لأي مشروع طاقة شمسية، ستحتاج إلى كابل شمسي لربط مكونات النظام. تتضمن معظم أنظمة الألواح الشمسية كابلات أساسية، ولكن قد تضطر أحيانًا إلى شراء الكابلات بشكل مستقل. سيغطي هذا الدليل أساسيات كابلات الطاقة الشمسية، مع التركيز على أهميتها لأي نظام شمسي فعال.

يُعد كابل الطاقة الشمسية، المعروف أحيانًا باسم "سلك الطاقة الشمسية الكهروضوئية" أو "كابل الطاقة الشمسية"، أهم كابل في أي نظام طاقة شمسية كهروضوئية. تُولّد الألواح الشمسية الكهرباء التي يجب نقلها إلى مصدر آخر، وهنا يأتي دور كابلات الطاقة الشمسية. يكمن الفرق الأكبر من حيث الحجم بين كابل الطاقة الشمسية 4 مم وكابل الطاقة الشمسية 6 مم. سيغطي هذا الدليل متوسط ​​أسعار الكابلات وكيفية حساب الحجم الذي تحتاجه لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك.

مقدمة عن كابلات الطاقة الشمسية

لفهم كيفكابلات الطاقة الشمسيةلكي نفهم وظيفة الكابل، يجب أن نصل إلى جوهره: السلك. مع أن الناس يفترضون أن الكابلات والأسلاك شيء واحد، إلا أن هذين المصطلحين مختلفان تمامًا. أسلاك الطاقة الشمسية عبارة عن مكونات مفردة تُعرف باسم "الموصلات". أما كابلات الطاقة الشمسية فهي مجموعات من الأسلاك/الموصلات مُجمّعة معًا.

عند شراء كابل طاقة شمسية، فأنت تشتري كابلًا مزودًا بالعديد من الأسلاك المترابطة معًا لتكوينه. يمكن أن تحتوي كابلات الطاقة الشمسية على سلكين فقط أو عشرات الأسلاك، حسب الحجم. أسعارها معقولة نسبيًا، وتُباع بالقدم. يبلغ متوسط ​​سعر كابل الطاقة الشمسية 100 دولار أمريكي لكل بكرة بطول 300 قدم.

كيف تعمل الأسلاك الشمسية؟

عادةً ما يُصنع سلك الطاقة الشمسية من مادة موصلة للكهرباء، مثل النحاس. يُعد النحاس المادة الأكثر شيوعًا في صناعة أسلاك الطاقة الشمسية، وأحيانًا تُصنع هذه الأسلاك من الألومنيوم. كل سلك شمسي هو موصل واحد يعمل باستقلالية. ولزيادة كفاءة نظام الكابلات، تُجمع عدة أسلاك معًا.

يمكن أن يكون سلك الطاقة الشمسية إما صلبًا (مرئيًا) أو معزولًا بما يُسمى "الغلاف" (طبقة واقية تجعله غير مرئي). أما أنواع الأسلاك، فتوجد أسلاك مفردة أو صلبة. ويُستخدم كلا النوعين في تطبيقات الطاقة الشمسية. إلا أن الأسلاك المجدولة هي الأكثر شيوعًا لأنها تتكون من مجموعات أسلاك صغيرة متعددة ملتوية معًا لتشكل قلب السلك. أما الأسلاك المفردة ذات الرائحة الكريهة، فتتوفر فقط بمقاييس صغيرة.

الأسلاك المجدولة هي الأكثر شيوعًا في كابلات الطاقة الشمسية، إذ توفر درجة أعلى من الثبات. هذا يحافظ على سلامة هيكل السلك عند تعرضه للضغط الناتج عن الاهتزازات والحركات الأخرى. على سبيل المثال، إذا هزّت الطيور الكابلات أو بدأت بمضغها على سطح المنزل حيث توجد الألواح الشمسية، فستحتاج إلى حماية إضافية لضمان استمرار تدفق الكهرباء.

ما هي كابلات الطاقة الشمسية؟

كابلات الطاقة الشمسية هي كابلات كبيرة تتكون من أسلاك متعددة تحت غلاف واقٍ. ستحتاج إلى كابل مختلف حسب نظام الطاقة الشمسية. يمكنك شراء كابل شمسي بسمك 4 مم أو 6 مم، وهو أكثر سمكًا ويوفر نقلًا عالي الجهد. هناك أيضًا اختلافات طفيفة في أنواع كابلات الطاقة الشمسية، مثل كابلات التيار المستمر وكابلات التيار المتردد.

كيفية تحديد حجم كابلات الطاقة الشمسية: مقدمة

فيما يلي مقدمة للقياسات والمصطلحات الصحيحة. بدايةً، المقاس الأكثر شيوعًا لأسلاك الطاقة الشمسية هو "AWG" أو "مقياس الأسلاك الأمريكي". إذا كان لديك مقياس AWG منخفض، فهذا يعني أنه يغطي مساحة مقطع عرضي كبيرة، وبالتالي يكون انخفاض الجهد أقل. سيزودك مُصنّع الألواح الشمسية بمخططات توضح كيفية توصيل دوائر التيار المستمر/المتردد الأساسية. ستحتاج إلى معلومات توضح أقصى تيار مسموح به لمساحة المقطع العرضي للنظام الشمسي، وانخفاض الجهد، وموصل DVI.

يُعد حجم كابل الألواح الشمسية المُستخدم أمرًا بالغ الأهمية. إذ يُمكن أن يؤثر حجم الكابل على أداء النظام الشمسي بأكمله. إذا اشتريت كابلًا أصغر من الموصى به من قِبل الشركة المُصنِّعة لألواح الطاقة الشمسية، فقد تواجه انخفاضًا حادًا في الجهد عبر الأسلاك، مما قد يؤدي في النهاية إلى انقطاع التيار الكهربائي. علاوة على ذلك، إذا كانت أسلاكك صغيرة الحجم، فقد يؤدي ذلك إلى ارتفاع مفاجئ في الطاقة، مما قد يؤدي إلى نشوب حريق. إذا اندلع حريق في مناطق مثل سطح المنزل، فقد ينتشر بسرعة إلى باقي المنزل.

كيفية تحديد حجم كابلات الطاقة الشمسية: معنى AWG

لتوضيح أهمية حجم كابل الطاقة الشمسية، تخيل الكابل كخرطوم يحمل الماء. إذا كان قطر الخرطوم كبيرًا، فسيتدفق الماء بسهولة دون أي مقاومة. أما إذا كان الخرطوم صغيرًا، فستواجه مقاومة لأن الماء لا يتدفق بشكل صحيح. للطول أيضًا تأثير، فإذا كان الخرطوم قصيرًا، فسيكون تدفق الماء أسرع. أما إذا كان الخرطوم كبيرًا، فأنت بحاجة إلى الضغط المناسب وإلا سيتباطأ تدفق الماء. جميع الأسلاك الكهربائية تعمل بنفس الطريقة. إذا كان كابل الطاقة الشمسية لديك صغيرًا بما يكفي لدعم اللوحة الشمسية، فقد تؤدي المقاومة إلى انخفاض الطاقة المنقولة وعرقلة الدائرة.

يتم تحديد مقاسات كابلات الطاقة الشمسية الكهروضوئية باستخدام مقاييس الأسلاك الأمريكية (American Wire Gauges) لتقدير مقياس القياس. إذا كان لديك سلك ذو رقم قياس أصغر (AWG)، فستكون مقاومته أقل، وسيصل التيار المتدفق من الألواح الشمسية بأمان. تختلف أحجام قياس كابلات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المختلفة، وهذا قد يؤثر على سعر الكابل. لكل حجم قياس تصنيف أمبير خاص به، وهو أقصى عدد أمبير يمكن أن يمر عبر الكابل بأمان.

يتحمل كل كابل مقدارًا محددًا من الأمبير والجهد. بتحليل مخططات الأسلاك، ستتمكن من تحديد الحجم المناسب لنظامك الشمسي (إذا لم يكن مدرجًا في الدليل). ستحتاج إلى أسلاك مختلفة لتوصيل الألواح الشمسية بالعاكس الرئيسي، ثم العاكس بالبطاريات، والبطاريات بمجموعة البطاريات، و/أو العاكس مباشرةً بشبكة الكهرباء المنزلية. إليك صيغة مصممة لمساعدتك في إجراء الحسابات:

1) تقدير VDI (انخفاض الجهد)

لحساب VDI للنظام الشمسي، ستحتاج إلى المعلومات التالية (التي يوفرها لك المصنع):

· إجمالي الأمبير (الكهرباء).

· طول الكابل في اتجاه واحد (يقاس بالقدم).

· نسبة انخفاض الجهد.

استخدم هذه الصيغة لتقدير VDI:

· الأمبير × القدم / نسبة انخفاض الجهد.

2) تحديد الحجم بناءً على VDI

لحساب الحجم المطلوب لكل كابل في النظام، ستحتاج إلى VDI. سيساعدك الجدول التالي على تحديد الحجم المطلوب للتطبيق:

مؤشر انخفاض الجهد

مقياس VDI

1 = # 16

2 = # 14

3 = # 12

5 = # 10

8 = #8

12 = # 6

20 = # 4

34 = # 2

49 = # 1/0

62 = # 2/0

78 = #3/0

99 =# 4/0

مثال: إذا كان لديك ١٠ أمبير، ومسافة ١٠٠ قدم، ولوحة ٢٤ فولت، وخسارة ٢٪، فستحصل على قيمة ٢٠.٨٣. هذا يعني أن الكابل الذي تحتاجه هو كابل ٤ AWG.

أحجام وأنواع كابلات الطاقة الشمسية الكهروضوئية

هناك نوعان من كابلات الطاقة الشمسية: كابلات التيار المتردد وكابلات التيار المستمر. تُعد كابلات التيار المستمر من أهم الكابلات، لأن الكهرباء التي نجمعها من أنظمة الطاقة الشمسية ونستخدمها في منازلنا هي كهرباء تيار مستمر. تأتي معظم أنظمة الطاقة الشمسية مزودة بكابلات تيار مستمر قابلة للتوصيل بالموصلات المناسبة. كما يمكن شراء كابلات التيار المستمر الشمسية مباشرةً من ZW Cable. الأحجام الأكثر شيوعًا لكابلات التيار المستمر هي 2.5 مم،4 مم، و6 ممالكابلات.

حسب حجم النظام الشمسي وكمية الكهرباء المُولّدة، قد تحتاج إلى كابل أكبر أو أصغر. تستخدم الغالبية العظمى من أنظمة الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة كابلات كهروضوئية بقطر 4 مم. لتثبيت هذه الكابلات بنجاح، يجب توصيل الكابلات السالبة والموجبة من الأسلاك في صندوق التوصيل الرئيسي المُزوّد ​​من قِبل الشركة المُصنّعة للطاقة الشمسية. تُستخدم جميع كابلات التيار المستمر تقريبًا في مواقع خارجية، مثل أسطح المنازل أو المناطق الأخرى التي تُركّب فيها الألواح الشمسية. لتجنب الحوادث، يتم فصل كابلات الطاقة الكهروضوئية الموجبة والسالبة.

كيفية توصيل كابلات الطاقة الشمسية؟

هناك كابلان أساسيان فقط مطلوبان لتوصيل نظام الطاقة الشمسية. أولًا، تحتاج إلى كابل أحمر، وهو عادةً كابل موجب لنقل الكهرباء، وكابل أزرق، وهو كابل سالب. يتصل هذان الكابلان بصندوق المولد الرئيسي للنظام الشمسي وبالعاكس الشمسي. يمكن استخدام كابلات أحادية السلك أصغر حجمًا لنقل الطاقة بشرط أن تكون مغلفة بالعزل.

تُستخدم كابلات التيار المتردد أيضًا في أنظمة الطاقة الشمسية، ولكن بشكل أقل شيوعًا. تُستخدم معظم كابلات التيار المتردد لتوصيل العاكس الشمسي الرئيسي بشبكة الكهرباء المنزلية. تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية كابلات تيار متردد خماسية النواة، تحتوي على 3 أسلاك لنقل التيار، وسلك واحد لإبعاد التيار عن الجهاز، وسلك واحد للتأريض/السلامة يربط غلاف الطاقة الشمسية بالأرض.

اعتمادًا على حجم النظام الشمسي، قد يتطلب فقط كابلات ثلاثية النواة. ومع ذلك، لا ينطبق هذا بشكل موحد على جميع الأنظمة، إذ تختلف اللوائح التي يجب على الفنيين الذين يقومون بتركيب الكابلات الالتزام بها في كل ولاية.