کنترل شارژ خورشیدی چیست؟کاربرد+انواع

امروزه استفاده از انرژی خورشید به منظور تامین برق، با استفاده از پنل‌های خورشیدی، در سراسر جهان، مورد توجه قرار گرفته است. هر سیستم و پکیج برق خورشیدی شامل تجهیزات مختلفی می‌شود که کنترل شارژ یکی از اساسی‌ترین تجهیزات آن است.

در این مقاله به بررسی دستگاه کنترل شارژ، انواع و کاربرد آن خواهیم پرداخت:

کنترل شارژ چیست؟

کنترل شارژ یا شارژ کنترلر یک دستگاه الکترونیکی است که جهت تنظیم جریان و ولتاژ ورودی از پنل‌های PV به باتری و بارهای الکتریکی (چراغ ها، فن ها، نمایشگرها، دوربین های نظارتی و تجهیزات مخابراتی و …) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کنترل شارژها از شارژ بیش از اندازه باتر‌ی‌ها جلوگیری می‌کنند و آن‌ را در بالاترین حالت شارژ نگه می‌دارند. کنترل شارژ ولتاژ و جریان ورودی از پنل های خورشیدی که به باتری متصل است را تنظیم می کند. یک کنترل شارژ خوب باعث افزایش بازدهی و طول عمر مفید باتری‌ها می‌شود و در مقابل یک کنترل کننده با کیفیت معمولی، می‌تواند باعث آسیب زدن و خرابی باتری شود. همین امر باعث می‌شود که کل سیستم خارج از شبکه خاموش شود.

اکثر پنل های خورشیدی 12 ولت حدود 16 تا 20 ولت برق می‌دهند، در صورتیکه اکثر باتری‌ها برای شارژ کامل به ولتاژ 14 تا 14.5 ولت نیاز دارند. بنابراین اگر تنظیمی وجود نداشته باشد، باتری‌ها در اثر شارژ بیش از اندازه آسیب می‌بینند.

کار کنترل شارژ خورشیدی چیست؟

کنترل کننده شارژ خورشیدی در سیستم‌‌های خارج از شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کنترل کننده‌ها علاوه بر اینکه از آسیب‌های وارد بر باتری‌ها جلوگیری می‌کنند، همچنین جریان و ولتاژ مناسبی ارائه می‌دهند که بتوانند ظرفیت نامی بارهای الکتریکی را برآورده کنند و اگر یک کنترل کننده شارژ در سیستم وجود نداشته نباشد، می‌تواند باعث نابودی باتری‌ها و بارهای موجود در شبکه شود.

کنترل شارژهای خورشیدی بطور معمول از مدولاسیون عرض پالس (PWM) یا فناوری ردیابی در نقطه توان حداکثر (MPPT) بهره می‌برند. برای تنظیم و ارائه مقدار مناسب جریان و ولتاژ از پنل‌های PV ، برای اجرای بارهای الکتریکی و شارژ ایمن و مطمئن باتری‌ها در طول روز از کنترل شارژ استفاده می‌کنند. زمانی که آفتاب وجود ندارد و تاریک است کنترل شارژ به منبع انرژی (باتری‌ها) اجازه می‌دهد تا برق وارد جریان سیستم کنند.

این کنترلرها دارای محفظه‌های الکترونیکی برای محافظت در برابر جریان معکوس شبانه، ولتاژ بالا، اتصال کوتاه، دمای بالا و قطبیت معکوس باتری هستند. در ضمن برخی از کنترلرها دارای قابلیت قطع ولتاژ پایین می‌باشند و مجهز به چراغ های هشدار LED برای هشدار در مورد خطاها و خصاهای نصب در سیستم هستند.

هنگام نصب کنترل شارژ خورشیدی توصیه می‌شود برای قطع و وصل جریان به ترتیب ذیل عمل کنید:

1.ابتدا باتری را به کنترل شارژ وصل کنید.

2.پنل PV را به کنترل کننده متصل کنید.

3.مصرف کننده را به کنترل شارژ متصل می کنیم.

در زمانی که می‌خواهید جریان را قطع کنید همین مراحل را بصورت معکوس انجام دهید. باتری‌ها بعنوان تامین کننده انرژی کنترل شارژ عمل می‌کنند. لذا همیشه قبل از جدا کردن یا اتصال باتری از کنترل کننده‌ها باید مطمئن شد که پنل‌ها و مصرف کننده‌ها قطع شده باشند. اتصالات بین باتری‌ها، مصرف کننده‌ها و پنل‌های PV و کنترل کننده باید دارای سوئیچ‌های جداکننده باشد؛ تا ایمنی را افزایش دهد و سهولت نصب و خرابی را تسهیل کند.

