سیم کشی پنل های خورشیدی

 

سیم کشی سیستم برق خورشیدی

 

خورشید یک منبع عظیم انرژی است که تا ۵ میلیارد سال آینده قابل استفاده است. حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و سوخت های فسیلی ذخیره شده در اعماق زمین، انرژی های باد و آب های جاری و امواج دریاها و سایر انرژی ها از جمله نتایج همین مقدار انرژی دریافتی زمین از خورشید است. یکی از راه های استفاده از انرژی خورشیدی سیستم برق خورشیدی است. در این سیستم ها پدیده ای که اثر فتوولتائیک نامیده می شود، باعث تولید برق می شود. مواد خاصی در این پنل های خورشیدی وجود دارند که وقتی در معرض تابش نور قرار می گیرند، باعث جاری شدن یک جریان الکتریکی در مدار خود می گردند. در این مقاله مراحل نصب و سیم کشی سیستم برق خورشیدی را بررسی می کنیم. اما قبل از آن اجازه دهید اجزای یک سیستم برق خورشیدی را معرفی کنیم.

 



 

ساختار سیستم های خورشیدی یا فتوولتائیک را می توان به طور کلی به سه بخش اصلی تقسیم کرد:

١- پنل های خورشیدی: این بخش انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی (بدون واسطه مکانیکی) تبدیل می کند. لازم به ذکر است که جریان و ولتاژ خروجی از این پنل ها DC است.

 ۲- بخش کنترل این بخش کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده و توان ورودی پنل ها را طبق طراحی انجام شده و نیاز مصرف کننده به بار یا باطری تزریق می کند. در این بخش مشخصات و عناصر تشکیل دهنده با توجه به نیازهای بار الکتریکی و مصرف کننده و نیز شرایط آب و هوایی تغییر می کند.

 ٣- مصرف کننده یا بار الکتریکی: با توجه به خروجی DC پنل های فتوولتائیک، مصرف کننده می تواند DC یا AC باشد. همچنین با آرایش های مختلف پنل های فتوولتائیک می توان نیاز مصرف کنندگان مختلف را با توان های متفاوت تأمین کرد.

پنل خورشیدی

 

پنل خورشیدی

طبیعی است که قسمت اصلی مهم ترین اجزای سیستم برق خورشیدی را پنل یا پنل های آن تشکیل می دهند. پنل ها در انواع مختلفی تولید می شوند. در ساختار سیستم خورشیدی، پنل ها انرژی مورد نیاز خود را از خورشید تأمین می کنند لذا هرچه انرژی خورشید بیشتر باشد، توان دریافتی آن ها هم بیشتر خواهد بود. پنل ها در غیاب اشعه مستقیم نور خورشید، یعنی در سایه هم برق تولید می کنند ولی اندازه ی آن بسیار اندک و مختصر است.

ولتاژ خروجی اکثر پنل ها در زیر بار، چیزی در حدود ۱۴ الی ۱۸ ولت بوده و این رقم میزانی است که یک پنل خورشیدی واحد می تواند یک باتری ۱۲ ولتی را شارژ کند. اگر سرسیم های یک ولت متر را به ترمینال های خروجی یک پنل خورشیدی که به هیچ مصرف کنندهای متصل نیست ارتباط دهید، ممکن است با رقمی تا حدود ۲۶ ولت هم مواجه شوید. ولتاژ مزبور در پنل های بدون بار و به اصطلاح در مدار باز، رقم عادی و قابل پیش بینی است ولی وقتی خروجی آنها به یک مصرف کننده متصل شود، این ولتاژ افت کرده و به حوالی ۱۴ تا ۱۸ ولت می رسد.

برای سیم کشی سیستم برق خورشیدی در صورتی که بیش از یک پنل داشته باشد و تصمیم تان استفاده از یک سیستم برق خورشیدی ۱۲ ولتی است، باید پنل ها را به طور موازی به هم وصل کنید تا ضمن ثابت نگهداشتن ولتاژ خروجی، توان کلی سیستم را بالا  ببرید.

اما اگر قصد استفاده از ولتاژهای بالاتر را دارید به بیش از یک پنل نیاز دارید و برای کسب ولتاژهای بالاتر باید آنها را به صورت سری به یکدیگر متصل کنید تا به ولتاژ موردنظر دست یابید. برای مثال، اگر هدفتان تأمین یک ولتاژ ۲۴ ولتی است، باید دو پنل ۱۲ ولتی را به صورت سری به  یکدیگر وصل کنید و در صورتی که منظورتان ایجاد یک سیستم ۴۸ ولتی است، ناچار هستید چهار پنل ۱۲ ولتی را به صورت سری به هم ارتباط دهید.

 

اتصال-سری-پنل های-خورشیدی


ساختار سلول و پنل خورشیدی را در این مقاله بخوانید


 

باتری پنل خورشیدی

یکی دیگر از اجزای سیستم برق خورشیدی باتری های خورشیدی هستند که بیشتر در ساختار سیستم خورشیدی مستقل از شبکه و یا ساختار سیستم خورشیدی متصل به شبکه با پشتیبانی باتری کاربرد دارند. به استثنای سیستم های متصل به شبکه که آرایۀ خورشیدی مستقیماً به یک اینورتر ارتباط می یابد، پنل های خورشیدی به ندرت برای راه اندازی مستقیم مصرف کننده ها به کار گرفته می شوند.

علت این است که میزان توان دریافتی پنل های خورشیدی، متناسب با شدت و ضعف تابش خورشید، تغییر می کند. در این صورت، با بالا و پایین رفتن توان موجود، برق مزبور، قابل استفاده در بسیاری از مصرف کننده های حساس، نخواهد بود.

ساختار سیستم خورشیدی متصل به شبکه به گونه ای طراحی می شود که اینورتر، این نوسان در توان تولیدی را مدیریت کرده و خود را با آن وفق می دهد و در صورتی که تقاضای مصرف افزایش یابد، کمبود آن از طریق برق شبکه تأمین می گردد. این در حالی است که در سیستم های مستقل یا نمونه های متصل و متکی به شبکه، باتری ها، انرژی تولیدی را ذخیره کرده و آن را به صورت ثابت و یکنواختی در اختیار مصرف کننده ها قرار می دهند.

انرژی تولیدی پنل ها معمولاً در باتری های “سرب-اسیدی” با سیکل یا چرخه عمیق ذخیره می گردد. این باتری ها شباهت زیادی به باتری های ۱۲ ولتی اتومبیل دارند. ولی به دلیل تفاوتی که در ساختمان داخلی شان وجود دارد، آن ها را می توان چند صد بار مورد شارژ و دشارژهای قابل ملاحظه ای قرار داد.

با وجودی که ولتاژ اکثر این باتری ها ۱۲ ولت است ولی آن ها را در نمونه های ۶ ولتی نیز تولید می کنند. برای دستیابی به توان های بالاتر، باتری های یاد شده را می توان مثل پنل های خورشیدی، به صورت سری یا موازی به هم اتصال داد. در این جا هم اتصال سری، موجب بالا رفتن ولتاژ و توان کلی مجموعه ی باتری ها شده و با ارتباط دهی موازی، ضمن ثابت ماندن ولتاژ ، شدت جریان دریافتی و به تبع ) آن، توان افزایش می یابد.

باتری-در-سیستم-سولار-مستقل-از-شبکه

 


انتخاب باتری مناسب برای سیستم برق خورشیدی 


 

کنترل کننده های خورشیدی

به جز ساختار سیستم خورشیدی متصل به شبکه، در سایر موارد و طرح ها، سیستم های برق خورشیدی به کنترل کننده ای نیاز دارند که بر جریان داده شده به باتری یا دریافتی از آن نظارت نماید. در صورتی که باتری یا باتری ها با شارژ مازاد و غیر ضروری مواجه گردند، خراب شده و به سرعت از بین می روند. شرایط مشابه در خرابی باتری ها زمانی رخ می دهد که سیستمی فاقد کنترل کننده بوده و باتری ها کاملاً تخلیه یا دشارژ شوند. حلال این مشکل، وسیله ای بنام کنترل کننده یا  کنترلر است.

البته در پاره ای از شرایط و به خصوص در مورد سیستم های برق خورشیدی کوچک ممکن است نیاز چندانی به وجود کنترل کننده احساس نشود. مثالی از این دست، طراحی و نصب پنل خورشیدی کوچکی است که در قسمتی از خودرو، فرضاً روی داشبورد و زیر شیشه ی جلو و یا روی سینی عقب، در حد فاصل بلندگوهای پشتی قرار گرفته و مناسب حال وسایط نقلیه ای است که معمولاً مدت قابل توجهی به حال خود رها شده و باتری آن ها، توان و کارآیی مناسب خود را از دست می دهد.

واقعیت این است که توان خروجی این گونه پنل ها آنقدر زیاد نیست که پس از تکمیل شارژ باتری و ادامه یافتن جریان، بتوانند صفحات داخلی باتری را تخریب کرده و یا آب اسید آن را تبخیر نمایند.

هرچند که این گونه کاربردها نادر بوده و در اکثر موارد، همه ی سیستم برق خورشیدی برای نظارت و مدیریت بر شارژ و دشارژ باتری و نگهداری آن در وضعیت مناسب ، به کنترل کننده ها نیاز دارند.

 

شارژکنترلر-اشنایدر-در-سیستم-سولار

 

کنترل کننده های خورشیدی وظیفۀ مراقبت از باتری ها را به عهده داشته و آن ها را در مقابل شارژ مازاد ارسالی از طرف سلول خورشیدی محافظت می کنند. این وسایل کارآیی دیگری نیز داشته و در صورتی که مصرف کننده های متصل به باتری ها بخواهند با دریافت انرژی اضافی و نامعقول، باتری ها را با تخلیۀ عمیق و آسیب جدی مواجه سازند، ارتباط بین آنها، را قطع می نمایند.

بسیاری از کنترل کننده ها به یک صفحۀ LCD کوچک مجهزند که اطلاعات ضروری سیستم از قبیل شدت جریان شارژ باتری و همچنین توان تولیدی سلول خورشیدی را نمایش می دهند.

در صورتی که نمونۀ خریداری شده فاقد چنین صفحه ای باشد، بهتر است یک مالتی متر دیجیتالی معمولی یا کلمپی (گیره ای) داشته باشید تا گاهی اوقات، قسمت های مختلف مدار را کنترل کرده و از عملکرد صحیح آن ها مطمئن شوید.

 

  • عوامل موثر در انتخاب کنترل کننده های خورشیدی

محاسبۀ انرژی در پنل های خورشیدی  انتخاب کنترل کننده های خورشیدی به چهار عامل زیر بستگی دارد:

  • ولتاژ سیستم
  • شدت جریان تولیدی سلول خورشیدی بر حسب آمپر
  • بیشترین جریان کشیده شده توسط مصرف کننده ها بر حسب آمپر
  • میزان جزئیات قابل نمایش به توسط صفحه LCD دستگاه

 ناگفته نماند که برخی از نصاب های سیستم های برق خورشیدی، مورد پنجمی را هم به عوامل چهارگانۀ بالا اضافه می کنند؛ نوع باتری. البته این مورد بیشتر شامل کنترل کننده های خورشیدی قدیمی تر می شود که فقط با یک نوع باتری خاص عمل می کردند.

کنترل کننده های مدرن و جدید بدون هیچ مشکل خاصی، با انواع باتری های سرب اسیدی کار می کنند هرچند که در این نمونه ها هم، در هنگام تنظیمات اولیه، لازم است اطلاعات مربوط به باتری به کار رفته برایشان تعریف شود.

همۀ کنترل کننده ها و حتی ارزان ترین نمونه های آن ها هم، اطلاعات ضروری و اساسی سیستم را بر روی صفحۀ LCD خود نشان می دهند. توان تولیدی و ذخیره شده در مقایسه با توان در حال مصرف و همچنین آمپر ساعت های موجود باتری، از جملۀ این اطلاعات هستند. این در حالی است که برخی از انواع پیشرفته تر و مجهزتر دارای چنان قابلیتی هستند که یک اطلاعات قیاسی از توان تولیدی و مصرفی روزانه را نیز در اختیار کاربر قرار می دهند.

 

یکی دیگر از اجزای سیستم برق خورشیدی اینورتر است. برق تولیدی پنل در سیستم برق خورشیدی ولتاژ کمی دارد ضمن اینکه نوع برق تولید شده DC یا مستقیم است در حالی که برق مصرفی منازل، ولتاژ بالایی داشته و از نوع AC یا متناوب است. برای راه اندازی و تغذیه تجهیزات برقی ساختمان که با برق AC کار می کنند، به وسیله ای به نام اینورتر نیاز پیدا خواهید کرد که علاوه بر تغییر دادن ولتاژ و رساندن آن به ولتاژ برق شهر ، ماهیت آن را هم از DC به AC تغییر دهد.

در هنگام خرید اینورترها باید سه چیز را مدنظر داشت: 

  • ولتاژ خروجی مجموعه ی باتری ها (در مورد سیستم های مستقل از شبکه)
  • توان مجاز دستگاه
  • کیفیت شکل موج خروجی اینورتر

 

اینورتر-خورشیدی-اشنایدر-الکتریک


اینورتر خورشیدی چه کاربردی دارد ؟


بیشتر بخوانید:

طراحی سیستم برق خورشیدی

معرفی انواع سیستم های برق خورشیدی

 


 

  • مصرف کننده های پنل خورشیدی

در صورتی که مصرف کننده ها به ولتاژ برق شهر نیاز داشته باشند، آن ها را باید به اینورتر وصل کرد، ولی در صورتی که با ولتاژهای DC پایین عمل می کنند، باید به کنترل کننده مرتبط شوند.

 

  • نصب پنل خورشیدی متصل به شبکه

در طراحی و سیم کشی سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه در قیاس با سیستم های مستقل از شبکه و یا متصل و متکی به شبکه، تفاوت های جزئی وجود دارد که به شرح زیر است:

در سیستم های متصل به شبکه، نه باتری دیده می شود و نه کنترل کنندۀ خورشیدی. در این صورت خروجی پنل های خورشیدی به ورودی یک اینورتر ویژۀ متصل به شبکه مربوط شده و خروجی آن به سیم کشی داخلی ساختمان اتصال می یابد.

معمولاً برای کسب ولتاژهای DC بالاتر، چند پنل خورشیدی را به صورت سری به هم وصل می کنند. برای مثال در دیاگرام زیر، شانزده پنل خورشیدی به صورت سری به هم وصل شده و باعث ایجاد یک ولتاژ نامی ۱۹۲ ولتی و به تبع آن، یک ولتاژ پیک ۴۰۰ ولتی می شود.

نصب پنل خورشیدی متصل به شبکه
                                                         نصب پنل خورشیدی متصل به شبکه

 

  • به دلیل ولتاژ DC بالای موجود در این سیستم ها، رعایت اقدامات حفاظتی اضافی الزامی است. برای مثال، سلول خورشیدی را حتما باید به سیستم ارت (زمین) متصل کرد. بین سلول خورشیدی و اینورتر حتما باید از یک کلید DC (که کلید جداساز هم نامیده می شود) بهره گرفت، و يقيناً از یک محافظ جان یا RCD و یا GFI استفاده کرد تا در صورت بروز اتصال کوتاه، بلافاصله ارتباط سلول خورشیدی، با بقیۀ سیستم قطع شود.
محافظ جان اشنایدر و GFI
                                                         محافظ جان اشنایدر و GFI

 

  • در دیاگرام بالا از چندین کلید DC در حد فاصل سلول های مختلف استفاده شده است تا با قطع کردن آن ها بتوان ارتباط قسمت های مختلف را گسسته و ولتاژ تولیدی هر مجموعه را کاهش داد. با نصب کلیدهای فوق الذكر، انجام عملیات تعمیر و نگهداری ساده تر و ایمن تر شده و در مواقع اضطراری، خطر برق گرفتگی یا آتش سوزی کاهش می یابد.

 

  • در این سیستم به دو کلید جداساز AC نیاز خواهید بود، یکی بین اینورتر و تابلوی توزیع که قادر به قطع و وصل کامل برق خورشیدی به سیم کشی داخلی منزل بوده و دیگری، کلیدی که توانایی جداسازی سیم کشی داخلی از برق شبکه را داشته باشد.

 

  • در صورت نصب این مدل سیستم های برق خورشیدی حتماً باید با شرکت برق منطقه ای خود تماس حاصل کنید تا نسبت به تعویض کنتور موجود با یک نمونۀ دو طرفه یا هر کنتور قابل قبول و مناسب دیگر اقدام کنند.

