الكيبلات في المنظومة الشمسة الكهروضوئية Cables in a Solar PV System
يُنظر إلى الكيبلات والأسلاك الشمسية على أنها الشرايين والأوردة في أي نظام PV للطاقة الشمسية. وفي الغالب ،يتم استخدام الكهرباء المتولدة من الألواح الشمسية الكهروضوئية في مكان آخر. ومطلوب الكيبلات والأسلاك الشمسية خاصة لنقل هذه الكهرباء.
وغالبًا ما يتم الخلط بين مصطلحات الأسلاك والكيبلات ولكن في الواقع ، هناك فرق كبير بين الاثنين.والسلك الشمسي هو موصل واحد ، في حين أن الكيبل الشمسي عبارة عن مجموعة من اثنين أو أكثر من الموصلات داخل غلاف عازلة. الأسلاك هي مكون في الكيبلات. السلك هو موصل واحد (عادة ما يكون مصنوعًا من النحاس أو الألومنيوم ، وكلاهما يتمتعان بموصلية جيدة جدًا وقابلية للطرق وليونة). هناك نوعان من الأسلاك: السلك المفرد أو الصلب موصل واحد يكون إما عاريًا أو معزولًا بغلاف وقائي.
ويتم استخدامه في التطبيقات الثابتة وفي مثل التطبيقات في المنزل مثل الأسلاك الكهربائية والتي يتم لصقها في الداخل والأسلاك الصلبة أرخص ولها قطر أكثر إحكاما لنفس القدرة على حمل التيار مثل الأسلاك المجدولة. ومع ذلك ، فهي تكون متوفرة فقط في مقاييس صغيرة.
ويتكون السلك المجدول من خيوط رفيعة متعددة من الأسلاك الملتوية معًا لتشكيل قلب سلك واحد. وهي مناسبة للتطبيقات التي تخضع لحركة متكررة أو حتى اهتزازات (أي تطبيقات الروبوتات أو المركبات).وتكون الأسلاك المجدولة أكثر وضوحًا في التوجيه ، ولكن لها قطر أكبر لنفس القدرة الاستيعابية للأسلاك الصلبة وهي أيضًا أكثر تكلفة.
بينما يتكون الكبل من سلكين معزولين أو أكثر مغلفين معًا في غلاف واحد. وقد يحتوي الكيبل على أي عدد (أكثر من واحد) من الموصلات ويختلف في قطره الخارجي اعتمادًا على عدد الموصلات. ويتم تصنيف الكيبلات وفقًا لعدد الأسلاك وقياسها.
ويتم التمييز بين كيبلات اللوح (أو مصفوفة الالواح ) الشمسية ، والكيبلات الرئيسية التيار المستمر DC الشمسية ، وكيبلات توصيل التيار المتناوب AC الشمسية.
فكيبلات التيار المستمر DC الشمسية هناك نوعان من كيبلات DC الشمسية وعادة ما يتم ربط هذه الكيبلات في الألواح الشمسية الكهروضوئية ومجهزة بموصلات مناسبة ليتم توصيلها ببعضها البعض.
الكيبل الرئيسي DC : يجب استخدام كيبلات لتمديد خاصة لتوصيل الكيبلات الموجبة والسالبة من المصفوفة الى صندوق توصيل المولد (أو مباشرة بعاكس الطاقة الشمسية). واعتمادًا على الطاقة الخارجة للالواح وعادةً ما يتم استخدام الكيبلات الكهروضوئية ذات مناطق مستعرضة 2.5 مم² و 4 مم² و 6 مم². و تستخدم كابلات التيار المباشر في الهواء الطلق لضمان عدم وجود خطأ أرضي ودائرة قصير ، قد لا يتم تجميع الكيبلات الموجبة والسالبة معًا في نفس الكيبل.وأثبتت الكيبلات ذات الأسلاك المفردة ذات العزل المزدوج أنها حل عملي وتوفر موثوقية عالية.
كابلات DC الرابطة بين االالواح وكذلك بين صندوق توصيل المولد وعاكس الطاقة الشمسية عبارة عن كيبلات ثنائية المحور ، ويحمل التيار عادةً سلكًا أحمر موجبا ، وسلكًا أزرق سالبا ، وكلاهما محاطًا عادةً بطبقة عازلة. وهناك ثلاثة أنواع من التصميمات لربط صفوف الالواح الشمسية الكهروضوئية بعاكس الطاقة الشمسية:
- نظام سلسلة العقدة Node String system
- توصيل المنظومة الالواح بصندوق التوصيل PV system with DC Combiner Box
- التوصيل المباشر Direct Connection
توصيللات التيار المتنواب : يتم يربط كيبل توصيل التيار المتناوب العاكس للطاقة الشمسية بشبكة الكهرباء عبر وحدات الحماية. وفي حالة العواكس ثلاثية الطور ، يتم الاتصال بشبكة الجهد الواطئ باستخدام كيبلات تيار متناوب خماسية المحور (ثلاثة أسلاك موجبة للمراحل الثلاث التي تحمل التيار ، وسلك المتعادل neutral wire الذي يحمل التيار بعيدًا عن الجهاز والأسلاك الأرضية ( سلك الأمان) والذي يربط غلاف الجهاز بالأرض).
