا بنفسك وأملأه" وسنقوم بشرح كل جزء فيه معا

تصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة ( off grid pv solar system design )

أولا : بالنسبة للمربع ذو الخلفية البيضاء سنقوم فيه بكتابة الأجهزة التي لدينا والحمل الكهربي لكل جهاز بالوات watt وعدد الأجهزة .
" بالنسبة للإضاءة أكتب كل مجموعة لمبات متشابهة في القدرة في سطر منفرد"
ثانيا: في العمود ذو الخلفية الصفراء تقوم بحساب مجموع الأحمال لكل مجموعة أجهزة متشابهة علي حدي عن طريق ضرب الحمل بالوات للجهاز الواحد في عدد الأجهزة ( الحمل بالوات * عدد الاجهزة ) ثم في النهاية قم بجمع جميع القيم في العمود باللون الأسفر وكتابتها في المربع المحدد باللون الأحمر
ثالثا: الجدول ذو الخلفية الزرقاء تقوم بكتابة ساعات العمل المتوقعة اثناء النهار لكل جهاز " حاول ان تتوقع بالتقريب " وقم بكتابتها في عمود ساعات العمل المتوقعة ثم في العمود المسمي الطاقة الكهربية تقوم بضرب القيمة الموجودة في لعمود الأصفر " مجموع الأحمال بالوات " في قيمة عدد ساعات العمل المتوقعة بالنهار لتحصل علي الطاقة الكهربية المطلوبة بالنهار لكل جهاز علي حدي بوحدة wh "وات ساعة"  ثم تقوم بجمعها جميعا ووضعها في خانة الموجموع " المربع المحدد باللون الأحمر
رابعا : في الطاقة المطلوبة بالليل تكرر نفس الذي قمنا به في الخطوة السابقة فقط الإختلاف انك ستتوقع عدد ساعات العمل أثناء الليل بدلا من النهار وايضا تحسب المجموع النهائي وتضعه في المربع الأحمر بالنهاية.

وبذلك يصبح لديك ثلاثة قيم مهمة جدا جدا وهي كل ما تحتاجه لتبدأ في التصميم الصحيح والمناسب لك تماما باذن الله:
القيمة الأولي وهي : مجموع الأحمال بالوات يمكن ان تقوم بقسمتها علي 1000 لتحصل عليها بوحدة كيلو وات KW
القيمة الثانية : وهي الطاقة الكهربية المطلوبة أثناء النهار بوحدة وات ساعة  "Wh" ويمكن ايضا ان تقوم بقسمتها علي 1000 لتحصل عليها بوحدة كيلو وات ساعة Kwh"
القيمة الثالثة: الطاقة الكهربية المطلوبة بالمساء بوحدة وات ساعة Wh ويمكن ايضا ان تقوم بقسمتها علي 1000 لتحصل عليها بوحدة كيلو وات ساعة "Kwh"




5- تحديد حجم مصفوفة الألواح الشمسية وعدد الألواح وقدرتها الكهربية

بكل بساطة أنت الآن لديك قيمة الطاقة الكهربية التي انت بحاجة اليها بالنهار بوحدة كسلو وات ساعة "Kwh" وايضا لديك الطاقة التي تحتاجها بالمساء بوحدة كيلو وات ساعة "Kwh" وهاتان هما القيمتان الثانية والثالثة في الخطوة التي ذكرناها بالأعلي.
فقط فم بجمعهم لتحصل علي قيمة الطاقة الكهربية التي انت بحاجة اليها طوال اليوم بوحدة كيلو وات ساعة "Kwh"
قم بقسمة الناتج / 6 "وهو متوسط عدد ساعات سطوع الشمس في معظم البلاد العربية" .. الأن انت لديك القدرة الكهربية لالواح الطاقة الشمسية المطلوبة لتغطية استهلاكك طوال اليوم بوحدة كيلو وات "Kw"
قم بضرب الناتج * 1.2 " بذلك نكون قد زودناها بنسبة 20% اعتبارا لأيام الغيوم التي قد يقل انتاج الألواح فيها وهذا بمثابة معامل أمان"
ثم قم بتقريب القيمة بعد ذلك لأقرب رقم صحيح .. ولنقل مثلا انك بعد هذه الحسابات وجدت انك بحاجة الي 3.5 كيلو وات من الألواح  " أي 3500 وات " .. اذن كم لوح أنا بحاجة اليه الآن؟
ببساطة شديدة ايضا هناك في الأسواق العربية الواح شمسية بقدرات مختلفة اشهرها الواح 250 وات و 265 وات
فلنقل اننا سنختار الواح بقدرة 265 وات فيكون في مثالنا هذا عدد الألواح = 3500/265 = 13.2 " طبعا لا يوجد كسور ودائما نقرب للأكبر فسنكون في حاجة الي 14 لوح بقدرة 256 وات "
ولكن في هذه الحالة سيكون من الأفضل إختيار الواح بقدرة 250 وات للتوفير نظرا لأن في هذه الحالة سيكون ناتج القسمة 14 لوح بالتحديد بقدرة 250 وات للوح الواحد وطبعا اللوح ذو قدرة 250 وات ارخص من نظيره ذو قدرة 265 وات. وهكذا يسير الأمر " وأرجو أن يكون الموضوع واضح"
ويمكنك القراءة أكثر عن الواح الطاقة الشمسية في موضوع الالواح الشمسية لتوليد الكهرباء وموضوع اسعار الواح الطاقة الشمسية




