كابلات الطاقة الشمسية 1

كابلات الطاقة الشمسية، تعتبر كابلات الطاقة الشمسية من أهم أجزاء النظام الشمسي والتي تعمل على توصيل الطاقة الكهربائية بين مكونات النظام الشمسي.

قد يكتفي البعض عند حساب مقطع كابلات الطاقة الشمسية بجدول يوضح به السعة الأمبيرية للكابل فقط، وهذا اعتقاد خاطئ دون اللجوء لأهم العوامل وهي طول الكابل ودرجة الحرارة المحيطة وإضافة معامل أمان. لذا يجب الحرص على أخذ كافة الاحتياطات والحسابات الدقيقة بالاعتماد على معلومات المصنعة للكابل المراد تمديده.

تابعوا معنا هذا المقال لمعرفة طريقة حساب مقطع كابلات الطاقة الشمسية الصحيحة.

أهمية كابلات الطاقة الشمسية

تكمن أهمية كابلات الطاقة الشمسية بنقل الطاقة الشمسية بين أجزاء النظام الشمسي، حيث تتوفر في السوق كابلات خاصة للطاقة الشمسية مصنوع من شعيرات نحاسية مقصدر (Tinned Copper) وعازل حراري مقاوم للماء طبقاً للمواصفات القياسية العالمية.

خطوات حساب مقطع كابلات الطاقة الشمسية

• تحديد شدة التيار المار به: أول خطوة يجب إيجادها، حيث يتم معرفة قيمة التيار الكلي للألواح الشمسية من خلال قيمة  الموجودة في مواصفات اللوح الشمسي، ومن ثم معرفة عدد الألواح أو المصفوفات الموصلة على التوازي وضربها في قيمة   باستخدام العلاقة الحسابية التالية:

عند وجود أكثر من مصفوفة شمسية على التوالي فإن:

شدة التيار = عدد المصفوفات على التوازي x

• حساب مقطع السلك باستخدام إحدى المعادلات التالية:
• مساحة مقطع كابل التيار المستمر (DC):

= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop%  x V

• مساحة مقطع كابل التيار المتردد (1Ph / AC):

= (1.4 x L x I x P / (Voltage drop % x V

• مساحة مقطع كابل التيار المتردد (3Ph / AC):

 (1.4 x  x L x I x P / (Voltage drop % x V

حيث أن:

I = شدة التيار بالأمبير.

P = رقم ثابت القيمة يساوي 0.01724 للنحاس و0.0277 للألومنيوم.

V = الجهد الكهربي.

L = طول الكابل.

اختيار مقطع سلك مناسب للتيار المستمر

إذا كان جهد الألواح الشمسية 80V وتياره 18A وطوله 28 متر ونوعه نحاس ونسبة الهبوط في الجهد المسموح به 2%، أوجد مقطع السلك المناسب للتوصيل

مقطع سلك التيار المستمر المناسب بوحدة ( )

= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop%  x V

 = (1.4 x 2 x 28 x 18 x 0.01724 / (0.02 x 80 = 15.2

أقرب مقطع متوفر في الأسواق هو 16mm

حساب مقطع السلك بين الخلايا ومنظم الشحن

لكي يتم حساب المقطع المناسب يجب معرفة التالي:

• جهد الألواح الكلية.
• أمبير الألواح الكلية.
• المسافة بين الألواح ومنظم الشحن.

ملاحظة هامة:

يفضل وضع منظم الشحن والانفرتر والبطاريات بالقرب من مكان الألواح الشمسية لتقليل طول الكابل وبالتالي تقل مقطع الكابل والتكلفة.

لنفرض بأن نظام شمسي يحتوي على 6 ألواح بقدرة 250W للوح الواحد، والقدرة الإجمالية لجميع الألواح 1500W، تم توصيل كل لوحين على التوالي للحصول على مصفوفة String، وتم توصيل ثلاث مصفوفات على التوازي، والمسافة بين الألواح ومنظم الشحن 5 متر، والفاقد المسموح به 2%، والسلك المستخدم للتوصيل نحاسي. اوجد مقطع الكابل المناسب للتوصيل بين الألواح والمنظم.

أولاً: نوجد أجمالي فولتية الألواح الشمسية الموصلة على التوالي = فولت اللوح الواحد ( V_mp) x عدد الألواح الموصلة على التولي

=30.2 x 2 = 60.4V

ثانياً: نوجد أجمالي الأمبير لجميع المصفوفات الموصلة توازي = أمبير اللوح الواحد (I_mp ) x عدد المصفوفات الموصلة توازي

 = 8.13 x 3 = 24.4A

ثالثاً: نوجد مساحة مقطع السلك (الكابل) المناسب بوحدة mm²

= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop%x V

=  (1.4 x 2 x 5 x 24.4 x 0.01724 / (0.02 x 60.4=  3.25 mm²

أقرب مقطع متوفر في الأسواق هو 4mm

حساب مقطع السلك بين البطاريات ومنظم الشحن

يفضل دائماً أن يكون الكابل بين البطاريات ومنظم الشحن سميك نظراً لأن قيمة فولتية البطارية منخفض، يوفر منظم الشحن بعض المعلومات في مرجع الاستخدام عن أقصى أمبير وجهد البطاريات كما هو موضح في الصورة التالية.

من خلال الجدول نأخذ القيم المناسب لنظامنا وهي كالتالي:

• الجهد 24 فولت.
• أقصى تيار 94 أمبير.
• السلك المستخدم نحاسي.
• طول المسافة بين منظم الشحن البطاريات 2 متر، ويفضل ألا يزيد عن 4 متر للتوفير في مقطع السلك.
• الفاقد المقبول في الفولت 2%.

مساحة مقطع السلك (الكابل) المناسب بوحدة mm²

= (1.4 x 2 x L x I x P / (Voltage drop%x V

= (1.4 x 2 x 2 x 94 x 0.01724 / (0.02 % x 24

= 18.9 mm

أقرب مقطع متوفر في الأسواق هو 25mm

ملاحظة: يتم اختيار الكابل المناسب بين المنظم والبطاريات بناءً على فولتية النظام وتيار الأحمال الكلية والمسافة بين المنظم والبطاريات وتيار الشحن والفقد في الجهد.

حساب مقطع السلك بين البطاريات والانفرتر

اليوم ومع التقدم في تطوير أنظمة الطاقة الشمسية أصبح أغلب الانفرترات ومنظم الشحن مدمجين بجهاز واحد للتوفير في المساحة ولتسهيل التوصيل، أما أذا كان عند منظم شحن منفصل عن الانفرتر، يتم الحسابات بنفس خطوات حساب مقطع السلك بين البطاريات ومنظم الشحن.

مواصفات كابلات الطاقة الشمسية

يوجد نوع خاص من كابلات مناسب للنظام الشمسي معتمد من TUV وUL للحصول على مدى طويل دون التعرض لأي مشاكل ناتج عن العوامل الجوية شديدة البرودة أو الحرارة.

إن الفرق بين كابلات الطاقة الشمسية والكابلات العادية المتوفرة في الأسواق هو أن كابلات الطاقة الشمسية مصممة ومعزولة بطبقتين من المواد العازلة الخالية من ال PVC بغرض توفير الحماية على المدي الطويل، وهناك عدة شروط أو إرشادات يجب اخذها في عين الاعتبار وهي:

• يجب توصيل القطب الموجب للبطارية بكابل لون أحمر، بينما القطب السالب للبطارية بكابل لون اسود.
• قالب الكابل النحاسي ممكن أن يكون صلب أو شعيرات، ويفضل دائماً استخدام نوع الشعيري نظراً لمرونتها وتوصيلها الممتاز.
• أن يتحمل الكابل درجات الحرارة العالية والمنخفضة (ما بين -40-120 درجة مئوية).
• أن يكون مقاوم للأشعة فوق البنفسجية.
• انخفاض دخان الانبعاثات والتآكل أثناء الحريق.

 

[download id=”58378″]

دوائر القوى والتحكم الكهربائي

يسعدنا زيارتكم صفحاتنا على مواقع التواصل الاجتماعي حيث نقوم بنشر عروض حصرية على موقعنا الالكتروني.

صفحتنا علي الفيسبوك هنا.

حسابنا على تويتر هنا.