تابلو برق خورشیدی چیست و چرا در سیستم‌های فتوولتائیک ضروری است؟

تابلو برق خورشیدی چیست؟

تابلو برق خورشیدی یا Solar Combiner Box یک محفظه الکتریکی بسیار مهم در سیستم‌های خورشیدی فتوولتائیک است که برای تجمیع، حفاظت، کنترل و پایش جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی استفاده می‌شود. این تابلو بین پنل‌های خورشیدی و اینورتر قرار می‌گیرد و نقش آن افزایش ایمنی، کاهش پیچیدگی سیم‌کشی، استانداردسازی نصب و حفاظت از تجهیزات است.

تابلو برق خورشیدی زمانی به کار می‌رود که سیستم چند رشته یا String از پنل‌های خورشیدی داشته باشد. هر رشته شامل چند پنل است که به یکدیگر متصل شده‌اند و یک خروجی مثبت و منفی تولید می‌کنند. اگر تعداد رشته‌ها زیاد باشد، سیم‌کشی مستقیم همه آن‌ها به اینورتر باعث پیچیدگی، خطرهای الکتریکی، هزینه زیاد و در نتيجه غیر استاندارد بودن سیستم می‌شود. بنابراین تابلو برق خورشیدی خروجی همه رشته‌ها را در یک نقطه جمع کرده و سپس یک خروجی مشترک و امن به اینورتر می‌دهد.

نقش تابلو برق خورشیدی در حفاظت DC سیستم خورشیدی

DC در پنل‌ها به جریان مستقیم (Direct Current) گفته می‌شود که ولتاژ آن در طول زمان ثابت و بدون تغییر قطبیت است. این جریان معمولاً از منبع تغذیه DC یا باتری تأمین می‌شود و در پنل‌های صنعتی برای تغذیه تجهیزات کنترلی مانند PLC، رله‌ها، کنتاکتورها، سنسورها، کارت‌های الکترونیکی و سیستم‌های اندازه‌گیری به‌کار می‌رود. استفاده از DC باعث کاهش نویز الکتریکی، افزایش ایمنی، دقت بالاتر عملکرد تجهیزات و پایداری بیشتر مدارها می‌شود و در صورت قطع برق AC نیز می‌تواند با باتری به کار خود ادامه دهد.

تابلو برق خورشیدی وظایف حفاظتی زیر را بر عهده دارد:

• ایجاد حفاظت در برابر اضافه جریان
• محافظت در برابر اتصال کوتاه
• محافظت در برابر افزایش ولتاژ، صاعقه و نوسانات با استفاده از SPD
• ایجاد امکان قطع ایمن جریان برای تعمیر یا سرویس
• مرتب‌سازی کابل‌ها و فراهم کردن نصب استاندارد
• افزایش طول عمر و راندمان کل سیستم خورشیدی

در میان محصولات NSC، برخی از کلیدهای حفاظتی DC برای استفاده در سیستم‌های خورشیدی طراحی شده‌اند و نقش مهمی در افزایش ایمنی بخش DC این سیستم‌ها ایفا می‌کنند.

اجزای اصلی تابلو برق خورشیدی

 1.فیوز DC یا کلید حفاظتی استرینگ

فیوز DC یا کلید محافظ جریان DC برای هر رشته. این فیوز باعث می‌شود اگر یک رشته جریان غیرعادی تولید کند، فقط همان رشته قطع شود.

2.SPD یا برق‌گیر DC

برق گیر DC یا SPD که سیستم را در برابر افزایش ولتاژ و صاعقه محافظت می‌کند. این قطعه نقش بسیار مهمی در جلوگیری از سوختن اینورتر دارد.

3. کلید DC (DC Isolator)

کلید قطع یا DC Isolator که امکان قطع کامل جریان خروجی تابلو را فراهم می‌کند و در زمان سرویس و تعمیر بسیار ضروری است.

4.باس‌بارها و ترمینال‌های DC

ترمینال‌ها و باس بارها که محل اتصال ورودی‌های مثبت و منفی از هر رشته و خروجی‌های مشترک هستند.

5.کابل‌های خورشیدی DC

کابل‌های خورشیدی مقاوم به UV با عایق مخصوص DC که مناسب جریان‌های مستقیم با ولتاژ بالا هستند.

6. بدنه تابلو (Enclosure)

بدنه یا Enclosure با استانداردهایی مثل IP65 یا IP66 که تابلو را در برابر آب، گردوغبار، رطوبت و نور آفتاب محافظت می‌کند.

7.سیستم مانیتورینگ (در مدل‌های پیشرفته)

سیستم مانیتورینگ که در مدل‌های پیشرفته وجود دارد و شامل سنسور جریان، سنسور ولتاژ و ماژول انتقال داده برای مشاهده وضعیت هر رشته است.