6- تحديد قدرة الأنفرتر (محول التيار)

ببساطة أيضا وكما تعودنا انت حصلت في الخطوة الرابعة علي قيمة مجموع الأحمال الكهربية وهي القيمة الأولي التي ذكرناها وهي بوحدة كيلو وات " KW"
وهذا هو مجموع الأحمال الكهربية لكل الأجهزة التي لديك لو أنها قامت بالعمل في نفس الوقت وهذا بالتحديد هو المطلوب من الانفرتر "محول التيار"
فلو كان مثلا مجموع الأحمال الذي حصلت عليه في القيمة الأولي في الخطوة الرابعة 3.7 كيلو وات مثلا اذن انت بحاجة الي انفرتر 4 كيلو وات " نقوم دائما بتكبير القيمة نظرا لوجود فقد في الطاقة ولأن كفاءة الانفرتر ليست 100% بالتأكيد كما ان الانفرتر"محول التيار" في حد ذاته يقوم باستهلاك كهرباء ليعمل"
ويمكنك قراءة المزيد عن محول التيار في موضوع انفرتر انظمة الطاقة الشمسية ولاحظ طبعا اننا نتحدث عن انفرتر منفصل عن الشبكة Off Grid

7- تحديد حجم البطاريات المطلوبة وعددها وسعتها

بالنسبة لانظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة يعتبر تحديد حجم مصفوفة البطاريات بالاساس يعتمد علي كمية الطاقة الكهربية المطلوبة طوال فترات غياب الشمس والتي قد تصل الي 16 ساعة في اليوم.
ولحساب حجم مصفوفة البطاريات ببساطة ايضا بالعودة الي الخطوة الرابعة للقيمة الثالثة التي حصلنا عليها والتي تمثل كمية الطاقة الكهربية التي ستحتاجها بالمساء بوحدة كيلو وات ساعة Kwh .
هذه هي الطاقة المطلوب من البطاريات تخزينها لتلبي كافة احتياجاتك من الكهرباء اثناء فترات غياب الشمس بناء علي الحسابات التي حسبناها في الخطوة الرابعة .. ولكن كيف أحدد عدد البطاريات وسعتها؟؟
-أولا : قم بقسمة هذا الرقم " القيمة الثالثة " في الخطوة الرابعة / 12 " 12 هي فولتية البطارية الواحدة فمعظم البطاريات في الأسواق إن لم يكن كلها تعمل بجهد كهربي 12 فولت "
- ثانيا: بعد ان تممت الخطوة الأولي انت الأن لديك السعة التخزينية المطلوبة بوحدة كيلو امبير ساعة KAh قم بضربها في 1000 لتحصل علي السعة بوحدة امبير ساعة Ah
- تالتا: قم بضرب هذه القيمة التي حصلت عليها في الخطوة السابقة في 2 لماذا؟ .. لأننا سنأخذ معدل تفريغ 50% وهو ما نسمية D.OD ويمكنك فهم هذا الأمر بشكل أعمق لو أردت من خلال قراءة موضوع استفسارات حول بطاريات الطاقة الشمسية ولكن لتبسيط الأمر بشكل مبدأي هذا يعني اننا تحاول ان نجعل البطاريات لا تقوم بتفريغ اكثر من نصف شحنتها في نهاية كل يوم وذلك يطيل عمر البطاريات ويحافظ عليها من التلف.
رابعا: انت الآن بعد الخطوة السابقة لديك قيمة بوحدة امبير ساعة AH وهي الوحدة االتحزينية للبطاريات .. ويوجد في السوق عدة سعات تخزينية مختلفة للبطاريات 55 أمبير او 70 امبير او 100 او 150 او 200 وهكذا " لاحظ ان المصطلح السوقي كلمة 100 امبير للبطارية مثلا تعني امبير ساعة AH "
فلحساب عدد البطاريات التي انت بحاجة اليها قم بقسمة الرقم الذي حصلت عليه / سعة البطارية التي أخترتها " وننصح باختيار بطارية ذات سعة كبيرة 200 أمبير مثلا او 150 امبير "




8- تحديد منظم الشحن ومواصفاته

منظم الشحن كما ذكرنا يمكن أن يكون موجود بداخل الإنفرتر ويمكن ان يكون وحدة منفصلة وننصح بجعله وحدة منفصلة واختيار انفرتر بدون منظم شحن لو استطعت ذلك ولكن في السوق الآن في السنة الأخيرة اصبحت اجد ان معظم الانفرترات المتوفرة بالأسواق منظم الشحن موجود بداخلها.
علي أي حال فلو كنت ستحصل علي انفرتر يوجد بداخله منظم الشحن فيجب انن تتاكد من مواصفات منظم الشحن الموجود بداخلها انه مناسب لظروفك.
بالنسبة لمنظم الشحن بدون الدخول في تفاصيل مرهقة إختار منظم شحن MPPT وهذا النوع هو الأفضل والأكثر كفاءة ويقوم بالحصول علي اكبر قدرة ممكنة من خلال تتبع القدرة القصوي بين الفولت والأمبير ولن نتحدث أكثر من ذلك في هذا الأمر.

دلوقتي بقي نيجي للنقطة المهمة جدا جدا في اختيار منظم الشحن او حتي الانفرتر لو كان منظم الشحن موجود بداخل الانفرتر وهي منظم الشحن كام فولت ؟ وكام امبير؟
الموضوع دا بقي بعتمد بالأساس علي مصفوفة البطاريات اللي عندك .. بالنسبة لمصفوفة البطاريات احنا في الخطوة رقم 7 المفروض نكون قدرنا نحصل علي عدد البطاريات اللي احنا محتاجينها وسعة كل منها ومتتخضش م العدد " ممكن تطلع 8 ممكن 10 ممكن 20 حتي " وهي انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة كدا بتستهلك بطاريات كتير.
طريقة التوصيل بيكون توالي او توازي او الاتنين مع بعض .. ازاي الكلام دا؟
يعني مثلا لو عندي 8 بطاريات البطارية الواحدة 12 فولت و 200 امبير " طبعا نقصد امبير ساعة بس دا اللفظ المتداول في السوق "

تصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة ( off grid pv solar system design )

زي ما واضح في الصورة فوق لو وصلتهم توالي هيكون الأمبير ثابت والفولت اللي هيتجمع وهيكون الوضع 200 امبير ساعة و 96 فولت
ولو وصلت كل اربعة توالي مع بعض وخدت كل مجموعة منهم توازي مع اختها هيكون الوضع 400 امبير ساعة و 48 فولت
بمعني ان التوالي بجمع الفولت والتوازي بجمع الأمبير. " ولاحظ ان البطاريات لازم يكونو نفس السعة ونفس الفولت ونفس تاريخ الإنتاج ونفس النوع وعندهم نفس الهوايات كمان ^_^ "

طيب فرضا في مثالنا دا اني هختار الحالة التانية اللي هي 48 فولت " كدا انا محتاج منظم شحم 48 فولت " أساسي كدا .. كام امبير بقي ؟
بمنتهي البساطة زي ما اتعودنا شوف انت عندك الواح بقدرة قد ايه زي ما حسبنا في الخطوة رقم 5  .. قلنا مثلا 3.5 كيلو وات يعني 3500 وات
اقسم بقي 3500 / 48 " اللي هي الفولتية اللي اختارناها لمصفوفة البطاريات ومنظم الشحن " يطلع حوالي 73 امبير ( يعني انت محتاج منظم شحن ميقلش عن كدا يزيد ماشي وبشكل عملي هتلاقي في السوق منظم شحن 80 امبير )
يعني مدا مواصفات منظم الشحن بتاعك MPPT 48 فولت و 80 أمبير ... أتمني اني أكون وفقت في الشرح كدا ويسعدني اني أجاوب علي استفساراتكو

أعاننا الله وإياكم علي نشر العلم النافع

الثلاثاء، 19 مارس 2019

انفرتر انظمة الطاقة الشمسية - solar inverter

انفرتر الطاقة الشمسية

الانفرتر أو محول التيار الكهربي  يعتبر هو قلب أي نظام لتوليد الكهرباء بالطاقة الشمسية . بل ليس فقط أنظمة توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية ولكن يعد أهم جزء في حالة ما اذا كنت تريد ان تحصل علي تيار متردد  من مصدر يعطيك تيار مستمر  كمصفوفة بطاريات مثلا

ما هي ضرورة وجود الانفرتر في انظمة الطاقة الشمسية؟

لابد أن تعرف أن الواح الطاقة الشمسية تولد لنا تيار مستمر معظم الأجهزة الحديثة المتوفرة في الأسواق وداخل منزلك تعمل بتيار متردد  فمثلا ستجد أن المملكة العربية السعودية والولايات المتحدة الأمريكية تعمل بتظام تيار متردد 110 فولت وتردد 60 هرتز . في حين أن معظم دول العالم الأخري كمصر مثلا واليمن وغيرها تعمل بتيار متردد 220 فولت وتردد 50 هرتز.  ولذلك توجب وجود جهاز في أنظمة الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء ليقوم بتحويل التيار المستمر الذي تنتجه الألواح الي تيار متردد يتناسب مع طبيعة عمل الأجهزة الموجودة لديك.
كما أن مصفوفة البطاريات الموجودة في انظمة الطاقة الشمسيةوالمسؤولة عن تخزين الكهرباء الزائدة لأستخدامها في فترات غياب الشمس هي ايضا تقوم بتخزين تيار مستمر لذلك سيظل الأنفرتر ايضا ضروري معها لتحويل الكهرباء المنتجة منها الي تيار متردد .




هل ينتج الانفرتر او محول التيار الكهربي تيار متردد حقيقي ؟

عمل الانفرتر هو تحويل الموجة الكهربية للتيار المستمر الداخل اليه الي موجة ترددية بنفس التردد المتوافق مع طبيعة الدولة التي يعمل فيها وهناك ثلاثة مستويات من كفاءة الموجة الترددية التي يمكنك الحصول عليها من الانفرتر:

  1. Square wave power inverter : وهذا النوع لا انصحك أبدا بأستخدامه رغم ان ثمنه رخيص ولكن يصعب علي الأجهزة التعامل مع الموجة الخارجة منه وقد يتسبب في أتلافها ومعظم الشركات لم تعد تنتجه بالأساس.
  2. Modified sine wave power inverter: هذا النوع يعد متوسط في التكلفة وفي الكفاءة وتعمل معه معظم الأجهزة بشكل صحيح الا بعض الاجهزة كانظمة التحكم في المواتير الكهربية مثلا وغيرها وينصح بأستخدامه في التطبيقات البسيطة كمعسكرات التخييم مثلا او الأستراحات الصغيرة.
  3. True sine wave power inverter : هذا هو النوع الذي تريده تماما فهو ينتج تيار كهربي بتردد مثالي الي حد كبير وتعمل معه جميع الأجهزة الكهربية بشكل ممتاز ويوجد به انظمة حماية وانظمة فصل اتوماتيكي في حالة تغير الأحمال وهو أغلي الانواع ثمنا ولكن يستحق ثمنه وهو الذي يستخدمه معظم الأشخاص في المنازل او المؤسسات.