آیا همیشه به کنترل شارژ نیاز داریم؟

در اغلب موارد نیازی به کنترل شارژ برای پنل‌های کوچک و شارژ یا نگهداری قطره‌ای پانل‌های 1 تا 5 وات نیست. در اینجا یک قانون تقریبی وجود دارد که می‌گوید اگر پنل به ازای هر 50 آمپر ساعت باتری، حدود 2 وات یا کمتر انرژی تولید کند، به کنترل شارژ نیازی نمی‌باشد.

اهمیت کنترل شارژ خورشیدی

کنترل شارژهای خورشیدی یکی از اجزاء بسیار حائز اهمیت در سیستم انرژی خورشیدی هستند. پنل‌های خورشیدی نور خورشید را جذب و آن را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. به دلیل تغییر در شدت نور دریافتی خورشید، این کار بصورت غیر قابل پیش بینی صورت می پذیرد. بدون توجه به اینکه تنظیم وکنترلی مناسب این عمل می‌تواند منجر به آسیب جدی به باتری‌های شما گردد و باعث تولید با بهره وری بسیار پایین و به خطر افتادن ایمنی سیستم شود. در ادامه به اهمیت کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی و اینکه چرا آنها بخشی ضروری از راه‌اندازی خورشیدی شما هستند، خواهیم پرداخت.

محافظت از باتری:

کنترلرهای شارژ خورشیدی نقش مهمی در حفاظت از منابع باتری شما دارند. آنها از شارژ بیش از حد باتری، که می تواند باعث گرم شدن باتری ها، آزاد شدن گازهای مضر و در نهایت کاهش طول عمر آنها شود، جلوگیری می‌کند. همچنین آنها از تخلیه و دشارژ شدن عمیق باتری‌ها نیز که می‌تواند به آن‌ آسیب برساند، جلوگیری می‌کنند. کنترل‌کننده‌های شارژ با حفظ باتری‌ها در محدوده ولتاژ ایمن‌شان، اطمینان می‌دهند که سیستم ذخیره‌سازی انرژی شما بیشتر دوام می‌آورد و کارآمدتر عمل می‌کند.

بهینه سازی تولید انرژی:

پنل های خورشیدی زمانی با حداکثر بازده خود کار می کنند که ولتاژ و جریان مناسب را دریافت کنند. کنترل‌کننده‌های شارژ با تنظیم توان خروجی از پانل‌ها برای مطابقت با نیاز باتری‌ها به این امر کمک می‌کنند. این بهینه سازی تضمین می‌کند که بیشترین بهره را از پنل های خورشیدی خود ببرید و تا حد امکان برق تولید کنید.

ایمنی:

ایمنی در هر سیستم الکتریکی اولویت اصلی است و کنترل کننده‌های شارژ خورشیدی به این ایمنی کمک می‌کنند. آنها از اضافه بارهای الکتریکی و اتصال کوتاه که در غیاب کنترل مناسب ممکن است رخ دهد جلوگیری می‌کنند. این نه تنها از تجهیزات شما محافظت می‌کند، بلکه خطر آتش سوزی الکتریکی را نیز کاهش می‌دهد.

طول عمر سیستم:

یک سیستم انرژی خورشیدی یک سرمایه گذاری قابل توجه است که شما می‌خواهید سال ها دوام بیاورد. کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی با محافظت از اجزای حیاتی مانند باتری‌ها و اینورترها در برابر سایش و پارگی غیرضروری، به افزایش طول عمر کل سیستم شما کمک می‌کنند. این به معنای هزینه‌های جایگزین کمتر و تولید انرژی پایدارتر در طول زمان است.

سازگاری با تغییرات محیطی:

شرایط آب و هوایی و شدت نور خورشید می‌تواند بسیار متفاوت باشد. کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی خود را با این تغییرات تطبیق می‌دهند و اطمینان می‌دهند که سیستم شما حتی در شرایطی که کمتر از شرایط ایده‌آل است، بهینه عمل می‌کند. به عنوان مثال، در روزهای ابری یا دوره‌های کم نور، کنترلر می‌تواند پارامترهای شارژ را تنظیم کند تا از نور خورشید حداکثر استفاده را ببرد.

چرا پنل های 12 ولت برق 17 ولت ارائه می‌دهند؟

دلیل این امر اینست که اگر پنل فقط 12 ولت خروجی داشته باشد، در شرایط ایده آل و کاملاً آفتابی می‌تواند برق موردنیاز را تامین کند. که این شرایط برای اغلب محیط‌ها امکان پذیر نمی‌باشد.

پنل‌ها باید مقداری ولتاژ اضافی ارائه دهند تا در مواقعی که خورشید در آسمان کم یا مه شدید است و همچنین مواقعی که پوشش ابری یا دمای بالا دارید، باز هم مقدار خروجی موردنیاز از پنل دریافت شود. در این مورد می‌توان به این مورد اشاه کرد که یک باتری با ظرفیت 12 ولت که کاملاً شارژ شده در حالت استراحت حدود 12.7 ولت است.

انواع کنترل شارژ خورشیدی

کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی اجزای ضروری در سیستم‌های انرژی خورشیدی هستند که جریان برق را از پنل‌های خورشیدی به باتری‌ها مدیریت می‌کنند و از شارژ ایمن و کارآمد اطمینان می‌دهند. دو نوع اصلی از کنترل‌کننده‌های شارژ خورشیدی وجود دارد:

1.کنترل کننده های مدولاسیون عرض پالس (PWM)

2.کنترل کننده های ردیاب نقطه ای حداکثر توان (MPPT)

کنترلرهای مدولاسیون عرض پالس (PWM):

کنترل‌کننده‌های PWM ولتاژ و جریان را از پنل‌های خورشیدی به باتری‌ها، با روشن و خاموش کردن سریع اتصال، تنظیم می‌کنند. این تکنیک مدولاسیون عرض پالس به طور موثر ولتاژ باتری را در یک سطح خاص حفظ می‌کند. کنترلرهای PWM ساده و قابل اعتماد هستند و آنها را برای سیستم های خورشیدی کوچک تا متوسط ​​مناسب می‌کنند. آنها معمولاً مقرون به صرفه تر از کنترل کننده های MPPT هستند.

قابلیت ها:

1. سادگی: کنترلرهای PWM ساده هستند و آنها برای سیستم‌های خورشیدی کوچک تا متوسط ​​مناسب می‌باشند.
2. مقرون به صرفه: آنها معمولاً مقرون به صرفه‌تر از کنترل کننده‌های MPPT هستند و آنها را به یک انتخاب مقرون به صرفه تبدیل می‌کند.
3. ایده‌آل برای باتری‌های بدون نیاز به تعمیر و نگهداری: کنترل‌کننده‌های PWM با باتری‌های سرب اسید و ژل به خوبی کار می‌کنند که نیازی به تعمیر و نگهداری مکرر ندارند.

کنترل کننده های حداکثر توان ردیابی (MPPT):

کنترل‌کننده‌های MPPT از الگوریتم‌های پیشرفته برای ردیابی و بهینه‌سازی مداوم نقطه حداکثر توان پنل خورشیدی (MPP) استفاده می‌کنند. آنها ولتاژ و جریان را تنظیم می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که پانل ها در اوج راندمان خود کار می‌کنند. برای نواحی که شرایط آب و هوا به گونه ای است که اکثر مواقع هوا ابری یا مه آلود است، بهتر است از کنترل شارژهای mppt برای سیستم خورشیدی استفاده شود زیرا این کنترلرها می‌توانند از حداکثر توان پنل‌های خورشیدی، استفاده کنند.

قابلیت ها:

1. راندمان: کنترلرهای MPPT بسیار کارآمد هستند و اغلب بیش از 90 درصد راندمان دارند، به این معنی که می‌توانند انرژی بیشتری از پنل های خورشیدی برداشت کنند.
2. سازگاری: آنها با طیف گسترده‌ای از انواع و اندازه‌های پنل خورشیدی سازگار هستند و این قابلیت آنها را برای هر کاری مناسب می‌کند.
3. انعطاف پذیری: کنترلرهای MPPT می‌توانند تغییرات در جهت گیری پنل خورشیدی و شرایط محیطی را کنترل کنند و تولید انرژی را به حداکثر برسانند.

کنترل شارژ PWM یا MPPT

هنگام انتخاب یک کنترل کننده شارژ خورشیدی، ضروری است که نیازهای خاص خود و ویژگی های سیستم انرژی خورشیدی خود را در نظر بگیرید. کنترل‌کننده‌های PWM برای راه‌اندازی‌های ساده‌تر و کوچک‌تر با پانل‌های ثابت مناسب هستند، در حالی که کنترل‌کننده‌های MPPT برای سیستم‌های بزرگ‌تر و آن‌هایی که در شرایط تغییر هستند ایده‌آل هستند. با انتخاب نوع کنترل کننده مناسب، می توانید عملکرد و طول عمر سیستم انرژی خورشیدی خود را بهینه کنید و در عین حال تولید و کارایی انرژی خود را به حداکثر برسانید.

 

شرکت آریاخورشید مرکز طراحی و اجرای انواع سیستم و نیروگاه برق خورشیدی در استان خراسان می‌باشد. برای دریافت مشاوره رایگان و کسب اطلاعات بیشتر با ما در ارتباط باشید.09377400157-05152221335