يعمل صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية عن طريق استقبال التيار المستمر من عدة سلاسل من الألواح الشمسية عبر أطراف أو موصلات إدخال منفصلة. وعادةً ما تدخل كل سلسلة إلى الصندوق عبر ممر كابل أو موصل كهروضوئي. ويتم توجيه الموصلات الموجبة والسالبة عبر أجهزة الحماية والتوصيل الموجودة داخل الصندوق.
في العديد من التصميمات، يمر الجانب الموجب من كل سلسلة عبر مصهر تيار مستمر. واعتمادًا على تصميم النظام، قد يتم تزويد الجانب السالب أيضًا بمصهر أو توصيله عبر أطراف التوصيل. وبعد توفير الحماية، تُوصَّل مخرجات السلسلة إلى قضبان التوصيل أو كتل الأطراف. ثم يمر الناتج المجمع عبر مفتاح تيار مستمر أو قاطع إخراج قبل أن يغادر صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية ويتصل بالمحول.
يتم عادةً توصيل جهاز الحماية من اندفاعات التيار المستمر بين موصلات التيار المستمر ونظام التأريض. وعندما يحدث جهد زائد عابر، يساعد جهاز الحماية من اندفاعات التيار المستمر (SPD) على تفريغ تيار الاندفاع إلى الأرض والحد من الجهد الذي يصل إلى مدخل العاكس.
تتيح عملية التشغيل هذه لصندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية أن يعمل كنقطة تجميع وحماية للتيار المستمر الخاضعة للتحكم في نظام الطاقة الكهروضوئية.
لا يحتاج كل نظام ألواح شمسية إلى صندوق تجميع كهروضوئي منفصل. ويعتمد ما إذا كنت بحاجة إلى واحد أم لا على حجم نظامك، وتصميم المحول، وعدد السلاسل، ومسافة الأسلاك، ومتطلبات الحماية، واحتياجات الصيانة.
قد لا تحتاج إلى صندوق تجميع منفصل إذا كان نظامك يتألف من سلسلة واحدة أو سلسلتين فقط، وكان العاكس الخاص بك يشتمل بالفعل على عدد كافٍ من مداخل التيار المستمر، ووسائل الحماية المدمجة، ووظائف العزل.
عادةً ما تحتاج إلى صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية عندما يحتوي نظامك على عدة سلاسل من الألواح الكهروضوئية، أو مسارات طويلة لكابلات التيار المستمر، أو جهد كهربائي مرتفع للنظام، أو توصيلات متوازية للسلاسل، أو تحديات تتعلق بالتركيب في الهواء الطلق، أو متطلبات تفتيش على مستوى المشروع.
يُعد صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية مفيدًا بشكل خاص في:
إذا كنت غير متأكد، فيجب عليك مراجعة تخطيط المصفوفة الكهروضوئية، وتصميم مدخلات العاكس، وتيار السلسلة، ومتطلبات الحماية قبل اختيار صندوق التجميع.
يجب أن يستند تحديد حجم صندوق تجميع الطاقة الشمسية إلى بيانات المشروع الفعلية، وليس فقط إلى عدد سلاسل الإدخال. قد يبدو صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية المكون من 4 سلاسل أو 8 سلاسل أو 12 سلسلة بسيطًا على صفحة المنتج، لكن الاختيار الصحيح يعتمد على الجهد الكهربائي، والتيار الكهربائي، وسعة المصهر، وتكوين جهاز الحماية من الجهد الزائد (SPD)، وتصميم الغلاف.
تتمثل الخطوة الأولى في التأكد مما إذا كان نظامك يستخدم بنية تيار مستمر بجهد 600 فولت أو 1000 فولت أو 1500 فولت. يجب أن يتوافق صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية مع الجهد الأقصى للنظام. ولا ينبغي استخدام صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية المصمم لجهد 1000 فولت في نظام طاقة شمسية يعمل بتيار مستمر بجهد 1500 فولت.
يجب عليك أيضًا مراعاة الجهد الأقصى للدائرة المفتوحة لسلاسل الخلايا الكهروضوئية في ظروف درجات الحرارة المنخفضة، لأن جهد الوحدة الكهروضوئية قد يرتفع عند انخفاض درجة الحرارة.
بعد ذلك، احسب عدد سلاسل الألواح الكهروضوئية التي يجب توصيلها بصندوق التجميع. ومن الخيارات الشائعة صناديق تجميع الألواح الكهروضوئية التي تستوعب 2 سلسلة، و3 سلاسل، و4 سلاسل، و6 سلاسل، و8 سلاسل، و12 سلسلة، و16 سلسلة.
يجب أن يتوافق عدد المداخل مع تخطيط المصفوفة الكهروضوئية وتصميم مداخل العاكس. فزيادة عدد المداخل لا تعني دائمًا أن ذلك أفضل. يجب أن يتناسب صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية المناسب مع التجميع الفعلي للسلاسل ومسار الكابلات.
لكل سلسلة كهروضوئية تيار تصنيفي يعتمد على مواصفات الوحدة الشمسية. يجب عليك التحقق من تيار الدائرة القصيرة والتيار التصميمي قبل اختيار الصمامات والأطراف الكهربائية والكابلات ومكونات الإخراج.
إذا كانت السعة الحالية منخفضة جدًّا، فقد يحدث تشغيل غير مرغوب فيه للصمامات. أما إذا كانت السعة مرتفعة جدًّا، فقد لا تعمل الحماية بشكل صحيح عند حدوث عطل.
