تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هو منظم الشحن؟

هو جهازٌ يتحكم بكمية الطاقة المتدفّقة من الألواح الشمسية إلى البطارية، فهو ينظم الجهد والتيار المتدفّق كما أنه يمنع الشحن الزائد، فهو يحافظ على مستوى الشحن في النظام الشمسي من خلال مقارنة شحن البطارية، والحفاظ على حساباتٍ ثابتة لمقدار الطاقة التي يمكن للبطارية استيعابها، إضافةً إلى ذلك يمنع التيار العكسي.

والمقصود به أنه في حال مرور أيام غائمة، وعدم امتصاص الألواح الشمسية للطاقة، فإن الطاقة المُختزنة في البطاريات سوف تتدفق إلى الألواح لأن الكهرباء تتدفق من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض، وقد يتسبّب بتلف الألواح في حال عدم وجود منظم الشحن. لذلك فإن جهاز منظم الشحن يعدُّ جهازاً مهمّاً ورئيسياً في عمل النظام الشمسي، وخاصةً في محطات الطاقة الكبيرة . ^{[1] [2]}

ما هي أنواع منظمات الشحن؟

هناك نوعان أساسيان لمنظمات الشحن هما:

1- أقصى تتبُّع لنقطة الاستطاعة العظمى (MPPT)

هذا النوع يعتمد على مبدأ ملاحقة أقصى نقطة للطاقة، أي تعمل للاستفادة من أعلى مقدار من الطاقة حيث يكون أعلى إشعاع شمسي، ودرجة حرارة، وتحويل هذه الطاقة إلى شحنٍ إضافي مما يحسن أداء الألواح الشمسية، ويُقلّل من فقد الطاقة، وتستخدم هذه التقنية محولاً، وهو عبارةٌ عن دائرةٍ ممكن أن تزيد أو تنقص الجهد والتيار عن طريق التشغيل، وإيقاف التشغيل بترددٍ مرتفع، فهي تحاول دوماً أن تطابق بين مخرجات اللوح الشمسي، ومداخل البطاريات المستخدمة. ^[2]

ميزات أقصى تتبُّع لنقطة الاستطاعة العظمى (MPPT)

1- تعمل على سحبٍ أكبر للطاقة.

2- تتوافر بسعاتٍ كبيرة.

3- تستخدم في المنظومات الكبيرة.

4- تعمل ضمن مجالات جهدٍ كبيرةٍ من 120 إلى 450 فولت.

5- تُطيل عمر البطارية، وتحميها.

6- عند تركيب هذا النوع، فإننا تقوم بوصل الألواح الشمسية على التسلسل أي تتمُّ زيادة الجهد، ولكن يبقى التيار ثابتاً أي أننا لا نحتاج إلى كابلاتٍ كبيرةٍ لتحمُّل التيار، بل يمكننا استخدام كابلاتٍ بأقطارٍ صغيرة. ^{[2] [5]}

مساوئ أقصى تتبُّع لنقطة الاستطاعة العظمى (MPPT)

العيب الرئيسي في هذا النوع من منظمات الشحن التكلفة المادية لها، فهي تعدُّ غالية الثمن مقارنةً مع النوع الثاني، إضافةً إلى أنها أكثر تعقيداً، فهي تحتاج المزيد من المكونات، ومحولاً لتتبُّع نقطة الطاقة العظمى، وأيضاً تعدُّ هذه المنظمات كبيرة الحجم، ويمكن ألا تعمل بشكلٍ جيدٍ في ظروفٍ شديدة الحرارة. ^[2]

2- تعديل عرض النبضة (PWM)

هذا النوع من أبسط أشكال منظمات الشحن، ومهمته حماية البطارية من الشحن الزائد، ومن التفريغ الجائر من خلال فصل الحمل عندما تكون طاقة البطارية منخفضة، وعندما تكون البطارية في حالة شحنٍ تامٍّ ستبدأ وحدة التحكم بالحدِّ من كمية الطاقة تدريجياً، وجعل تيار الشحن ينخفض إلى الصفر.

وهذه المنظمات مخصصةٌ للأنظمة الصغيرة المكونة من لوحٍ أو لوحين شمسيين، يجب عند وصل هذا المنظم مع البطارية أن تكون البطارية مشحونةً من أجل أن يستطيع قراءة سعتها بالشكل الصحيح، ومراعاة قصر الكبل بينهما من أجل تفادي ضياعات الطاقة. ^{[3] [4]}

ميزات تعديل عرض النبضة (PWM)

1- رخيصة الثمن.

2- هيكلها بسيطٌ وفعّالٌ من حيث التكلفة.

3- صغيرة الحجم.

4- انخفاض الحرارة المتولدة أثناء التشغيل.

مساوئ تعديل عرض النبضة (PWM)

1- الاستخدام المحدود في الأنظمة الصغيرة.

2- تعمل ضمن مجال جهدٍ صغيرٍ من 30 إلى 32 فولت.

3- تهدر قسماً من طاقة الألواح.

4- لا تتوافر بسعةٍ أكبر من 60 أمبير. ^[5]

ما هي الميزات الرئيسية لوحدة التحكم بالشحن في الطاقة الشمسية؟

1- تدفُّق الطاقة

السماح بتدفُّق الطاقة من الألواح إلى البطارية، ومنع العكس.

2- فصل الجهد المنخفض

يقوم بفصل الحمل عندما تكون البطارية منخفضة، وإعادة وصله حين يتمُّ الشحن.

3- شاشة العرض

والتي تعرض لنا قيمة التيار الخارج من الألواح، وجهد البطارية، وحالة الشحن.

4- اختيار البطارية

كلُّ نوعٍ من هذين النوعان يسمح لأنواعٍ مختلفةٍ من البطاريات بالاتصال معه.

5- مستشعر الحرارة

حيث تتميز بعض المنظمات بوجود مستشعرٍ يسمح بمعرفة درجة حرارة البطارية. ^{[6] [7]}

هل هناك حاجةٌ لمنظمات الشحن في أنظمة الطاقة الشمسية بشكلٍ دائم؟

لا شكَّ في أهمية وجود منظمات الشحن في حماية وإطالة عمر البطاريات والألواح الشمسية، ولكن في حال كان النظام الشمسي متصلاً بشبكة المدينة، فيمكن الاستغناء عن منظم الشحن، وذلك لأن نظام المدينة يأخذ الطاقة الزائدة ويخزنها، ولكن يبقى جهاز التحكم بالشحن عنصراً مفيداً أيضاً في منع تدفُّق الطاقة من البطاريات إلى الألواح وتلفها، لذلك ينصح بتركيب منظم الشحن في أنظمة الطاقة الشمسية للحفاظ على أداء وكفاءة هذا النظام. ^[7]