وتتطلب الأنظمة ذات العواكس أحادية الطور كيبلات ثلاثية المحور (سلك موجب واحد وسلك متعادل وسلك أرضي).
يجب اتباع القوانين واللوائح الرسمية . عندحساب حجم الكيبلات والأسلاك الشمسية بشكل صحيح في المنظومة الشمسية ومن الضروري استخدام حجم الكيبل الشمسي الصحيح عند توصيل اجزاء مختلفة من المنظومة الشمسية الكهروضوئية.
يضمن حساب حجم الكيبلات الشمسية بشكل صحيح عدم ارتفاع درجة الحرارة عمليًا وفقدان في الطاقة قليلًا جدًا. وقد يؤدي استخدام كيبل صغير الحجم إلى احتمال حدوث حريق بسبب ارتفاع درجة الحرارة
ومن العوامل التي تحدد حجم السلك الشمسي يعتمد حجم السلك المستخدم على: القدرة التوليدية للوح الشمسي (فاذا التيار المتولد كبير ، فيحتاج حجم أكبر للسلك ) ومسافة نظام الألواح الشمسية عن لأحمال (فاذا المسافة طويلة ، فيتطلب حجم أكبر من السلك )
ويتحدد المقطع العرضي للكيبل المناسب للكيل الرئيسي للتيار المستمر على حالة التوصيل لصفوف للألواح الشمسية الكهروضوئية (وعلى الحالة النموذجية لبناء المنظومة ) فيجب تركيب العاكسات بالقرب من مصدر التغذية قدر الإمكان لأن الخسائر الناجمة عن طول الكيبل الشمسي قد تكون موجودة على جانب التيار المتناوب الجانب أعلى كما في جانب التيار المستمر .
ويجب أن يصل التيار المباشر المتولد من الألواح الشمسية الكهروضوئية إلى أقصى حد ممكن دون خسائر في العاكس للطاقة الشمسية. الخسارة غير قابلة للتحقيق لأن كل كيبل لديه مقاومة فقدان في درجة الحرارة المحيطة.
يتم تصميم الكيبل الرئيسي DC بحيث يكون فقده أصغر من 1 ٪ من قمة خرج الطاقة المتولدة من الالواح PV. فان كل كيبل لديه مقاومة أومية. وانخفاض الجهد الحاصل عند هذه المقاومة هو وفقًا لقانون أوم U = R * I (حيث U الجهد ، R المقاومة وأنا التيار). وتعتمد المقاومة R للكيبل على ثلاث معلمات: طول الكيبل: كلما زاد طول الكيبل ، زادت المقاومة. منطقة المقطع العرضي للكيبل: كلما كبرت هذه المنطقة ، كانت المقاومة أقل. والمواد المستخدمة ومقاومتها المحددة ،و بصفة عامة ، افضل توصيلية هي مادتي النحاس و الألومنيوم.
النحاس: σ> = 58 * 106 S / m (Siemens pro m) = 58 m / (Ω · mm²)
الألومنيوم: σ> = 36.59 * 106 S / m = 36.59m / (Ω · mm²)
ويتم حساب كلتا القيمتين عند 300 كلفن (حوالي 25 درجة مئوية). وفي درجات الحرارة المرتفعة ، تزداد مقاومة المواد وتقل التوصلية. وحساب مقاومة الكيبل ويتم حساب المقاومة الأومية للكيبل الشمسي وفقًا للصيغة
R = 1 / σ * l / A (حيث l هو طول الكيبل و A منطقة المقطع العرضي للكيبل)
ويفية التحقق من جودة الكيبلات الشمسية فيجب أن تستوفي الكيبلات الشمسية المتطلبات التالية للتأهل للاستخدام في التطبيقات الكهروضوئية: مقومة لظروف الطقس المختلفة ومقاومة الأشعة فوق البنفسجيةحيث تستخدم الكيبلات الشمسية عادة في الهواء الطلق وهي عرضة لإشعاع الشمس المباشر ورطوبة الهواء. وتكون مناسبة لمدى كبير من درجات الحرارة (- 40 درجة مئوية إلى 90 درجة مئوية). وتتحمل الإجهاد الميكانيكي مثل الضغط والتوتر والانحناء وأحمال القص. ومقاومة للتآكل ، وبالتالي فإن معظم اغلفة الكيبلات مصنوعة من البلاستيك المتصالب مقاوم للحموضة والقاعدة لها قوة عازلة عالية (حسب نوع التطبيق) لها قابيلية مثبطات اللهب وخالية من الهالوجين (الكيبلات الخالية من الهالوجين تكون مقاومة وجيدة في حالة الحريق) لها مقاومة على حالات قصر الدائرة في درجات الحرارة العالية. لها قطر خارجي صغير (موفر للمساحة) وكمطلب اختياري (محاطة شبكة معدنية) للحماية ضد القوارض والنمل الأبيض. وفي حالة المواقع الزراعية ، لها مقاومة إضافية للأمونيا وغازات الهاضمة وحموضة الأكساليك والصودا الكاوية والوسائط الكيميائية الأخرى.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق