المهندس فهد حسان : منظم الشحن جزء أساسي ومهم لمنظومة الطاقة الشمسية

لقاء/ هاشم السريحي
jshashem@gmail.com

منظم الشحن أو ما يعرف بـ  (solar charge controller)هو جهاز إلكتروني يقوم بتنظيم الجهد الكهربائي الوارد من الخلايا الشمسية قبل مروره إلى بطاريات الطاقة الشمسية وكذلك الصادر من البطارية إلى الحمل الكهربائي وذلك للمحافظة على البطاريات المستخدمة والتأكد من شحنها واستخدامها بصورة أمثل. ومنظم الشحن هو أحد مكونات منظومة الطاقة الشمسية، لمزيد من التفاصيل حول الجهاز وكيف يمكن فهم عمله التقينا بالمهندس فهد حسان وخرجنا بالحصيلة التالية:

• ما هي أنواع منظمات الشحن المتوفرة؟
– بالنسبة للمنظمات فهي تنقسم إلى ثلاثة أقسام رئيسية هي:
• Basic : هذا النوع مصمم لحماية البطارية من الشحن الزائد أو الناقص كما أنه يمنع مرور التيار بالجهة المعاكسة إلى الألواح الشمسية.
• (PWM (Pulse Width Modulation : أما هذا النوع ويتحكم بكمية التيار الذي يشحن البطارية (شحن بطيء) عبر عدة مراحل وتنخفض فيه قيمة تيار الشحن بارتفاع فولتية البطارية.
• (MPPT (Maximum Power Point : أما هذا النوع ويحسن الطاقة الناتجة من الخلايا الشمسية حيث يقوم بشحن البطارية حتى السعة المثالية ويؤدي لرفع كفاءة النظام والاستفادة القصوى من ارتفاع الفولتية الواصلة من الألواح.
• هل بالإمكان الاستغناء عن منظمات الشحن Charger Controllers وخاصة مع استمرار الاستهلاك المستمر للحد من امتلاء البطارية؟
– في الحقيقة منظم الشحن ليست وظيفته فقط منع الشحن الزائد عن البطارية وإنما له عدة مهام أخرى مهمة جداً للحفاظ على البطارية والتي تعتبر أهم ما يجب الاهتمام به في المنظومة الشمسية وهي على النحو التالي:
* منظم الشحن يحتوي على قاطع داخلي (fuse) يقوم بحماية الخلية الشمسية من التلف في حالة تلامس أطرافها معا وحدوث قصر في الدائرة (short circuit) بحيث يقوم بالفصل ومنع الضرر الكبير من الحدوث على الخلايا الشمسية.
* يعمل على تنقية وتثبيت الفولت الخارج من الخلية الشمسية إلى الجهاز الذي يعمل على الجهد المستمر DC لأن قوة أشعة الشمس تزيد وتقل طوال نهار اليوم إما بسبب السحب أو بسبب تغير زاوية الشمس حتى تزول تماما عند الغروب.
* يقوم بتنظيم عملية شحن البطاريات حيث إن عملية الشحن تختلف في آليتها عن مجرد توفير مصدر للطاقة المستمرة موصل بالبطارية، حيث تكون قيمة جهد الشحن مساوية لقيمة البطارية وقيمة تيار الشحن تساوي تقريبا 15% من التيار الذي تسعه البطارية، وإذا زادت تلك النسبة بكثير فستحدث عملية شحن سريع للبطارية تؤدي إلى إضعافها واستهلاكها بسرعة مع مرور الوقت، وإذا قلت تلك النسبة بدرجة كبيرة فسيتم شحن البطارية في وقت طويل وبشكل بطيء جدا.
ولهذا فإن منظم الشحن جزء مهم وأساسي لأي منظومة شمسية وينبغي أن لا يتم الاستغناء عنه في أي حال من الأحوال. أما بالنسبة للمنظمات الرديئة فهي تمثل إعاقة في بعض الأحيان ومنع مرور التيار رغم عدم امتلاء البطاريات أو وجود أوهام في القراءات لكن بشكل عام وجود المنظم مهم ووجوده أفضل من عدمه.
• كيف يمكن توصيل منظم الشحن؟
كما هو واضح في شكل (1) فالمنظم يتألف من ثلاث مداخل رئيسية:
* المدخل الأول بقطبين (موجب وسالب) خاص بالألواح الشمسية ويتم توصيله سواء لوح واحد أو عدد من الألواح بالتوالي أو التوازي حسب النظام الذي تم تصميم المنظومة عليه فيما إذا كان 12 أو 24 أو 36 أو 48 فولتاً.
* المدخل الثاني بقطبين (موجب وسالب) خاص بالبطارية ومنها تستطيع توصيل بطارية واحدة أو عدد من البطاريات سواءً على التوالي أو على التوازي حسب النظام المتبع في المنظومة والتصميم.
* المدخل الثالث بقطبين (موجب وسالب) وهو خاص بالأحمال وتستطيع توصيل أحمال مختلفة مثل اللمبات ومودم الإنترنت أو غيرها إذا كان النظام المتبع 12 فولتاً مثلاً؛ أما إذا كان النظام المتبع هو 24 فولتاً فأنت بحاجة إلى محول فولتية من 24 إلى 12 فولتاً.
• هل بالإمكان إطلاعنا علي البيانات التي تظهر في منظم الشحن؟ وكيف يمكن تعديل الإعدادات الخاصة بها؟
– بالنسبة  لبيانات منظم الشحن فهو يُظهر بشكل متتابع العديد من البيانات التي تهم المستخدم كونه يستطيع من خلالها مراقبة وتنظيم استخدام المنظومة الكهربائية وعمل كافة الاحتياطات، وتختلف منظمات الشحن فيما بينها من حيث مقدرتها على إظهار هذه البيانات من عدمها فتظهر البيانات بالتتابع كالتالي:
* (Battery Voltage) وتعبر عن مقدار فولتية البطارية ويرمز لها بالرمز  (BAT – V).
* (PV – Solar – V) وتعبر عن مقدار الفولتية القادمة من الألواح ويرمز لها بالرمز   (PV – V).
* (PV – Solar – A) وتعبر عن مقدار التيار القادم من الألواح ويرمز لها بالرمز   (PV – A).
* (Load) ويعبر عن مقدار التيار المسحوب من مخرج الحمل في حالة توصيله ويرمز له بالرمز (load – A).
ويمكن تعديل الإعدادات الخاصة بالمنظم بالتنقل بالأزرار التي تظهر فوق المنظم بالتتابع فتظهر عدة شاشات نوضحها على النحو التالي:
1. تعبر الشاشة رقم (1) (Battery Voltage Main Interface) عن الشاشة العامة التي تظهر في المنظم وتوضح فيها كل الرموز العامة من ألواح وبطاريات ومخرج الحمل ومقدار الفولتية في البطارية.
2. تعبر الشاشة رقم (2)  عن فولتية التعويم في البطارية (Floating Charging)  وهذه القيمة يتم ضبطها بشكل يدوي حسب نوعية البطارية المستخدمة بالانتقال لهذه القائمة وبعد الضغط بشكل مستمر لمدة خمس ثوان يسمح لك المنظم بتعديل قيمة هذه الفولتية وتضبط حسب ما هو متبع في كتلوج البطارية المستخدمة أو ما يتم كتابته على ظهر البطارية نفسها وغالبا ما تتراوح قيمة هذه الفولتية ما بين 13.5 إلى 13.8 فولت والتي لا ينصح بزيادتها عن هذا المقدار للحفاظ علي البطارية أقصى فترة ممكنة.
3. أما الشاشة رقم (3) (low voltage reconnect setting) هذه الشاشة تخص الجزء الخاص بمخرج الحمل في المنظم وفي الغالب يتم توصيل اللمبات منه أو المودم أو غيره ويوضح مقدار الفولتية التي يسمح لهذا المخرج بالعمل مجدداً وذلك عندما تصل فولتية البطارية لهذا المقدار ويفضل أن يكون مقدار أكبر من الـ 12 فولتاً لضمان استمرار عمل البطارية في الوضع السليم ويمكن تعديل قيمته بالضغط باستمرار.
4. أما الشاشة رقم (4) (low voltage disconnect setting) تعبر هذه الشاشة عن مقدار الفولتية الخاصة بالبطارية التي يتوقف عندها السحب من مخرج الحمل فعندما تصل فولتية البطارية لهذا المقدار فإن هذا المخرج يتوقف عن العمل لضمان عدم تفريغ البطارية إلى حد أدنى وننصح دائما بأن لا يقل هذا المقدار عن 11.5 فولت. ويمكن تعديله بالضغط باستمرار وتعديل القيمة.
5. أما الشاشة رقم (5) (Load Timer Control Setting)  وتعبر هذه الشاشة عن مؤقت زمني بالساعات لمنفذ الحمل بحيث يتوقف عن العمل بعد هذه الساعات ويمكن أن يعود للعمل مجدداً بعد الضغط على الزر في المنظم ليعاد التوقيت من جديد.
6. أما الشاشة رقم (6) (bettery type setting) فتعبر عن نوع النظام المتبع في المنظومة سواء 12 أو 24 فولتاً وله ثلاث حالات:
– UL0  وهو الوضع الأتوماتيكي ويتعرف مباشرة بمجرد شبك البطاريات على نظامها في ما إذا كان 12 أو 24 فولتاً.
– UL1  وهذا الوضع يجبر المنظم على التعامل مع فولتية النظام 12 فولتاً بشكل إجباري .
– UL2  وهذا الوضع يجبر المنظم على التعامل مع  فولتية النظام 24 فولتاً بشكل إجباري.