وفقًا للمختبر الوطني للطاقة المتجددة ، فإن ضوء الشمس الذي تتلقاه الأرض في ساعة واحدة يكفي لتلبية احتياجات الطاقة السنوية لجميع الناس في جميع أنحاء العالم. طاقة شمسية مناسب للتدفئة وتوليد الكهرباء باستخدام الخلايا الكهروضوئية (PVC). يمكن للطاقة الشمسية أن تحد من تغير المناخ لأنها لا تنتج أي انبعاثات كربونية. هنا في هذه المقالة ، سنناقش شاحن الطاقة الشمسية الهجين.
الطاقة الشمسية هي أفضل بديل يمكن أن يحل محل الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز لتوليد الكهرباء التي تخلق تلوثًا للهواء والماء والأرض. يمكن تخزين الطاقة الشمسية (أي شكل من أشكال الطاقة DC) في بطارية لاستخدامها في المستقبل.
كفاءة التحويل للخلية الشمسية هي النسبة المئوية للطاقة الشمسية الساطعة على خلية ضوئية فولتية يتم تحويلها إلى كهرباء قابلة للاستخدام.
شاحن الطاقة الشمسية الهجين
تعتمد كفاءة نظام الشحن الشمسي على الظروف الجوية. تولد الألواح الشمسية أكبر قدر من الكهرباء في الأيام الصافية مع وفرة أشعة الشمس. عادة ، تحصل الألواح الشمسية على أربع إلى خمس ساعات من ضوء الشمس الساطع في اليوم. إذا كان الطقس غائمًا ، فهذا يؤثر على عملية شحن البطارية ولا يتم شحن البطارية بالكامل.
يمكن لشاحن الطاقة الشمسية الهجين البسيط أن يعطي الحل لهذه المشكلة. يمكنه شحن البطارية باستخدام كل من الطاقة الشمسية بالإضافة إلى مصدر التيار المتردد. عندما يكون الناتج من اللوحة الشمسية أعلى من 12 فولت ، يتم شحن البطارية باستخدام الطاقة الشمسية وعندما ينخفض الإخراج إلى أقل من 12 فولت ، يتم شحن البطارية من خلال مصدر التيار المتردد.
دائرة شاحن الطاقة الشمسية الهجين
يوضح الشكل أدناه دائرة الشاحن الشمسي الهجين. مكونات الأجهزة التالية المطلوبة لبناء دائرة الشاحن الشمسي الهجين.
- لوحة شمسية 12 فولت ، 10 واط (متصلة في SP1)
- مضخم العمليات CA3130 (IC1)
- مرحل تغيير أحادي 12 فولت (RL1)
- 1N4007 الثنائيات
- محول تنحى X1
- الترانزستور BC547 (T1)
- عدد قليل من مكونات RLC الأخرى
دائرة شاحن الطاقة الشمسية الهجين
لوحة شمسية 10 وات 12 فولت
في هذه الدائرة ، استخدمنا لوحة شمسية بقدرة 10 وات و 12 فولت. سيوفر طاقة كافية لشحن بطارية 12 فولت.
لوحة شمسية 10 وات 12 فولت
هذه الوحدة 10w-12v عبارة عن مجموعة من 36 خلية شمسية متعددة البلورات من السيليكون ذات أداء مماثل ، مترابطة في سلسلة للحصول على خرج 12 فولت.
يتم تثبيت هذه الخلايا الشمسية على إطار من الألومنيوم المؤكسد شديد التحمل يوفر القوة. لكل سلاسل سلاسل مكونة من 18 خلية ، يتم تثبيت صمام ثنائي جانبي واحد. يتم تصفيح هذه الخلايا بين نفاذية عالية ، وحديد منخفض ، وزجاج مقسى 3 مم وصفائح من مادة Tedlar بوليستر Tedlar (TPT) بواسطة صفحتين من أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA). هذا الإعداد يحمي من اختراق الرطوبة في الوحدة.
دلائل الميزات
- 36 خلية شمسية من السيليكون عالية الكفاءة
- تحسين أداء الوحدة مع الجهد الاسمي 12 فولت تيار مستمر
- تجاوز الثنائيات لتجنب تأثير النقاط الساخنة
- يتم تضمين الخلايا في ورقة TPT و EVA
- إطارات الألمنيوم المؤكسد الجذابة والمستقرة والثقيلة ومريحة
- مزود مسبقًا بأنظمة التوصيل السريع
تعمل دائرة شاحن الطاقة الشمسية الهجين
في ضوء الشمس المشمس ، توفر اللوحة الشمسية 12 فولت و 10 واط ما يصل إلى 17 فولت تيار مستمر مع تيار 0.6 أمبير. يوفر الصمام الثنائي D1 حماية قطبية عكسية ومكثف C1 يخزن الجهد من اللوحة الشمسية. يستخدم Op-amp IC1 كمقارن جهد بسيط.
الصمام الثنائي زينر يوفر ZD1 جهدًا مرجعيًا يبلغ 11 فولت لمدخل معكوس IC1. يحصل الإدخال غير المقلوب لـ e op-amp على الجهد من اللوحة الشمسية عبر R1.
عمل الدائرة بسيط. عندما يكون الناتج من اللوحة الشمسية أكبر من أو يساوي 12 فولت ، فإن الصمام الثنائي ZD1 يعمل ويوفر 11 فولت للمحطة العكسية لـ IC1.
نظرًا لأن المدخلات غير المقلوبة لجهاز op-amp تحصل على جهد أعلى في هذا الوقت ، فإن ناتج المقارنة يرتفع. يضيء مؤشر LED1 الأخضر عندما يكون ناتج المقارنة مرتفعًا.
ثم يقوم الترانزستور T1 بتوصيل RL1 وتنشيطه. وبالتالي ، يتم شحن البطارية بتيار مشحون من اللوحة الشمسية من خلال الفتح العادي (N / O) وجهات الاتصال المشتركة للترحيل RL1.
يشير مؤشر LED2 إلى شحن البطارية. يتم توفير مكثف C3 للتبديل النظيف للترانزستور T1. يحمي الصمام الثنائي D2 الترانزستور T1 من EMF الخلفي والصمام الثنائي D3 يمنع تفريغ تيار البطارية في الدائرة.
عندما ينخفض الناتج من اللوحة الشمسية إلى أقل من 12 فولت ، يتحول ناتج المقارنة إلى مستوى منخفض ويتم إلغاء تنشيط التتابع. الآن يتم شحن البطارية الحالية من مصدر الطاقة القائم على المحول من خلال التيار المغلق عادة (N / C) وجهات الاتصال الشائعة للترحيل.
يشتمل مصدر الطاقة هذا على محول تنحي X1 ، وثنائيات تصحيح D4 و D5 ، ومكثف تنعيم C4.
اختبارات
لاختبار الدائرة من أجل الأداء السليم ، يجب اتباع التعليمات التالية:
- قم بإزالة اللوحة الشمسية من الموصل SP1 وقم بتوصيل مصدر جهد متغير DC.
- اضبط بعض الجهد أقل من 12 فولت وقم بزيادته ببطء.
- عندما يصل الجهد إلى 12V ويتجاوز ، يتغير المنطق عند نقطة الاختبار TP2 من منخفض إلى مرتفع.
- يمكن فحص جهد إمداد الطاقة المعتمد على المحولات عند نقطة الاختبار TP3.
تطبيقات شاحن الطاقة الشمسية الهجين
في الأيام الأخيرة ، تحظى عملية توليد الكهرباء من ضوء الشمس بشعبية أكبر من المصادر البديلة الأخرى ، كما أن الألواح الكهروضوئية خالية تمامًا من التلوث ولا تتطلب صيانة عالية. وفيما يلي بعض الأمثلة على ذلك.
- نظام الشاحن الشمسي الهجين المستخدم لمصادر طاقة متعددة لتوفير إمدادات احتياطية بدوام كامل لمصادر أخرى.
- تستخدم مصابيح الشوارع الخلايا الشمسية لتحويل ضوء الشمس إلى شحنة كهربائية للتيار المستمر. يستخدم هذا النظام جهاز التحكم بالشحن الشمسي لتخزين التيار المستمر في البطاريات ويستخدم في العديد من المجالات.
- تستخدم الأنظمة المنزلية وحدة PV للتطبيقات المنزلية.
إذن هذا كل شيء عن تصميم دائرة شاحن الطاقة الشمسية الهجين. أتمنى أن تكون قد مررت بها بشكل جيد للغاية. مزيد من المعلومات حول مشاريع هندسية قائمة على الطاقة الشمسية أو أي استفسار بخصوص هذه المقالة ، يرجى مشاركتها في قسم التعليقات أدناه.
