تختلف زاوية سقف؟ يتيح لك محول التيار الذكي للطاقة الشمسية تشغيل كل وحدة بسعة كاملة

قد تواجه العديد من الأسر أو الشركات هذا الموقف عند تركيب أنظمة الطاقة الشمسية: السقف غير موحد، ويميل بزوايا مختلفة على نفس السطح. على سبيل المثال، تميل بعض المناطق بزاوية 30 درجة، وتميل مناطق أخرى بزاوية 10 درجات. يمكن أن تسبب هذه البنية المعقدة للسقف مشاكل صغيرة خفية في توليد الطاقة الشمسية.

لماذا تؤثر الزوايا المختلفة للانحدار؟ يبدأ هذا من مبدأ توليد الطاقة في الوحدات الكهروضوئية. إن التيار المتولد في الوحدات الكهروضوئية مرتبط بشكل مباشر بشدة الإشعاع الشمسي المستلمة، ويعد زاوية الانحدار عاملاً مهماً يؤثر على امتصاص الإشعاع — عندما تكون الزاوية مناسبة، يمكن للوحدات التقاط أشعة الشمس بشكل أكثر كفاءة؛ أما إذا كانت الزاوية منخفضة جداً أو شديدة للغاية، فقد تقل كمية الإشعاع المُمتصة.

لنفترض أننا نرغب في الاستفادة الكاملة من مساحة السطح وتوصيل الوحدات الكهروضوئية في المناطق ذات الزوايا 30° و10° على التوالي على شكل سلسلة لتشكيل سلسلة واحدة. في هذه الحالة ستظهر مشاكل: لنفترض أن الوحدات ذات الزاوية 30°، بسبب استلامها إشعاعاً أكثر وفيرة، يمكنها توليد تيار بقيمة 10 أمبير، ويمكن لوحدة واحدة تحقيق توليد كامل للطاقة بقدرة 400 واط (يتم الحساب عند جهد تشغيل مقداره 40 فولت: 40 فولت × 10 أمبير = 400 واط)؛ بينما الوحدات ذات الزاوية 10°، بسبب ضعف الإشعاع المستلم، يمكنها فقط توليد تيار بقيمة 8 أمبير.

لكن الدوائر المتسلسلة لها خاصية وهي أن تيار الدائرة بأكملها يتحدد من خلال "التيار الأدنى". بمعنى آخر، في هذه السلسلة، سيتم تقييد تيار تشغيل جميع الوحدات ليصبح 8A، وهو تيار الوحدات المائلة بزاوية 10°. هذا يجبر وحدات الزاوية 30° على "تخفيض" إنتاجها للطاقة: حيث لا يمكن للوحدات التي كانت تولد 400W في الأصل إلا أن تُخرج 40V × 8A = 320W في هذا الوضع. إذا كانت هناك 8 وحدات في السلسلة (وحدتان بزاوية 10°، و6 وحدات بزاوية 30°)، فإن إجمالي قدرة السلسلة بأكملها تصبح 320W × 8 = 2560W، وتقل كفاءة إنتاج الطاقة بشكل ملحوظ.

في هذه المرحلة، يمكن لمُحسّنات الطاقة الشمسية الذكية أن تلعب دوراً "منقذا". من خلال تركيب وحدات التحسين على المودولات، يمكن تنظيم حالة تشغيل كل مودول بشكل مستقل: سيتم تقليل جهد مودولات 10° لزيادة تيارها البالغ 8 أمبير إلى 10 أمبير، في حين يمكن لمودولات 30° أن تطلق تيارها الأصلي البالغ 10 أمبير وتُحافظ على إنتاج كامل للطاقة بقدرة 400 واط. بافتراض وجود نفس السلسلة مكونة من مودولين بزاوية 10° و6 مودولات بزاوية 30° كمثال، تصبح القدرة الكلية تساوي 320 واط × 2 + 400 واط × 6 = 3040 واط. مقارنةً بالقدرة السابقة البالغة 2560 واط، هذا يعادل استعادة 18.75% من الخسارة في إنتاج الطاقة.