کنترل شارژ خورشیدی

کنترل شارژ خورشیدی یا شارژ کنترلر ( charge controller ) چیست ؟

شارژ کنترلر یا تنظیم کننده شارژ ، یکی از اجزای اصلی یک سیستم خورشیدی جدا از شبکه ( Off Grid ) است . به زبان ساده وظیفه کلی کنترل شارژ خورشیدی این است که جریان شارژ و دشارژ باتری ها را کنترل می کند .

وظیفه کنترل شارژ خورشیدی چیست؟

کنترل شارژ خورشیدی باتری ها را در مقابل شارژ مازاد ارسالی از طرف پنل ها خورشیدی محافظت می کند و همچنین در صورتی که مصرف کننده های متصل به باتری بخواهند با دریافت انرژی اضافی ، باتری ها را با تخلیه عمیق و آسیب مواجه سازند ، ارتباط را قطع می کند . این موضوع در هنگامی اتفاق می افتد که برق مصرف کننده ها از خروجی شارژ کنترلر تامین شده باشد.
زمانی که نور خورشید زیاد می شود ، پنل های خورشیدی ولتاژ بیشتری تولید می کنند و ولتاژ بیش از حد پنل های خورشیدی می تواند باعث آسیب به باتری ها شود . نقش کنترل شارژ خورشیدی در این هنگام مشخص می شود که از طریق تامین ولتاژ مناسب جهت شارژ باتری ها از آسیب به آن ها جلوگیری می کند .
پس زمانی که ولتاژ تولیدی پنل ها بیش از حد باشد ، شارژ کنترلر ولتاژ را به حد مناسب برای شارژ باتری ها کاهش می دهد تا باتری ها آسیب نبینند و همچنین از تخلیه کامل باتری جلوگیری کرده و سرعت دشارژ شدن باتری را متناسب با نوع باتری ، محدود می کند ( دشارژ شدن سریع باتری موجب کاهش عمر آن می‌شود) .
پس وظیفه مهم شارژ کنترلر در این است که با محافظت از باتری ، عمر آن را افزایش می دهد.
از دیگر قابلیت های این قطعه می توان به قابلیت کنترل بار ، شارژر USB ، مانیتورینگ از راه دور ، تایمر ، قابلیت تشخیص روز و شب و … اشاره کرد .

در ادامه مقاله به بررسی انواع مختلف شارژ کنترلر می پردازیم .

انواع کنترل شارژ خورشیدی :

کنترل شارژ خورشیدی بر اساس روش کنترل ولتاژ و جریان به دو نوع تقسیم می شود .

شارژ کنترلر PWM

1- کنترل شارژ خورشیدی Pulse Width Modulation یا به اختصار PWM :

PWM تکنولوژی قدیمی اما مناسب برای اکثر کاربرد ها است . PWM ها ساده تر از کنترل کننده های MPPT هستند و بنابراین به طور کلی ارزان تر هستند .
این کنترل شارژ خورشیدی نیز مانند همه ی شارژ کنترلرها وظیفه ی کنترل شارژ و دشارژ باطری ها را بر عهده دارند . آنها ولتاژ ورودی باطری ها را طوری تنظیم می کنند که به آنها آسیبی وارد نشود .
وقتی که آنها را برای کنترل شارژ باطری ها به کار می گیرید این شارژ کنترلر لحظه به لحظه با چک کردن میزان شارژ باطری ، میزان شارژ جریان مورد نیاز را تغییر می دهد ، یعنی هر چقدر که باطری به شارژ کامل نزدیک می شود میزان جریان شارژ هم کم می شود.
این شارژ کنترل ها مانند یک کلید هوشمند عمل می کند . یعنی با محاسبه کردن میزان جریان مناسب جهت شارژ باتری ، جریان ورودی به باتری را قطع و وصل می کند .

کنترل شارژ MPPT

2- کنترل شارژ خورشیدی Maximum Power Point Tracking یا به اختصار MPPT :

کنترل شارژ خورشیدی MPPT از تکنولوژی ردیابی حداکثر توان استفاده می کنند . آنها ولتاژ دریافتی از مجموعه پنل را به گونه ای تنظیم می کنند که بدون افت قابل ملاحظه ای در توان که ناشی از تغییر ولتاژ می باشد ، ولتاژ مناسب شارژ کردن باتری ها را در اختیارشان می گذارد.
این نوع شارژ کنترلر ها از بازدهی بسیار بالاتری برخوردار می باشند و معمولا در سیستم های خورشیدی با توان بالا استفاده می شوند .
از لحاظ مقایسه قیمت ، شارژ کنترلر های MPPT از نمونه های PWM گران تر هستند و دلیل آن تکنولوژی پیشرفته تر آن ها است .
هزینه برق خورشیدی خانگی یا قیمت برق خورشیدی برای باغ ، در سیستم هایی که در آن ها کنترل شارژ MPPT به کار برده شده ، بالاتر است اما در مقابل ، کارکرد و کیفیت بالاتری دارند.

اساس کار کنترل شارژ خورشیدی MPPT به چه شکل است ؟

کنترل شارژر خورشیدی MPPT شامل یک مبدل DC به DC قابل تنظیم می باشد . تنظیمات این مبدل در بازه زمانی (حدود ۵ دقیقه) بر روی حداکثر توان تنظیم می گردد.
بر روی منحنی ولتاژ جریان پنل در بهترین وضعیت خود قرار گرفته، به طوری که در صورت ثابت بودن ولتاژ، جریان را به حداکثر می رساند که منجر به افزایش بازده و راندمان صفحه خورشیدی می شود.

نصب کنترل شارژ خورشیدی

توجه داشته باشید که شارژ کنترل ، نباید در محیط های باز و دارای رطوبت و همچنین در معرض تابش مستقیم نور خورشید و دمای بالا نصب شود.

کنترل شارژ ها معمولا دارای سه نقطه اتصال ورودی/خروجی می باشند. دو ورودی ، پنل های خورشیدی و باتری ها و خروجی ،مصرف کننده ها یا بار هستند.

محل قرار گیری این قطعه بین پنل خورشیدی و باتری است و نصب آن طبق مراحل زیر انجام می شود :

اتصالات کنترل شارژ خورشیدی

مرحله اول

در ابتدا باید باتری ها به کنترل شارژ وصل شود. قبل از نصب دقت کنید که که ولتاژ پنل ها با ولتاژ باتری های یکسان  باشد سپس پلاریته مثبت باتری به ترمینال مثبت کنترل شارژ و پلاریته منفی باتری به ترمینال منفی کنترل شارژ وصل شود.

مرحله دوم

مرحله بعدی اتصال پنل ها به شارژ کنترلر است. توجه داشته باشید که ولتاژ و جریان پنل ها با کنترل شارژی که انتخاب کرده اید متناسب باشد ، سپس با توجه به ترمینال های مثبت و منفی اتصال انجام شود.

مرحله سوم

در مرحله آخر نصب کنترل شارژ خورشیدی هم باید LOAD یا مصرف کننده ها به کنترل شارژ متصل شود که این مورد هم با توجه به پلاریته های مثبت و منفی انجام می شود.

خرید و انتخاب کنترل شارژ  برای یک سیستم خورشیدی یک سرمایه گذاری بلند مدت می باشد. بنابراین، بررسی و مقایسه آنها از نظر دوام و کارکرد در شرایط آب و هوایی شدید بسیار مهم است. از این رو، بهتر است با انواع مختلف و نحوه کارکرد آن ها آشنا باشید و موردی را انتخاب کنید که برای سیستم موردنظر شما متناسب باشد.