في أنظمة الطاقة الشمسية،, الكابلات لا تُستخدم فقط لتوصيل المعدات ولكنها تحتاج أيضًا إلى التكيف مع متطلبات النقل الحالية المختلفة. يتميز التيار المباشر (DC) الناتج عن الألواح الشمسية والتيار المتردد (AC) المحول بواسطة العاكسات بخصائص مختلفة، وبالتالي تختلف متطلبات تصميم الكابلات أيضًا.
كثيرًا ما يتساءل الناس عما إذا كانت كابلات الطاقة الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر يمكن أن تحل محل كابلات التيار المتردد، أو ما إذا كان العكس ممكنًا. للإجابة على هذا السؤال لا بد من تحليل الفروق التقنية بين نوعي الكابلات من جوانب متعددة.
العاصمة الشمسية الكابل مقابل التيار المتردد الشمسية كابل
| مميزة | كابل العاصمة | كابل التيار المتردد |
| الوظيفة الأساسية | ينقل طاقة التيار المستمر من النظام الكهروضوئي إلى العاكسات أو أجهزة تخزين الطاقة | ينقل طاقة التيار المتردد المحولة بواسطة العاكسون إلى الشبكة |
| نوع الكهرباء | يستخدم لنقل طاقة التيار المستمر التي تولدها الوحدات الكهروضوئية، بشكل أساسي توصيل المعدات التي تعمل بجانب التيار المستمر مثل الوحدات الكهروضوئية وصناديق التجميع والمحولات | يستخدم لنقل طاقة التيار المتردد، بشكل أساسي توصيل العاكسات أو الشبكة أو أنظمة التوزيع |
| مستوى الجهد | عادة 1000 فولت أو 1500 فولت | عادة 600 فولت إلى 1000 فولت |
| سيناريو التطبيق | يستخدم في الغالب للتركيب الخارجي، مما يتطلب مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة والأشعة فوق البنفسجية والرطوبة وغيرها من الظروف القاسية | تستخدم في الغالب للتركيب الداخلي |
| بناء | في كثير من الأحيان هيكل أحادي النواة أو ثنائي النواة | هيكل معقد، ربما نظام ثلاثي الطور بأربعة أسلاك أو بخمسة أسلاك |
يعد اختيار الكابلات جزءًا مهمًا من تصميم النظام الشمسي، لأنه يؤثر على موثوقية النظام وكفاءته التشغيلية وسلامته.
لماذا ترتفع درجة حرارة الكابلات الكهروضوئية أثناء التشغيل؟
من الطبيعي أن تتعرض الكابلات الكهروضوئية لبعض الحرارة أثناء التشغيل. تشمل الأسباب الرئيسية ما يلي:
- الحرارة الناتجة عن مرور التيار الكهربائي
عندما تقوم الكابلات الكهروضوئية بنقل التيار، وفقًا لـ تأثير جول و قانون أوم, كلما زاد تيار الحمل، كلما ارتفعت درجة الحرارة. هذا هو السبب الأساسي لتسخين الكابلات.
- مقاومة الموصل لا تلبي المتطلبات
إذا كانت مقاومة موصل الكابل لا تلبي المتطلبات، فسوف يتسبب ذلك في تسخين الكابل أثناء التشغيل.
- مساحة المقطع العرضي لمقاومة الموصل صغيرة جدًا
إذا كانت مساحة المقطع العرضي لموصل الكابل صغيرة جدًا، فمن المحتمل أن يحدث حمل زائد أثناء التشغيل. بعد الاستخدام لفترة طويلة، لا يمكن موازنة توليد الحرارة وتبديد الحرارة للكابل، مما يتسبب في استمرار ارتفاع درجة الحرارة.
- التثبيت والعوامل البيئية
سيؤثر تركيب الكابلات بكثافة كبيرة على تأثير التهوية وتبديد الحرارة. إذا كان الكابل قريبًا جدًا من مصادر الحرارة الأخرى، فسيؤدي ذلك أيضًا إلى إعاقة تبديد الحرارة الطبيعي. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة مرتفعة نسبيًا، فإن هذه العوامل مجتمعة ستتسبب في ارتفاع درجة حرارة الكابل بشكل أكبر.
- قضايا العزل
قد يؤدي أداء العزل غير الكافي أو تلف الطبقة العازلة إلى تفريغ جزئي أو أعطال في دائرة قصر، مما قد يؤدي بدوره إلى حدوث مشكلات في ارتفاع درجة حرارة المعدات.
- قضايا مشتركة والاتصال
يمكن أن يؤدي سوء الاتصال أو العقص السائب في المفصل إلى زيادة مقاومة التلامس ويسبب تسخينًا موضعيًا.
اعتبارات السلامة
لا يتضمن تأثير اختيار الكابل على السلامة الوظائف الأساسية فحسب، بل يشمل أيضًا جوانب مثل السلامة من الحرائق والتحكم في الدخان والموثوقية في الاستخدام على المدى الطويل.
في حالة نشوب حريق،, الكابلات الضوئية مصنوعة من مواد منخفضة الدخان وخالية من الهالوجين يمكن أن تقلل من توليد الدخان السام. هذه الميزة تساعد على إخلاء الناس وتنفيذ أعمال مكافحة الحرائق.
خاتمة
هناك بالفعل اختلافات بين AC و DC كابلات الطاقة الشمسية. وتنعكس هذه الاختلافات ليس فقط في نوع التيار ولكن أيضًا في جوانب مثل مستويات الجهد وبيئات الاستخدام والتصميم الهيكلي.
تم تصميم كابلات الألواح الشمسية DC خصيصًا لأنظمة الطاقة الشمسية ويمكنها التكيف مع ظروف العمل الخارجية. عند استخدامها مع معدات مثل الصناديق المجمعة، فإنها تضمن السلامة.
بالنسبة لتطبيقات هندسة الطاقة الشمسية، يوصى باختيار الكابلات المصممة خصيصًا للأنظمة الكهروضوئية، حيث يساعد ذلك في الحفاظ على التشغيل الفعال والآمن للنظام.