قد يستخدم صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية مصاهر gPV للحماية من التيار الزائد على مستوى السلسلة. وينبغي أن يستند اختيار المصهر إلى بيانات الوحدة الكهروضوئية، وتيار السلسلة، والقدرة القصوى للمصهر التسلسلي، وعدد السلاسل المتوازية.
يجب أن يكون المصهر مناسبًا لتطبيقات الطاقة الكهروضوئية التي تعمل بالتيار المستمر. ولا ينبغي استخدام المصاهر العادية المخصصة للتيار المتردد كبديل في دوائر الطاقة الكهروضوئية التي تعمل بالتيار المستمر.
إذا كان صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية مزودًا بجهاز حماية من اندفاع التيار المستمر (SPD)، فيجب أن يتطابق الجهد المقنن لجهاز الحماية هذا مع جهد النظام الكهروضوئي. وتشمل المعلمات الرئيسية لجهاز الحماية من اندفاع التيار المستمر (SPD) القيم التالية: Ucpv، وIn، وImax، وIimp، وUp.
في العديد من أنظمة الأسطح والأنظمة التجارية، يُعد استخدام أجهزة الحماية من الصواعق (SPD) من النوع 2 التي تعمل بالتيار المستمر أمرًا شائعًا. أما بالنسبة للأنظمة المعرضة لخطر الصواعق بشكل أكبر أو التي تحتوي على أنظمة خارجية للحماية من الصواعق، فقد يكون من الضروري استخدام أجهزة الحماية من الصواعق (SPD) من النوع 1+2، وذلك وفقًا لتصميم المشروع.
يجب أن تستخدم صناديق تجميع الألواح الكهروضوئية المثبتة في الهواء الطلق أغلفة مقاومة للعوامل الجوية. ويُستخدم تصنيف IP65 أو IP66 بشكل شائع في التطبيقات الشمسية الخارجية. كما يجب مراعاة التعرض للأشعة فوق البنفسجية، والمطر، والغبار، والرطوبة، والحرارة، والبرودة، وإحكام إغلاق فتحات دخول الكابلات.
يتطلب تركيب صندوق تجميع الطاقة الشمسية اختيار الموقع المناسب، والتركيب الصحيح، والتوصيلات الكهربائية، والتأريض، والفحص.
يجب أن يكون صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية قريبًا بما يكفي من المصفوفة الكهروضوئية لتقليل طول الكابلات، مع ضمان سهولة الوصول إليه لإجراء الفحص والصيانة. ولا ينبغي تركيبه في أماكن قد يتجمع فيها الماء أو يصعب الوصول إليها لأغراض الصيانة.
يجب أن يتحمل سطح التثبيت وزن الصندوق وأن يكون مقاومًا للاهتزازات والرياح والظروف الخارجية.
يجب أن تمر كابلات السلاسل الكهروضوئية وكابلات الإخراج وموصلات التأريض عبر وصلات الكابلات أو الموصلات المعتمدة. تجنب الانحناءات الحادة والشد المفرط للكابلات ومداخل الكابلات غير المحكمة الإغلاق لضمان التشغيل الموثوق والآمن.
يُعد طرف التوصيل بالأرض عنصراً أساسياً للحماية من الطفرات الكهربائية وسلامة النظام بشكل عام. ويساعد التوصيل الموثوق بالأرض على ضمان الأداء الفعال لأجهزة الحماية من الطفرات الكهربائية (SPD) ويقلل من مخاطر حدوث أعطال كهربائية.
تحقق من قطبية التيار، وإحكام تثبيت الأطراف، وتركيب الصمامات، وحالة جهاز الحماية من الجهد الزائد (SPD)، وموضع المفتاح، والملصقات، وإحكام إغلاق الكابلات، وإغلاق العلبة قبل تزويد النظام بالطاقة.
إن صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية المُركَّب بشكل سليم يُسهِّل تشغيل النظام الشمسي وصيانته طوال فترة خدمته.
أحد الأخطاء الشائعة هو اختيار صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية بناءً على عدد سلاسل الإدخال فقط. على سبيل المثال، قد يختلف محتوى صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية المكون من 8 سلاسل من مورد ما اختلافًا كبيرًا عن محتوى الصندوق نفسه من مورد آخر.
ومن الأخطاء الأخرى تجاهل القيمة الاسمية للجهد المستمر. فلا يمكن استخدام صندوق التجميع المصمم لجهد 1000 فولت تيار مستمر تلقائيًّا في نظام بجهد 1500 فولت تيار مستمر.
الخطأ الثالث هو استخدام مكونات مصنفة للتيار المتردد (AC) داخل صندوق تجميع الطاقة الكهروضوئية الذي يعمل بالتيار المستمر (DC). فعمليات التبديل والحماية في التيار المستمر تتطلب مكونات مناسبة مصنفة للتيار المستمر.
كما ينسى العديد من المشترين التحقق من جهد SPD، وسعة المصهر، وحجم الكابل، ودرجة الحماية IP للعلبة، وتصميم التوصيل الأرضي. وتؤثر هذه التفاصيل بشكل مباشر على السلامة والموثوقية على المدى الطويل.
ما الذي يجب البحث عنه في صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية الاحترافي
يجب ألا يقتصر دور صندوق تجميع الألواح الكهروضوئية الاحترافي على السعر المنخفض فحسب. بل يجب أن تبحث عن مكونات مصنفة للتيار المستمر (DC) بشكل صحيح، وتصميم واضح للأسلاك، وحماية موثوقة للغلاف، وتكوين مناسب للصمامات الكهربائية وأجهزة الحماية من الجهد الزائد (SPD)، بالإضافة إلى وثائق تقنية كاملة.
ومن بين الميزات المهمة ما يلي: