MPPT مقابل Solar Tracker - استكشاف الاختلافات

MPPT مقابل Solar Tracker - استكشاف الاختلافات

يبحث المنشور في اثنين من نظرائه الشهيرين لتسخير الطاقة الشمسية ، وهما MPPT والمتعقب الشمسي ، ويكتشف الاختلافات الرئيسية بين هذين الجهازين البارزين اللذين يدوران الطاقة الحرة.
صحيح أن كوكبنا ينعم بالعديد من مصادر الطاقة المجانية مثل طاقة الرياح أو الطاقة المائية أو الشمس أو الطاقة الشمسية وما إلى ذلك ، ولكن ما لم يتم تسخيرها والاستيلاء عليها على النحو الأمثل ، يمكن ببساطة إهدار الموارد.



مقدمة

بالنظر إلى هذه الحقيقة ، تم تطوير نظامين رئيسيين في شكل دوائر MPPT ، وأجهزة تعقب شمسية ميكانيكية لتسخير الطاقة الشمسية بشكل أكثر فعالية وحكمة.

ومع ذلك ، يميل الشخص العادي في المجال دائمًا إلى الخلط فيما يتعلق بالاختلاف بين هذين النظامين وأحيانًا يحصل على معلومات غير صحيحة من خلال العديد من الأساطير والبيانات غير الصحيحة.





تمت كتابة هذا المنشور خصيصًا لتوضيح العديد من إيجابيات وسلبيات هاتين الآليتين البارزتين لتسخير الطاقة الشمسية ، وهما MPPT و Solar Tracker.

دعنا نتعرف على الأداة التي تفوز بجودة السباق وكفاءته من خلال المناقشة التالية:



MPPT مقابل تعقب الطاقة الشمسية

MPPT هو اختصار لـ Maximum Power Point Tracker ، حيث يشير الاسم إلى أن هذا الجهاز مصمم لاستخراج أقصى قدر ممكن من VxI أو القوة الكهربائية من اللوحة وتسليمها إلى الحمل.

سيحاول MPPT بشكل أساسي تنفيذ إجراءين رئيسيين أثناء الاستخدام: أولاً ، سيتتبع الحد الأقصى للطاقة المتاحة للوحة الشمسية (V x I) ويحاول تقديم أقصى استفادة منها عبر الإخراج أو الحمل المتصل.

ثانيًا ، ستراقب أن الحمل لا يحاول خنق اللوحة عن طريق استخراج كمية غير مشروعة أو غير مجدية من الواط إما بسبب قصر الدائرة أو تحويل خيوط الإخراج لـ MPPT.

في حالة اكتشاف مثل هذا الشرط ، يتم تشغيل ميزة 'إيقاف التشغيل' الخاصة بـ MPPT على الفور لتصحيح حالة التحميل غير العادية أو غير الصحيحة.

كيف أ MPPT المهام

لنفترض أن لدينا لوحة شمسية بالمواصفات التالية مرفقة بـ MPPT لشحن بطارية 12 فولت:

فولت: 24 فولت

الحالي: 2.5 أمبير

القوة الكهربائية: 24 × 2.5 = 60 وات في ظروف أشعة الشمس المثلى.

يشير سطوع الشمس الأمثل أو الذروة إلى فترة خلال النهار تكون فيها أشعة الشمس عمودية تقريبًا على سطح اللوحة الشمسية ، حيث يتم اختراق هذه الحالة مع تغيير موضع الشمس ، كما أن الناتج من اللوحة يعاني أيضًا ويتم تقليله بشكل متناسب.

أثناء أشعة الشمس المثلى ، سيحاول MPPT توصيل وشحن البطارية بجهد 12 فولت @ 60/12 = 5 أمبير.

يمكنك أن ترى أنه هنا يتم تعزيز التيار إلى البطارية ومضاعفته من أجل الحفاظ على نسبة الدخل الصافي إلى نسبة القوة الكهربائية الناتجة ثابتة وفعالة.

وبالتالي ، يضمن النظام أن البطارية التي تتمتع بمواصفات جهد أقل بكثير من اللوحة ، تستمر في الحصول على الطاقة المثلى من اللوحة ، أي بمعدل 12 × 5 أمبير = 60 واط.

هذه هي الميزة الأكثر إثارة للاهتمام والقيمة لشواحن MPPT مقارنة بأشكال أخرى من أجهزة الشحن العادية.

ومع ذلك ، عندما يبدأ ضوء الشمس في التقلص مع اقتراب اليوم من الغسق ، تبدأ القوة الكهربائية للوحة أيضًا في التدهور بشكل متناسب ، فماذا تفعل MPPT الآن؟ هل تستمر في تقديم نفس القدر من الطاقة التي كانت توفرها خلال ذروة سطوع الشمس؟

الجواب هو لا ، MPPT ببساطة تحافظ على تتبع الحد الأقصى من الطاقة المتاحة من اللوحة وتعيد إنتاج نفس الطاقة عند حملها الناتج ، مما يعني أنه إذا قل جهد اللوحة والقوة الكهربائية ، 20V @ 30 watts ، فإن بطارية 12 فولت تنجح فقط في الحصول عليها 12 فولت في 30/12 = معدل شحن 1.5 أمبير.

على الرغم من أن MPpT لا تزال تحاول الحفاظ على نسبة الإدخال / الإخراج للوحدة من خلال تقديم نفس مقدار الطاقة للبطارية التي توفرها اللوحة ، إلا أنها غير قادرة على استعادة زاوية سقوط أشعة الشمس.

يعد هذا عيبًا كبيرًا في أجهزة تعقب MPPT ، التي تقتصر قدرتها على إنتاج الطاقة على زاوية أشعة الشمس على اللوحة ، وتصبح 'عاجزة' مع بدء انحسار الشمس.

وبالتالي لن تكون MPPT قادرة على الاستفادة من ضوء الشمس طوال اليوم. لذلك إذا قمنا بتحليل كفاءة MPPT فيما يتعلق بقدرة التوصيل الفعلية للشمس ، فقد نجد أنها حوالي 50٪ فقط أو حتى أقل.

إيجابيات وسلبيات MPPT

الجوانب الإيجابية لدارات MPPT هي:

هذه الحالة صلبة مضغوطة ، وأكثر كفاءة من الأشكال الأخرى لأجهزة الشحن ولا تستخدم مجموعات ميكانيكية ضخمة للتطبيقات ، ولكن الجانب السلبي الكبير هو أنها غير قادرة على تتبع أشعة الشمس وبالتالي تفشل في الاستفادة الكاملة من ناتج الطاقة الهائل للشمس.

كيف تعقب الطاقة الشمسية وظيفة

أجهزة تعقب الطاقة الشمسية هي أنظمة كهروميكانيكية مصممة لتتبع أشعة الشمس عمليًا ، مما يعني أن اللوحة الشمسية ستستمر في تغيير اتجاه سطحها استجابة لمواقف الشمس المتغيرة بحيث تحافظ على زاوية عمودية مع أشعة الشمس طوال اليوم.

يتم تنفيذ الحركة المذكورة أعلاه باستخدام محركات ودائرة مستشعر LDR. تراقب دائرة مستشعر LDR باستمرار حدوث أشعة الشمس وتطلب من المحرك قلب اللوحة وفقًا لذلك بحيث تظل اللوحة تميل من الشرق إلى الغرب بجزء صغير.

يمتلك جهاز تعقب الطاقة الشمسية أيضًا القدرة على تحليل حالة الضباب وتعديل اللوحة للحصول على الزاوية المثلى أو الأكثر فائدة لأشعة الشمس.

تفاصيل آلية تعقب الطاقة الشمسية

إن قدرة الألواح الشمسية هذه تجعلها مفيدة بشكل كبير مقارنة بـ MPPT لأنها قادرة على تسخير وجمع ما يقرب من 95 ٪ من الطاقة الشمسية المتاحة في أي لحظة على مدار اليوم.

على الرغم من أن اللوحة الشمسية تُنسب إلى الميزة المذكورة أعلاه ، إلا أنها لن تمتلك القدرة على تحويل الجهد المنخفض عند الخرج إلى تيار معزز نسبيًا كما درسنا في المناقشة أعلاه باستخدام جهاز MPPT.

MPPT مع تعقب الطاقة الشمسية

لذلك ، إذا كان نظام تعقب الطاقة الشمسية بجهد 24 فولت متصلًا بشكل مباشر ببطارية 12 فولت ، على الرغم من أن اللوحة ستستمر في تتبع الشمس وتوليد الطاقة المثلى طوال اليوم ، فلن يتم تفضيل البطارية بتيار مضاعف ، مما يعني أنه مع المواصفات المذكورة أعلاه ، فإن الطاقة الشمسية ستستمر اللوحة التي لديها القدرة على إنتاج 2.5 فولت أمبير عند 24 فولت في توفير 2.5 أمبير للبطارية على عكس 5 أمبير المعزز التي تنتجها MPPT.

هنا تثبت MPPT معدنها لأن قدرتها أعلاه تصبح ضرورية وهامة ولا يمكن تجاهلها.

لذلك يُظهر أنه لا يمكن تجاهل MPPT حتى في حالة استخدام متعقب شمسي ، ويجب استخدامه بشكل إضافي مع متعقب الطاقة الشمسية من أجل جعل المجموعة قاتلة وفعالة بنسبة 100 ٪ تقريبًا في جميع الظروف.

سيضمن هذا المزيج أن يكون المستخدم قادرًا على تحقيق الحد الأقصى من الألواح الشمسية المتاحة وضوء الشمس ، على الرغم من أن هذا قد يعني بعض الاستثمارات الضخمة في البداية ، يمكن تغطية التكاليف في غضون مواسم قليلة من استخدام النظام.

استنتاج

في النهاية بمقارنة النظيرين يمكننا التفكير واستنتاج أن الفائز المميز هو نظام تعقب الطاقة الشمسية.

ومع ذلك ، يصبح MPPT أيضًا ضروريًا للغاية لتحقيق نتائج رائعة من نظام الألواح الشمسية وأيضًا عندما يتم اختيار لوحة شمسية ثابتة من قبل المستخدم.




زوج من: دائرة شاحن بطارية Li-Ion عالية الحالية التالي: دائرة مؤشر تيار البطارية - قطع الشحن المشغل حاليًا