 

  • قبل از نصب تجهیزات مختلف خورشیدی، اطمینان حاصل کنید که نمونه های خریداری شده برای یک سیستم متصل به شبکه، با استانداردهای محلی مطابقت داشته و مورد تأیید سازمان های ذیربط هستند و همچنین در صورتی که هدف شما فروش برق به شبکۀ سراسری است، قبل از نصب نهایی اطمینان حاصل کنید که عملیات انجام شده، مورد پذیرش و تأیید شرکت برق منطقه ای محل نصب، هست.

 

  •  ویژگی های نصب و سیم کشی سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه

از جهت پنل های خورشیدی و کنترل کننده و باتری ها، طراحی یک سیستم متصل و متکی به شبکه، شباهت های زیادی به سیستم های مستقل از شبکه داشته و تنها تفاوت موجود در چیدمانی است که پس از باتری ملاحظه می شود.

مهمترین مزیت این گونه سیستم ها در این است که آن ها را به سه روش می توان مورد استفاده قرار داد؛ از برق تولیدی برای تأمین نیازهای الکتریکی کل ساختمان بهره گرفت، خروجی آن ها را در مدارهای خاصی از ساختمان به جریان انداخت و یا با بهره گیری از آن، فقط مدار خاصی از ساختمان را تغذیه کرد. 

پنل و اینورتر خورشیدی

  • حفاظت مدار سیستم خورشیدی

در کلیۀ سیستم های معرفی شده، حفاظت از مدار نقش بسیار مهمی را ایفا می کند تا کاربر اطمینان پیدا کند که در صورت بروز اتصال کوتاه در قسمتی از سیستم، مدارات مربوطه به صورت ایمن قطع می شوند. رعایت این شرط در همه سیستم های با ولتاژهای پایین یا بالا، الزامی است.

مهمترین مشکلی که سیستم های با ولتاژ پایین، مثل نمونه هایی که با یک باتری ۱۲ ولتی عمل می کنند، با آن مواجهند، بالا بودن جریان مدار است. در این صورت عبور یک جریان ۱۰۰ آمپری، ولو در یک زمان بسیار کوتاه، به راحتی قادر به ایجاد یک شوک الکتریکی قابل ملاحظه است که می تواند منجر به مرگ یا آسیب دیدگی کاربر شود.

در صورتی که مدار به شکل مناسبی محافظت نشده باشد، به مجرد بروز اتصال کوتاه، سیم کشی به سرعت گرم شده و آتش می گیرد و ظرف چند ثانیه، ذوب می شود. شرایطی که به سادگی می توانند موجبات سوختگی کاربر را فراهم آورده و یا باعث ایجاد آتش سوزی شود و به این لحاظ علاج واقعه را باید پیش از وقوع کرد و با در نظر گرفتن تمهیدات حفاظتی ضروری، ترتیبی اتخاذ نمود که در اثر بروز حالت اتصال کوتاه، کل سیستم با آسیب ها و خسارات سنگین مواجه نشود.

 

در سیم کشی سیستم برق خورشیدی در هر نوع، لازم است ترمینال یا قطب منفی باتری، به طریق مناسبی به ارت یا خط زمین اتصال یابد. اگر در محل مورد نظر یک خط زمین مناسب پیش بینی نشده، باید یک میل زمین را در نزدیکی محل نصب سیستم برق خورشیدی تعبیه کرده و از آن استفاده کرد.

وجود یک سیستم حفاظت خطای زمین این اطمینان خاطر را به کاربر می دهد که در صورت وجود یک اتصالی در سلول خورشیدی، عبور جریان برق متوقف شده و خطر آسیب دیدن کنترل کننده یا سلول خورشیدی، منتفی می شود.

با وجودی که اکثر اینورترها و کنترل کننده های خورشیدی، به این سیستم مجهزند ولی تحقیق و تفحص بیشتر در وجود حتمی آن ها بی ضرر است.

برای همۀ پنل های خورشیدی با توان بیش از ۱۰۰ وات و کلیۀ سیستم های نصب شده در ساختمان ها، در صورتی که اینورتر یا کنترل کنندۀ به کار رفته و فاقد سیستم حفاظت خطای زمین باشد، بهره گیری از یک وسیلۀ پسماند جریان مجزا (RCD)، ضروری و الزامی است.

 

دیاگرام-سیستم-زمین-سیستم-خورشیدی-متصل-به-شبکه

بسیاری از نصاب های حرفه ای و محتاط بر این عقیده اند که حتی با وجود یک سیستم حفاظت خطای زمین فابریک در داخل کنترل کننده یا اینورتر، نصب و بهره گیری از یک سیستم حفاظت خطای زمین مجزا هم فکر بدی نیست تا در صورت عمل نکردن احتمالی یکی از آنها، دومی فعال شده و امنیت و سلامت سیستم های مرتبط را حفظ کند.

این توصیه را سر لوحۀ کارتان قرار داده و به آن عمل کنید چون خرید یک RCD یا GFI، هزینۀ زیادی ندارد ولی پیامدهای بهره گیری از آن ها بسیار با ارزش  است.

 

محافظ جان اشنایدر و GFI


بیشتر بخوانید:

عوامل موثر در راندمان سیستم خورشیدی

حفاظت و ایمنی در سیستم خورشیدی

 


 

  • حفاظت از مدار DC در سیستم برق خورشیدی

در سیستم های خیلی کوچک با توان های زیر ۱۰۰ وات، فيوز نصب شده در کنترل کننده، به تنهایی قادر به حفاظت از مدار است. در سیستم های بزرگتر که برای تغذیۀ برخی از دستگاه هایی که با برق DC عمل می کنند، طراحی شده اند و در هیچ قسمتی از مدار اثری از کنترل کننده به چشم نمی خورد، حتماً باید در قسمتی از خط متصل به قطب مثبت باتری، از یک فیوز مناسب استفاده کرد. محل قرار گرفتن فیوز در مدار باید جایی باشد که تمام جریان کشیده شده از باتری، از آن عبور کند.

در سیستم های DC که شامل چند مدار مجزا است، بهتر است هر کدام از آن ها را به یک فیوز مستقل، مجهز کرد. اگر از یک سیستم ۱۲ یا ۲۴ ولتی استفاده می کنید می توانید از همان کلیدها و فیوزهای سیم کشی داخلی متصل به برق شبکه نیز بهره بگیرید. هر چند که در سیستم های DC با ولتاژهای بالاتر، استفاده از فيوزهای خاص جریانات DC الزامی است.

از آن جایی که خط منفی متصل به قطب منفی باتری، در نزدیکی باتری به زمین متصل می شود، در زمان اتصال دستگاه های مختلف به مدارات DC، نیازی به استفادۀ جداگانه از خط زمین یا ارت برای هر وسیله احساس نمی شود.

برای حفاظت مدارات DC بهتر است از یک کلید جداساز DC بین سلول خورشیدی و اینورتر یا کنترل کننده سود جست. استفاده از یک کلید مجزای دیگر بین باتری و کنترل کننده یا اینورتر نیز باعث اطمینان خاطر بیشتری می شودد. اگر کنترل کننده یا اینورتر خریداری شده، فاقد یک سیستم RCD یا GFI داخلی است، بهتر است یک RCD یا GFI مجزا تهیه کرده و آن را در حد فاصل سلول خورشیدی تا اینورتر با کنترل کننده قرار داد.

یکی از مهمترین محاسن استفاده از کلیدها و فیوزهای متعدد در نقاط مختلف و حساس مدار این است که در صورت بروز اشکال در یکی از قسمت های سیستم، فیوز واقع در نزدیکی مدار مشکل دار مرتباً پریده و یا می سوزد که این، خود، به مشخص کردن محل خطا کمک می کند. در این گونه موارد اگر ابتدا کلید مجاور را قطع کرده و سپس فيوز را وصل کنید، با فعال و روشن کردن کلید، ضمن پریدن مجدد فیوز، از سمت کلید، صدای ایجاد یک جرقه و احياناً بوی سوختگی هم به مشام می رسد که ناشی از وجود یک اتصالی یا مشکل در مدارات مجاور است. اگر عیب یابی در هوای تاریک انجام شود، با تکرار این عمل و زیر نظر گرفتن محدودۀ مشکل دار، شاید حتی بتوان درخشش جرقه از ناحیۀ معیوب را نیز مشاهده کرد که کمک شایانی به یافتن قطعۀ مشکل دار تلقی می شود.

 

  • حفاظت از مدار AC در سیستم برق خورشیدی

برق مورد نیاز مدارات AC الزاماً باید از تابلوی توزیع اصلی تأمین شود. تابلوی توزیع حتما باید از سیستم زمین یا ارت سود جسته و علاوه بر RCD یا GFI، به یک سیستم قطع کنندۀ جریان نشتی زمین هم مجهز باشد. در این جا هم به همان صورتی که مدارات DC را به خط زمین یا ارت اتصال دادید، از یک خط زمین مجزا استفاده کرده و مدارات AC را هم به آن متصل سازید.

علاوه بر همۀ این ها، بهره گیری از یک کلید جداساز (قطع و وصل کننده) AC بین اینورتر و تابلوی توزیع ضروری است. انجام این کار یک عمل ایمنی و حفاظتی مناسب به حساب می آید، هرچند که رعایت آن در مورد سیستم های متصل به شبکه، یک دستورالعمل اجباری و الزامی تلقی می شود.

کلیدهای جداساز DC تنها شامل دو ترمینال بوده و معمولاً در مسیر خط مثبت قرار می گیرند و با قطع یکی از خطوط، سیستم را کاملاً ایمن می سازند در حالی که در مدارات AC که از ولتاژ بالایی (۱۱۰ یا ۲۲۰ ولت) برخوردار بوده و شامل خطوط فاز و نول می شود، اگر در هنگام نصب اشتباهی رخ داده و کلید، فقط مسیر خط نول را قطع کند، در این صورت، فاز مدار قطع نشده و در پاره ای از شرایط حاد، مثل برهنه بودن پای کاربر، بالا بودن رطوبت یا خیس بودن زمین و …، خطر برق گرفتگی شخص به طور کامل منتفی نمی شود و به این لحاظ کلیدهای جداساز AC را با چهار ترمینال (دو ترمینال ورودی و دو ترمینال خروجی) طراحی می کنند تا با فعال شدن آنها، هر دو خط فاز و نول، به طور همزمان و کامل قطع شوند.

سیم کشی های داخلی ساختمان مثل سیم کشی های معمولی و استاندارد است ولی برای نصب و راه اندازی قسمت هایی که با ولتاژ برق شهر عمل می کنند، حتماً باید از وجود یک برقکار مجرب و صلاحیت دار استفاده کنید.

 

سیم کشی-سیستم- سولار-همراه-کلیدهای قطع کننده-DC-AC

 

  • انتخاب کابل در سیستم برق خورشیدی

پس از مشخص شدن نقشۀ سیم کشی سیستم برق خورشیدی، بهتر است طول کابل های قسمت های مختلف نقشه را معلوم کرده و قطر كابل مناسب برای هر قسمت از آن را تعیین کرد.

در ارتباط با نصب و بهره برداری از سیستم های برق خورشیدی، باید سه گروه کابل مختلف را مورد توجه قرار داد:

  • کابل های متصل به آرایۀ خورشیدی
  •  کابل های متصل به باتری یا باتری ها
  • کابل های منتهی به مصرف کننده ها

در تمام موارد مطمئن شوید از کابلی استفاده می کنید که توانایی عبور دادن حداکثر جریان پیش بینی شده در سیستم را دارد.

اگر در این مرحله قدری آینده نگری کنید، مدتی بعد که بخواهید سیستم خود را گسترش داده و توان آن را بالا ببرید، با هیچ مشکلی مواجه نخواهید شد چون قبلاً از کابل های قطورتر و با آمپراژ بالاتری سود جسته اید.

 

  • تعیین قطر کابل

انتخاب نادرست قطر کابل، یکی از بزرگترین اشتباهاتی است که کاربران معمولاً در هنگام طراحی سیستم های برق خورشیدی مرتکب می شوند.

همانطوری که می دانید، توان قابل توجه از سیستم های با ولتاژهای پایین، در طول کابل ها، به هدر می رود. علت این است که در این سیستم ها، شدت جریان جاری در مدار بسیار بالا بوده و تلفات توان هم که با مجذور شدت جریان متناسب است، از میزان بالایی برخوردار خواهد بود.

به سخن دیگر، با زیاد شدن شدت جریان، مقاومت کابل یا سیم هم افزایش می یابد و برای غلبه بر این مقاومت، ناچاریم از کابل های قطوری استفاده کنیم.

وقتی برای انتقال ولتاژهای پایین تر (برای مثال از سلول خورشیدی به کنترل کننده و همچنین تأمین برق DC دستگاه های با ولتاژهای پایین) از کابل های ضعیف تری استفاده می کنید، باید مطمئن شوید که قطر کابل به کار رفته با شرایط موجود تناسب دارد.

اگر کابل انتخابی خیلی ضعیف باشد، افت ولتاژ قابل ملاحظه ای ایجاد شده و ممکن است عملکرد عادی سیستم را با مشکل روبرو سازد.

در هیچ شرایطی از کابل های ضعیف تر استفاده نکنید چون در این صورت با افت ولتاژهای بالاتری روبرو شده و ممکن است عملکرد عادی برخی از دستگاه ها و مصرف کننده ها، با مشکل روبرو شود.

سیم کشی پنل خورشیدی

 

  • تعیین طول کابل

اگر هدفتان این است که مصرف کننده های متعددی را در فواصل قابل ملاحظه ای از هم تغذیه کنید، به جای این که برق همۀ آن ها را از یک خط واحد بگیرید، برای کاهش طول کابل هر شاخه از مدار، بهتر است از مسیرهای موازی گوناگونی استفاده کنید. انجام این کار دو مزیت دارد؛ اول اینکه طول کلی هر کابل کاهش می یابد و دوم، بار مصرفی را به مدارات متعددی تقسیم و سرشکن می کنید. با این روش، قطر هر کدام از کابل های مورد نیاز کاهش می یابد؛ عاملی که نصب و شکل دهی آن ها را ساده تر می سازد.

اگر می خواهید این طریقۀ سیم کشی را در یک ساختمان اجرا کنید، برای ایجاد هر یک از مدارات مجزای اشاره شده، باید از تابلوی توزیع استفاده کنید.

در این صورت و با صرف کمی وقت بیشتر و البته تقبل اندکی هزینۀ اضافی، اگر در ابتدای هر مدار مجزا در داخل تابلوی اصلی) یک کلید مینیاتوری قرار داده و در زیر آن به مشخصۀ مدار مزبور (مثلاً روشنایی بالا، پریزهای پایین، …) اشاره کنید، وقتی یکی از مدارات یاد شده با مشکل روبرو شوند، اولاً برق همۀ قسمت ها قطع نشده و ثانياً، به محض باز کردن درب تابلو، می توان فیوز عمل کرده و به تبع آن، مدار مشکل دار را شناسایی نمود.

 

  • انتخاب کابل سلول خورشیدی

برای این قسمت حتماً باید از کابل های مقاوم در برابر تابش اشعۀ ماوراء بنفش خورشید و رطوبت ناشی از بارش برف و باران و آثار مخرب گرد و غبار و آلودگی های مشابه استفاده کنید. این جور کابل ها را می توانید از همان فروشگاه هایی که قطعات و لوازم سیستم های برق خورشیدی را می فروشند، تهیه نمایید.

 

  • کابل کنترل کننده

در هنگام محاسبۀ سطح مقطع کابل لازم برای ارتباط دهی کنترل کننده و باتری ها، باید میزان جریان جاری از طرف سلول خورشیدی به باتری ها و همچنین جریان کشیده شده از آن ها را در نظر داشته باشید. معمولاً حداکثر جریانی که برای شارژ باتری ها به کار می رود، بسیار بیشتر از جریانی است که از آن ها کشیده می شود.

 

  • کابل های اتصال باتری در پنل خورشیدی

اینگونه کابل ها و سرباتری های لازم را می توان از باتری سازها (برقکارهای خودرو) و همان فروشگاه هایی که باتری ها را می فروشند، تهیه نمود. با توجه به بالا بودن شدت جریان جاری در این کابل ها، توصیه می شود در گزینش آن ها از قطورترین انواع موجود استفاده گردد.

 

  • کابل کشی مصرف کننده ها

در صورتی که هدف نهایی، بهره گیری از اینورتر و تغذیۀ مصرف کننده ها با برق AC هم تراز با شبکۀ برق شهر باشد، سیم کشی به صورت استاندارد و مشابه همان روال سیم کشی های داخلی ساختمان انجام می گردد.

اگر هدف، استفاده از برق ۱۲ یا ۲۴ ولت DC باشد، نحوۀ انجام سیم کشی تفاوتی با روال گفته شده در قبل را ندارد به استثنای این که این بار و با توجه به بالا بودن شدت جریان جاری در مدار، باید از کابل یا سیم های قطورتری استفاده نمود.

در یک ساختمان مسکونی معمولاً با مدارات مختلفی مواجه می شوید که هر کدام وظیفۀ خاصی دارند:

یک مدار برای روشنایی طبقۀ پایین، یکی برای تأمین روشنایی طبقۀ بالا و بالاخره و متناسب با نیازها، یک یا دو مدار برای برق رسانی به دستگاه ها و لوازم برقی مختلف.

همانطوری که می دانید، در سیستم های با ولتاژ پائین، میزان زیادی از توان موجود، در داخل کابل ها به هدر می رود. علت این است که افت توان با مجذور شدت جریان متناسب بوده و با زیاد شدن جریان، تلفات توان به صورت تصاعدی و با آهنگ شدیدتری افزایش می یابد.

در این صورت باید تا حد امکان در طول کابل ها صرفه جویی کرد، به ویژه آن هایی که حامل جریانات شدیدتری هستند.

 

  • سیم کشی پنل خورشیدی

 

 

سیم کشی پنل خورشیدی ساده
                                                                سیم کشی پنل خورشیدی ساده
مدار قایق برقی با شارژ پنل خورشیدی
                                                        مدار قایق برقی با شارژ پنل خورشیدی
یک سیستم خورشیدی 12 ولتی مستقل از شبکه که در آن برای تأمین برق AC موردنیاز ساختمان از یک اینورتر استفاده شده است
یک سیستم خورشیدی ۱۲ ولتی مستقل از شبکه که در آن برای تأمین برق AC موردنیاز ساختمان از یک اینورتر استفاده شده است.

 

 


بیشتر بخوانید:

بررسی محل نصب سیستم خورشیدی

مهم ترین کاربردهای انرژی خورشیدی


 

گام بعدی

پس از تکمیل دیاگرام سیم کشی، نوبت به اضافه کردن: کابل ها، سر باتری ها، فيوزها، کلیدهای قطع و وصل (یا جداساز) میله یا میله های زمین و یک تابلوی توزیع به فهرست خرید می رسد. افزودن جزئیات بیشتری به دیاگرام سیم کشی، از قبیل مشخص کردن محل پریزها و طول کابل های مختلف، به تکمیل دیاگرام یاد شده کمک می کند.

 

  • فيوزها و کلیدهای جداساز

یکی از مهمترین کارهایی که در هنگام طراحی و نصب سیستم های برق خورشیدی نباید از نظر دور داشت، در نظر گرفتن تمهیداتی برای جداسازی الکتریکی قسمت های مختلف از یکدیگر است. اجرای این عمل، اهمیت خود را در هنگام نصب سیستم و همچنین در موقع انجام عملیات تعمیر و نگهداری نشان می دهد. فراموش نکنید که کار کردن بر روی سیستم هایی که از ولتاژهای نسبتاً کمی سود می برند نیز خطرناک است.

حتی سیستم های کوچک و جمع و جور هم باید در حد فاصل باتری و کنترل کننده یا اینورتر، از یک فیوز مناسب بهره بگیرند. در این صورت اگر سیستم با مشکلی مواجه شده یا ایرادی پدید آید، سوختن یا پریدن یک فیوز ارزان قیمت به مراتب بهتر از سوختن یک کنترل کننده یا خراب شدن و احياناً انفجار یک یا چند باتری است.

در پاره ای از موارد ممکن است با اینورترها یا کنترل کننده هایی مواجه شوید که به صورت فابریک، کلید دار هستند، در این صورت خریداری و نصب یک کلید اضافی، خرج تراشی بی موردی تلقی می شود.

معمولاً کلید مزبور به طور همزمان، مسیر عبور هر دو جریان AC و DC خروجی از اینورتر را قطع یا وصل می کند. 

علاوه بر فیوز اشاره شده، همۀ سیستم های مختلف و حتی نمونه های کوچک باید به کلیدهای جداساز مجهز باشند. در این صورت و در هنگام انجام عملیات تعمیر و نگهداری به سادگی می توان ارتباط مجموعۀ باتری ها با بقیۀ سیستم را قطع کرد.

ضمناً در هنگام نصب سیستم های با بیش از یک پنل خورشیدی و برای همۀ سیستم های متصل به شبکه، حتما باید از یک کلید جداساز کمک گرفته و امکان قطع ارتباط سلول خورشیدی با بقیۀ سیستم را فراهم کرد. وجود این کلید جداساز برای سلول های خورشیدی ۱۰۰ واتی و بیشتر، بسیار حساس و حیاتی است.

اگر فاصلۀ محل نصب پنل های خورشیدی از اینورتر با کنترل کننده قابل ملاحظه است، نصب کردن دو کلید جداساز، یکی در نزدیکی اینورتر یا کنترل کننده و دیگری در مجاورت پنل های خورشیدی هم فکر بدی نیست. در این صورت، در موارد اضطراری یا حتی در هنگام انجام عملیات تعمیر و نگهداری، قطع کردن ارتباط پنل های خورشیدی با بقیۀ سیستم به سادگی صورت می پذیرد.

در موقع خرید و نصب کلید جداساز مطمئن شوید که کلید مزبور توانایی عبور دادن جریانات DC بالایی را داشته و کنتاکت ها یا پلاتین های آن در زیر بار طوری عمل می کنند که در موقع قطع و وصل این گونه جریانات شدید، جرقه نمی زنند.

یادتان باشد که اینگونه کلیدهای جداساز را هم می توانید از همان فروشگاه های عرضه کنندۀ وسایل و لوازم سیستم های برق خورشیدی تهیه کنید.

اگر سیستم مورد نظر از نوع متصل به شبکه است، به کلیدهای جداساز AC هم احتیاج پیدا خواهید کرد تا با فعال کردن دستی آن ها بتوانید ارتباط اینورتر با شبکه برق محلی را قطع یا وصل کنند. در این صورت چه بهتر که یکی از این کلیدهای جداساز AC را بعد از اینورتر قرار داده و دومی را در نزدیکی تابلوی برق نصب کنید.

 

  • دوشاخه ها و پریزها

در سیستم های ۱۲ یا ۲۴ ولت و برای جریانات تا ۳۰ آمپر می توان از همان کلید و پریزهای استاندارد – معمولی استفاده نمود.

هرچند در اتصال وسایل با ولتاژ پایین به مدارات با ولتاژ کم نباید از دو شاخه ها و پریزهای معمولی استفاده کرد چون در این صورت این خطر در کمین شما خواهد بود که سهواً دو شاخۀ یک دستگاه با ولتاژ پایین خود را به یک پریز با ولتاژ بالا اتصال داده و …، خراب شدن و سوختن دستگاه مزبور را نظاره گر شوید.

به جای استفاده از دو شاخه ها و پریزهای استاندارد، بهتر است از نمونه های ویژۀ سیستم های ۱۲  ولتی که در قایق های تفریحی و کاروان ها به کار می روند، بهره گرفته و یا لااقل از دو شاخه ها و پریزهای متفاوتی با انواع به کار رفته در برق های AC شبکه برق شهر، استفاده کرد.

از آن جایی که در مدارات DC، کابل منفی همیشه به زمین یا ارت مدار متصل می شود، ایجاد یک سیم ارت (زمین) مجزا برای این پریزهای کم ولتاژ، ضرورت ندارد. 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

11 نظرات

  1. افغانستان

    پاسخ دادن

    با سلام
    اگر سیم های مثبت و منفی پنل خورشیدی را برعکس به باتری وصل کرد چه می شود؟ آیا پنل می سوزد و دیگر قابل استفاده نخواهد بود؟

    ۲۱ تیر ۱۳۹۹
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      با درود بر شما
      معمولاً خروجی پنل، دیود یا برد محافظ دارد که از ورود برق برگشتی به داخل پنل جلوگیری کرده و پنل را محافظت نماید. در غیر این صورت پنل آسیب می بیند

      ۲۱ تیر ۱۳۹۹
      • الیکا الکتریک

        پاسخ دادن

        در تکمیل سخن بالا می توان گفت در واقع پنل در خروجی یک دیود ایده آل دارد که اگر باتری برعکس نصب شود، دیود غیر فعال می شود و اجازه عبور جریان را نمی دهد.بنابراین برای منبع جریان اتفاقی نمی افتد مگر اینکه باتری آسیب ببیند.

        ۲۲ تیر ۱۳۹۹
  2. امید

    پاسخ دادن

    سلام درود
    واقعا درود برشما مقاله بسیار جالی و جامعی بود بسیار سپاسگذارم

    ۲۷ شهریور ۱۳۹۹
  3. مصیب

    پاسخ دادن

    سلام بنطرتو میشه برق یه شهر رو مثل دورود رو با پنل خورشیدی تامین کرد؟؟؟؟و چه تعداد پنل لازمه و هزینها چقدر هست؟؟

    ۱۱ مهر ۱۳۹۹
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      سلام.
      اول باید مصرف برق ان شهر را سنجید و بعد تصمیم بگیرید آیا این پنل‌های را کلی انجام دهیم یا برای هر خانه جدا در نظر بگیریم . مثلا برای هر منزل ۲۵ امپر و هر فروشگاه کوچک ۱۵ امپر و فروشگاه بزرگ ۳۲ امپر.
      مجموعه ما در خصوص نصب و تهیه سیستم های خورشیدی فعالیت نمی کند. شما باید بعد از بررسی مصرف برق شهری با شرکت های پنل ساز در خصوص هزینه ها و نوع سیستمی که باید نصب کنید مشورت کنید.

      ۲۱ مهر ۱۳۹۹
  4. آرمان خاکی

    پاسخ دادن

    سلام، خروجی پنل خورشیدی رو میشه به یک المنت الکتریکی وصل کرد.اگر از یک اینورتور استفاده کرد چطور؟ از باتری نمی خواهم استفاده کنم ، فقط میخوام در طول روز از برق پنل برای روشن کردن المنت و گرمایش خانه استفاده کنم.یک مدل پنل خورشیدی است که ولتاژش ۳۷ ولته و توانش ۳۲۰وات.توان المت برقی ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ واته.

    ۳ آبان ۱۳۹۹
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      سلام
      خیر امکانش نیست امپر پنل پایین هستش و هر پنل ولتاژ متفاوتی داره. اگر از شارژر و اینورتر و باطری استفاده نکنید این کار غیر اصولی هستش.

      ۳ آبان ۱۳۹۹

نظرات