أنواع أنفرترات الطاقة الشمسية

يوجد عدة انواع من الانفرتر المستخدم في أنظمة الطاقة الشمسية وسنحاول ان نعبر عليها سريعا:

  1. Micro inverter : النوع دا من الانفرترات بيكون متوصل بشكل مباشر مع كل لوح او مجموعة الواح متجاورة ميزيدش عن اربع الواح وبيكون موجود خلف اللوح مباشرة وبيكون ليه ميزة أنه بيقدر يحصل علي نقطة القدرة القصوي بدقة لأن الألواح متجاورة وموجودة في نفسة البقعة من الأرض ومتعرضة لنفس كمية الأشعاع الشمسي لكن العيب الواضح ليه انه لو استخدمته في المشاريع الكبيرة هتحتاج عدد كبير منه ودا هيزود تكلفة المشروع ككل بشكل ملحوظ.
  2. String inverter : ودا يعتبر أكثر الأنواع انتشارا وبيقدر يشغل أنظمة طاقة شمسية بقدرات متوسطة او كبيرة نسبيا ومتوفر منه من 2 كيلو وات الي 33 كيلو وات وفيه شركات انتجت منه في السنوات الأخيرة بقدرات أعلي قد تصل الي 100 كيلو وات. وطبعا بيكون موجود فيها انظمة حماية للفصل في حالة وجود أحمال زائدة ونظام توصيل للبطاريات للشحن والتفريغ ودا هيغنيك عن منظم الشحن وطبعا بيكون فيه نظام تتبع القيمة القصوي للقدرة  ومعظم الانواع بيكون متوفر فيه وصلة لكهرباء الخط الارضي او اي مصدر تيار متردد أحتياطي آخر كمولد الكهرباء بالديزل مثلا . والنوع دا هو اللي بيتم استخدامه في الغالب في توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية في المنازل او المؤسسات والشركات.
    وبيكون هو انفرتر واحد متوصل علي سلسلة الألواح الشمسية كلها وبيكون في مكان بعيد عن الألواح جيد التهوية وفي القدرات العالية منه بيوجد انواع ذات اطوار ثلاثية  او اللي بنسميه احنا في الدول العربية تلاتة فاز ودا بيستخدم في حالة كان الحمل المراد تغطيته بيشتغل بنظام ثلاثي الاطوار واللي هو بيكون في الغالب لأستخدامات طرمبات او مضخات رفع المياه من الآبار ذات الأعماق الكبيرة بالطاقة الشمسية.
  3. central inverters : او الانفرتر المركزي ودا بيستخدم في حالة القدرات العالية جدا واحد ميجا وات فيما فوق وانا شخصيا بتخوف كثيرا من هذا النوع لأنه في حالة توقف او تعطل لأي سبب سنضطر الي ايقاف عمل المحطة كلها حتي يتم اصلاح العطل ولكن بدلا منه يمكن استخدام عدة انفرترات من النوع الثاني  وبذلك لو حصل عطل في احد الأنفرترات يظل الباقي يعمل بكفائته



اختيار الانفرتر المناسب

  • أختيارك للانفرتر لا يعتمد فقط علي القدرة الكهربية للنظام لكن ايضا لابد ان تاخذ في الأعتبار هو هيستحمل تيار كام امبير وهيشتغل علي كام فولت وتقارن الفولتيه والامبير الخاصة بيه بالخرج بتاع مصفوفة الواح الطاقة الشمسية للتصميم وكذلك مصفوفة البطاريات ان وجدت
  • معظم الأنفرترات المتوفرة في الأسواق حاليا كفائتها بتكون أكبر من 95% حاول تختار الأعلي كفاءة
  • أتاكد ان الأنفرتر بيحتوي علي نظام MPPT (Maximum Power Point Tracking ) للحصول علي اقصي قدرة
  • وطبعا أتأكد ان خرج الانفرتر True Sine Wave
  • اتأكد من شهادة الضمان الخاصة بالأنفرتر واتأكد انها متقلش عن 5 سنين

حاول تختار انفرتر من شركة معروفة وأفضل الشركات المنتجة :

  • SMA
  • ABB
  • solar edge
  • chneider
  • Aurora
  • Fronius
  • Delta (solivia)

وهناك أيضا العديد من الشركات الصينية التي تنتج أنواع ممتازة من الانفرترات ونظرا لكثرة المصنعين في السنوات الأخيرة يجب عليك البحث جيدا عن المصنع وخبرته قبل الشراء

الاثنين، 18 مارس 2019

إجابة التساؤلات حول بطاريات الطاقة الشمسية

بطاريات الطاقة الشمسية

كنا قد تحدثنا مسبقا عن بطاريات الطاقة الشمسية في موضوع سابق بعنوان بطاريات الطاقة الشمسية والذي كان مصدر إلهاما للكثير من المواقع والشركات والتي نقلته عنا وذكرنا فيه أنواع بطاريات الطاقة الشمسية المختلفة والفرق بين كل منها بشكل نظري, ولكن مع إنتشار إستخدام بطاريات الطاقة الشمسية وتعدد أشكالها والشركات المصنعة لها والتفاوت الكبير في اسعار البطاريات المختلفة بدأ الكثير من الناس ومنهم المختصون بتركيب أنظمة الطاقة الشمسية في التحير وظهرت العديد من التساؤلات حول البطاريات لذلك ننشر هذا الموضوع كمحاولة منا للإجابة علي بعض أهم الأسئلة التي يطرحها علينا العديد من المتابعين في الرسائل وعلي الواتس.

ولكي يكون الموضوع منسق بقدر الإمكان سنطرح أسئلة بالتسلسل ونحاول الأجابة علي كل منها في فقرة منفصلة:
  1. ما هي بطارية السيارة ؟
  2. ما هي البطارية عديمة الصيانة وبطاريات الكالسيوم التي نسمع عنها ؟
  3. هل يمكن تركيب بطارية السيارة في انظمة الطاقة الشمسية أو علي جهاز يو بي إس ؟
  4. ما هي بطارية الطاقة الشمسية وما انواعها ؟
  5. ما هي خصائص البطارية وكيف أعرف العمر الإفتراضي لها ؟
  6. ما هي أسباب سرعة تلف البطارية ؟
  7. أيهما أفضل بطاريات الGel أم AGM؟
  8. يتحدث البعض عن أمكانية صيانة البطاريات فهل هذا ممكن؟

لنحاول الإجابة علي هذه الأسئلة




ما هي بطارية السيارة وما انواعها ؟ :

وتسمي في بعض الأحيان SLI Batteries (starting, Light and ignition battery ) تتكون بطارية السيارة من شرائح من سبائك الرصاص مغمورة في محلول حمضي.
بطارية السيارة صممت لكي تلبي بشكل اساسي الكهرباء اللازمة لإدارة المارش لبداية تدوير المحرك وهذا يستلزم خروج أمبير عالي دفعة واحدة , ولكي تستطيع القيام بهذا الدور نلاحظ أن شرائح الرصاص في بطارية السيارة رقيقة وعددها كبير مما يعطي مساحة سطحية أكبر ملامسة للحمض مما يعطيها قدرة أكبر علي تفريغ الشحنة سريعا وتلبية أحتياج مارش التدوير من الأمبير العالي.
صممت هذه البطارية لتعيش عدة آلاف من دورات الشحن والتفريغ ( حسب مواصفات ونوع البطارية ) ولكن بنسبة تفريغ لا تزيد عن 5% . ولا يجب أن تستهين أبدا بهذه النسبة فهي كافية لمحاولة تشغيل المارش عدة مرات في نفس الوقت.
ثم بعد التشغيل يقوم الدينامو الموجود بالسيارة بإعادة شحنها لتعويضها عن الكهرباء التي سحبت منها أثناء عملية تدوير المحرك, وفي حالة تم شحن البطارية بالكامل يقوم جهاز يسمي cut out أو ما يطلق عليه العامة كتاوت بفصل الشحن عن البطارية لتجنب الشحن الزائد
ماذا يحدث في حالة ما تم تفريغ البطارية من شحنتها بنسبة تتعدي النسبة المزكورة في مواصفات البطارية ( غالبا ما تكون 5%)؟
تبدأ شرائح الرصاص في التحلل وتسقط قطع منها في قاع البطارية مما يقلل من عمق البطارية وقدرتها علي الشحن والتفريغ.




ما هي البطارية عديمة الصيانة وبطاريات الكالسيوم التي نسمع عنها ؟

بالنسبة لبطارية السيارة العادية أو ما نسميه البطارية السائلة ستلاحظ أن معظم البطاريات تتكون من 4 غرف كل غرفة تسمي الخلية وفوق كل منها غطاء للتهوية والذي تقوم بتزويد البطارية منه بالسائل في حالة لاحظت تناقص السائل الموجود بالبطارية نتيجة تطايره وهذه هو الفرق الجوهري في الشكل بين البطارية العادية والبطارية عديمة الصيانة او ما يسميه البعض البطارية الجافة حيث انه لا يوجد بها فتحات للتهوية وتكون محكمة الغلق لتفادي تطاير السائل.
وهي في تكوينها الداخلي تشبه تماما البطارية السائلة العادية وهي ليست جافة بل يوجد بها سائل حمضي ايضا ولكن نظرا لإحكام الغلق فلن يحدث تطاير للسائل الموجود بداخلها.
وهي ايضا ما يسميه البعض بطارية الكالسيوم حيث ان الشرائح بداخلها تتكون من سبيكة من الرصاص والكالسيوم.
ودعني ازيد أيضا انني أعلم اشخاص يقومون بعمل صيانة لها عن طريق فتحها بشكل احترافي وتزويدها بالسائل ثم إحكام غلقها ( فمهما كان الغلق محكم فغاز الهيدروجين الموجود في الحمض خفيف جدا ويستطيع علي المدي البعيد ايجاد ثغرات ليتسرب منها ) وهذا يحدث عادتا عند تخزينها فترات كبيرة تزيد عن 4 أشهر في درجات حرارة مرتفعة.
وهذا الجدول يوضح الفرق بين كلا النوعين من البطاريات:
الفرق بين البطارية السائلة والبطارية الجافة

هل يمكن إستخدام بطارية السيارة في أنظمة الطاقة الشمسية أو لجهاز UPS ؟

في الحقيقة وبكل تأكيد لا وحتي لو أخبرك أحدهم انها ستعمل فعليك ان تعرف جيدا ان عمل البطارية لفترة مؤقتة ليس معناه نجاحها في العمل فان بطارية السيارة لو استخدمتها في نظام شمسي ستفسد بعد فترة قصير جدا ثم انها لن تستطيع تلبية احتياجك من الكهرباء لفترة طويلة اثناء غياب الشمس.
بطاريات السيارات مصممة لكي تعطيك كمية كبيرة من الشحنة الكهربية في فترة قصيرة وهي فترة بداية دوران المحرك ثم باقي الوقت يتم شحنها عن طريق الدينامو في السيارة وكما ذكرنا منذ قليل لو تم تفريغها من شحنتها بأستمرار لأكثر من 5% ستبدأ سبائك الرصاص في التآكل لأنها رقيقة وليست سميكة.
علي عكس بطاريات الطاقة الشمسية التي هي مصممة لكي يتم شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم تقوم بتفريغ شحنتها طوال الليل. ونسبة التفريغ فيها قد تصل الي 80% او تزيد ولكن النسبة القياسية لمعظم الانواع 50% وذلك نظرا لأن شرائح الرصاص بها سميكة وعددها أقل من نظيرتها المستخدمة في السيارات .
وفي الحقيقة بطاريات الطاقة الشمسية هي ما يسميه المتخصصون Deep cycle batteries او بطاريات دورة الشحن العميقة .




ما هي بطارية الطاقة الشمسية وما أنواعها ؟

حتي لا نكرر المواضيع يمكنك قراءة موضوع سابق بعنوان بطاريات الطاقة الشمسية لتتعرف علي انواع بطاريات الطاقة الشمسية ثم تعود لتكملة قراءة هذا الموضوع.

ما هي خصائص البطارية وكيف أعرف العمر الإفتراضي لها ؟

يمكن تلخيص خصائص البطارية عامتا في عدة نقاط مهمة :

  • سعة البطارية:
    وتقاس بوحدة (AH) امبير ساعة وستجد عدة سعات مختلفة للبطاريات في السوق مثلا 55 أمبير أو 70 أمبير أو 80 أمبير او 100 أمبير أو او 120 أمبير أو 150 أمبير أو 170 أو 200 أو 210 كل هذه السعات متوفرة في كافة أنواع البطاريات سواء بطاريات السيارات أو المعدات الثقيلة أو بطاريات الطاقة الشمسية بأنواعها.
    وهي تمثل السعة التخزينية للبطارية ويكون اختيارها معتمد علي التصميم الذي تم وضعه لمصفوفة البطاريات أعتمادا علي عدة عوامل منها السعة التخزينية المطلوبة من البطاريات أثناء فترات غياب الشمس وجهد الشحن والأمبير الخاص بمنظم الشحن وسنقوم بذكر هذا بالتفصيل في موضوع خاص بتصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة بإذن الله.
  • جهد البطارية:
    ودون الدخول في تفاصيل كثيرة فمعظم البطاريات المتوفرة في الأسواق تعمل بجهد 12 فولت
  • عدد دورات الشحن والتفريغ:
    بالنسبة لعدد دورات الشحن والتفريع للبطارية يعتمد بشكل أساسي علي عمق الشحن أو ما يعرف ب D.O.D وهذا لابد أن تجده علي شكل منحني في ورقة المواصفات الفنية الخاصة بالبطارية كالصورة التالية.
    دورات التفريغ وعمق التفريغ في بطاريات الطاقة الشمسية
    فالصورة بالأعلي توضح عدد دورات التفريغ التي تستطيع هذه البطارية القيام بها أعتمادا علي عمف التفريغ Depth of Discharge (D.O.D)
    وعمق التفريغ لمن لا يعرفه هو نسبة تفريغ الشحنة المخزنة في البطارية ويمكن التحكم فيه عن طريق التصميم الخاص بمصفوفة البطاريات الموجود في نظام الطاقة الشمسية والذي سنقوم بتفصيل طريقته في موضوع قادم بإذن الله.
    ولكن بشكل مبدأي وكما تعودنا محاولة تبسيط الموضوع فمثلا لو أن لدينا بطارية 100 أمبير وقلنا أننا سنأخد معمل تفرغ لها 50% هذا يعني اننا في التصميم سنعامل هذه البطارية كما لو انها 50 أمبير فقط .. أرجو أن يكون الأمر أتضح هكذا.
    وهذا يعني وكما هو واضح من المنحني الخاص بهذه البطارية في حالة عمق تفريغ 50% سيكون عمر البطارية في حدود 1200 دورة تفريع أي تقريبا 1200 يوم أي حوالي ثلاث سنوات وشهرين وهذا هو العمر المتوقع للبطارية في هذه الحالة.
    * لاحظ ان كل بطارية لها المنحني الخاص بها فالأمر ليس عام
  • تأثير الحرارة علي عمر البطارية:
    تؤثر الحرارة المحيطة بالبطارية في عمرها الإفتراضي فكلما زادد درجة حرارة المكان الموجودة فيه البطارية يقل عمرها الإفتراضي وهذا أيضا لابد أن يتوفر في ورقة المواصفات الخاصة بالبطارية علي شكل منحني والصورة بالأسفل تمثل منحني الحرارة الخاص بنفس البطارية
    العمر الافتراضي لبطاريات الطاقة الشمسية بتأثير درجة الحرارة
    فمثلا دعنا نقول أن متوسط درجة حرارة المكان الذي توجد به البطارية هو 35 درجة مئوية فمن المنحني الواضح بالأعلي نجد أن العمر الإفتراضي لهذه البطارية سيكون 3 سنوات ونصف تقريبا . وهذا يتوافق مع عمق التفريغ الذي أخترناه منذ قليل إذن نحن علي الطريق الصحيح.
    ولكن مثلا دعنا نقول أن هذه البطارية ستكون متواجدة في مكان متوسط درجة الحرارة فيه 50 درجة مئوية فعمر هذه البطارية سيكون عام ونصف تقريبا في هذه الحالة فعمر البطارية لن يزيد عن عام ونصف مهما قمنا بتقليل عمق التفريغ لذلك من الأفضل الرجوع واختيار عمق تفريغ أكبر حتي يصبح عمر البطارية حوالي سنة ونصف ايضا وذلك لتحقيق الإستفادة القصوي من البطارية في العام ونصف التي لن تستطيع ان تعيش أكثر منهم في مثل هذه الحرارة. أرجو أن أكون وفقت في توضيح هذه النقطة.



ما هي أسباب سرعة تلف البطارية ؟

-كما أوضحنا في خصائص البطاريات في السؤال السابق قد يكون السبب وغالبا ما يكون عدم مراعاة عمق التفريغ الأنسب عند تصميم مصفوفة بطاريات الطاقة الشمسية.
-وأيضا قد يكون عدم توافق عمر البطارية المعتمد علي عمق التفريغ مع عمر البطارية المعتمد علي درجة حرارة الجو المحيط كأن نضع البطارية في الشمس مثلا أو في غرفة مغلقة لا يوجد بها تهوية وما الي ذلك من اسباب ترفع من درجة حرارة البطارية.
-قد يكون السبب عدم توافق الأمبير والجهد الخاص بمنظم الشحن مع مصفوفة البطاريات وهذا ابضا يعتمد علي التصميم
- وجدت احد ما يسألني عن سبب تلف بطاريته ووجدت أنه يقوم بشحنها مباشرة من الألواح دون منظم شحن !!!!
- شراء بطاريات بتاريخ انتاج قديم ومخزنة منذ فترات طويلة

أيهما أفضل بطاريات Gel أم AGM ؟

في أنظمة الطاقة الشمسية البطارية ال GEL ستكون أفضل وذلك لأن عمرها الأفتراضي يكون أكبر نسبيا في حالة التفريغ بعمق 50% او يزيد وقد يصل الي 80%.
أما بطاريات ال AGM تكون أفضل في حالة ال UPS المستخدم في مكاتب التصميم والإدارات وغيرها وذلك لأن عمرها الإفتراضي مقارنة بسعرها يكون أفضل في حاللات عمق تفريغ لا يتجاوز 30 % وهذا أوقع حيث ان انظمة ال UPS صممت لتعمل في الحالات الطارئة كأنقطاع التيار الكهربي ولا يتوقع منها ان تعمل ساعات عمل طويلة كما هو الحال في أنظمة الطاقة الشمسية والتي قد تظل تعمل طوال الليل.

يتحدث البعض عن إمكانية صيانة البطاريات فهل هذا ممكن ؟

سأقول لك شيئا أولا لا تتوقع ان تعمل البطارية بكفائتها مجددا بعد تلفها لأن هذا درب من الخيال ولكن في الواقع يمكن عمل صيانة للبطاريات ولكن هذا يعتبر بمثابة مسكن فقط في معظم الأحيان.
فالبطاريات السائلة بجميع انواعها حتي ولو كانت محكمة الغلق يمكن فتحها وتزويدها بالسائل بعد تفريغها من شحنتها بالكامل بشكل بطيء ثم إعادة إحكام إغلاقها وشحنها وقد تعمل بعد ذلك. ( لا تقم بذلك بنفسك الا بعد ان تتعرف علي الطريقة من فيديوهات متوفرة علي اليوتيوب سأحاول وضع بعضها علي صفحتنا علي فيس بوك حتي لا تتلف البطارية ) حتي بطاريات ال AGM علمت اشخاصا يقومون بفتحها وملئها بماء مقطر واعادة اغلاقها
أما بطارية ال Gel فمحاولة صيانتها تقتصر علي محاولة تفريغها علي حمل ضعيف كمصباح سيارة مثلا حتي يتم تفريغها بالكامل ثم أعادة شحنها بتيار ضعيف في حدود 5 أمبير حتي يتم شحنها بالكامل ثم تجربتها بعد ذلك. وأثناء هذه العملية والتي قد تستغرق أيام يجب متابعة حرارتها بإستمرار ولو وجدت ان حرارتها ارفتعت بشكل ملحوظ يجب فصل الشحن عنها حتي تهدأ ثم محاولة شحنها مرة أخري حتي يتم شحنها بالكامل وتعلم ان البطارية اتمت شحنها اذا قرأت جهد يتعدي 13 فولت بحد اقصي 13.2 فولت.