محل نصب تابلو برق خورشیدی

تابلو برق خورشیدی معمولاً در نزدیکی پنل‌ها نصب می‌شود تا:

• طول کابل‌های DC کاهش یابد

• تلفات انرژی کمتر شود

• هزینه سیم‌کشی کاهش پیدا کند

• دسترسی برای تعمیرات آسان‌تر باشد

سپس خروجی تابلو با کابل مناسب و کم‌تلفات به سمت اینورتر هدایت می‌شود.

انواع تابلو برق خورشیدی

1.تابلو DC

بین پنل‌ها و اینورتر نصب می‌شود و مخصوص حفاظت بخش جریان مستقیم است.

2. تابلو AC

در سمت خروجی اینورتر قرار دارد و حفاظت مدار AC را انجام می‌دهد.

3. تابلو ترکیبی (AC + DC)

برای سیستم‌های کوچک خانگی که نیاز به یک تابلو یکپارچه دارند.

4.تابلو مانیتورینگ هوشمند

مورد استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ برای پایش دقیق عملکرد هر استرینگ.

 تابلو DC برای سمت پنل‌ها و جریان مستقیم استفاده می‌شود. تابلو AC در سمت خروجی اینورتر برای حفاظت مدار AC قرار می‌گیرد. تابلو ترکیبی زمانی استفاده می‌شود که سیستم کوچک باشد و سازنده بخواهد همه تجهیزات را در یک تابلو قرار دهد. تابلوهای مانیتورینگ نیز برای نیروگاه‌های بزرگ استفاده می‌شوند تا وضعیت هر رشته قابل بررسی باشد.

مشخصات انتخاب تابلو برق خورشیدی به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• ولتاژ رشته‌ها
• جریان هر رشته
•  تعداد رشته‌های پنل
• نوع اینورتر
• شرایط آب‌وهوایی
• محل نصب تابلو
• استانداردهای مورد استفاده

برای انتخاب فیوز و برق گير، باید ولتاژ کاری پنل‌ها و جریان رشته‌ها به درستی محاسبه شود.

DC در پنل‌ها به جریان مستقیم گفته می‌شود که ولتاژ آن ثابت و بدون نوسان است و معمولاً از باتری یا منبع تغذیه تأمین می‌شود. این نوع جریان برای راه‌اندازی و تغذیه تجهیزات کنترلی، رله‌ها، PLC، سنسورها و مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود و نسبت به AC ایمنی و پایداری بیشتری برای مدارهای حساس دارد.

در سیستم‌های خورشیدی کوچک و بزرگ، وقتی تعداد رشته‌ها بیش از دو یا سه رشته باشد، استفاده از تابلو برق خورشیدی کاملاً ضروری و الزامی است. نبود این تابلو می‌تواند منجر به خطر آتش‌سوزی، خرابی تجهیزات، صدمه به اینورتر و ایجاد نصب غیر استاندارد شود.

تابلو برق خورشیدی در واقع مرکز مدیریت، تجمیع و حفاظت بخش جریان مستقیم سیستم خورشیدی است و نقش بسیار مهمی در عملکرد ایمن و پایدار سیستم دارد. با استفاده از تابلو استاندارد و با کیفیت، طول عمر تجهیزات افزایش یافته و نگهداری سیستم آسان‌تر خواهد شد.

این تقسیم‌بندی فناوری‌محور سیستم‌های خورشیدی و توضیح نحوه تبدیل انرژی، بر اساس مطالب دانشنامه ratedpower ارائه شده است.

چگونه تابلو مناسب انتخاب کنیم؟

برای انتخاب تابلو مناسب باید موارد زیر را بدانید:

• ولتاژ رشته‌ها 600 – 1000 یا 1500 ولت
• حداکثر جریان هر رشته 10 یا 12 آمپر
• تعداد رشته‌ها (مثلاً 4 رشته، 8 رشته، 16 رشته)
• نوع اینورتر
• میزان بار الکتریکی
• شرایط آب‌وهوایی (آفتابی، گردوغبار، بارانی)

Combiner box definition: A combiner box is an electrical enclosure that combines, houses, and organizes solar strings. The purpose of a combiner box is to take several solar strings and bring them together to create a single source of power before it goes into the inverter. A solar string refers to a series connection of solar panels. When optimally positioned within the solar PV system, the combiner box will help limit energy losses.

کمباینر باکس یک محفظه الکتریکی است که رشته‌های خورشیدی را ترکیب، در خود جای داده و سازماندهی می‌کند. هدف از کمباینر باکس، جمع کردن چندین رشته خورشیدی و ایجاد یک منبع انرژی واحد قبل از ورود به اینورتر است. رشته خورشیدی به اتصال سری پنل‌های خورشیدی اشاره دارد. هنگامی که کمباینر باکس در موقعیت بهینه در سیستم فتوولتائیک خورشیدی قرار گیرد و به محدود کردن تلفات انرژی کمک می‌کند.

مزایای استفاده از تابلو برق خورشیدی چیست؟