*ولاحظ انه يجب مراقبتها باستمرار ولاحظ ايضا انها مجرد محاولة وليس بالضرور ان تجدي نفعا في كل الحالات

أرجو ان أكون وفقت في الإجابة علي معظم الإستفسارات المتعلقة بالبطاريات. وأعاننا الله وإياكم علي نشر العلم النافع.

السبت، 3 أكتوبر 2015

سخانات مياه الطاقة الشمسية

سخانات الطاقة الشمسية

ما هي سخانات الطاقة الشمسية؟

سخانات الطاقة الشمسية هي أحد أهم تطبيقات استخدام الطاقة الشمسية, والسخان الشمسي يقوم باستغلال الطاقة الشمسية الساقطة عليه لتسخين المياه بشكل مباشر وليس لتوليد الكهرباء كما في حالة الألواح الشمسية.
وهذه المياه الساخنة يمكن استغلالها لأغراض الأستحمام أو لتدفئة حمامات السباحة أو التدفئة بالطاقة الشمسية او حتي التبريد بالطاقة الشمسية, كما ان محطات الطاقة الشمسية الحرارية أيضا تستخدم تسخين المياه لتوليد الكهرباء.
سخانات الطاقة الشمسية موجودة منذ أكثر من مائة عام ولكن في العقدين الأخيرين تطورت تكنولوجيا السخانات الشمسية بشكل كبير وملحوظ ومعظم التطور الحاصل كان في المجمعات الشمسية فالمجمعات الشمسية الآن يمكنها استغلال ما يزيد عن 50% من الطاقة الشمسية الساقطة عليها. ولو قارنتها بالواح الطاقة الشمسية الفولتوضوئية فهي لا تستطيع تحويل أكثر من 21% من الطاقة الشمسية الساقطة عليها الي كهرباء وذلك في أجود انواع الواح الطاقة الشمسية.

الجمعة، 28 أغسطس 2015

التدقئة بالطاقة الشمسية .. كيف؟

التدفئة بالطاقة الشمسية

علي الرغم من ارتفاع درجات الحرارة الملحوظ في بلادنا العربية في فصل الصيف الا انه من الملاحظ ايضا ان فصل الشتاء اصبح قاسي البرودة هو الآخر لذلك توجب علينا الحديث عن التدفئة بالطاقة الشمسية, وفي الحقيقة عملية تدفئة الهواء بالطاقة الشمسية غير معروفة للكتيرين فكثير ممن يقرأ هذا الموضوع الآن سيسأل نفسه .. هل يمكن التدفئة بالطاقة الشمسية ؟؟ . والأجابة - بالطبع نعم, بل وسنتحدث في موضوع لاحق ايضا عن التبريد بالطاقة الشمسية... ودعونا ندخل في الموضوع وسنحاول ان نغطي فيه بشكل مبسط كيفية التدقئة بالطاقة الشمسية وطريقة عملها وانواعها.



السبت، 15 أغسطس 2015

انظمة توصيل الطاقة الشمسية الفولتوضوئية

انظمة الطاقة الشمسية
 حينما نتحدث عن أنطمة الطاقة الشمسية أو انظمة توليد الكهرباء بالطاقة الشمسية فاننا نعني بذلك أحد الخيارين :
- النظام الفردي او النظام المنفصل عن الشبكة ( off grid system )
- النظام المزدوج او النظام المتصل بالشبكة ( on grid system )
وكنا في موضوع الطاقة الشمسية للمنازل قد تحدثنا بشكل عابر عن مكونات انظمة الطاقة الشمسية مثل الألواح والانفرتر والبطاريات والوصلات ومنظم الشحن... وانصحك بقراءة موضوع الطاقة الشمسية للمنازل قبل ان نكمل هذا الموضوع عن انظمة الطاقة الشمسية.

الاثنين، 29 ديسمبر 2014

معايير أختيار الواح الطاقة الشمسية الجيدة

الواح-الطاقة-الشمسية

كلنا يخرج الي الأسواق ليشتري إحتياجاته من أكل أو ملابس أو أجهزة كهربية أو حتي أجهزة الكترونية ...وغيرها. وبالطبع ليس بالضرورة ان تصطحب معك خبير أغذية وانت تشتري الأكل أو خبير في المنسوجات وانت تشتري ملابسك او خبير الكتورنيات وانت تختار هاتفك الجوال الجديد. فكل منا يعتمد في أختياره للسلعة المناسبة له علي عدة معايير تختلف هذه المعايير باختلاف نوع السلعة والمعيار الوحيد الثابت لكل السلع هو السعر.
في الحقيقة فان منتجات الطاقة الشمسية مثلها مثل باقي السلع فليس بالضرورة ان تكون متخصص في مجال الطاقة المتجددة حتي تستطيع ان تعرف كيف تشتري الألواح الشمسية الجيدة. فالامر أشبه بأنك تبحث مثلا عن لاب توب بأمكانيات معينة وسعر مناسب وتكون الشركة المصنعة له لها اسم جيد في السوق. هذا هو كل الأمر ببساطة..