كم لوحًا شمسيًا تحتاج مضخة المياه الشمسية؟

احسب عدد الألواح الشمسية لمضخة المياه أولًا من نافذة الجهد، ثم من القدرة: الحد الأدنى على التوالي هو N_min = سقف(الحد الأدنى ÷ Vmp)، والحد الأقصى هو N_max = أرضية(الحد الأعلى ÷ Voc). بعد ذلك، خطّط قدرة المصفوفة حول 1.3–1.6 ضعف قدرة المحرك. فالحساب بالواط وحده قد يترك مضخة تعمل متأخرة، أو تتوقف مع كل سحابة، أو لا تعمل أصلًا، رغم أن المصفوفة تبدو كبيرة على الورق.

Vmp وVoc ونافذة MPPT بكلمات بسيطة

Vmp هو الجهد عند نقطة القدرة القصوى للوح: الجهد الذي تسعى السلسلة إلى العمل عنده أثناء الضخ. أما Voc فهو جهد الدائرة المفتوحة: أعلى جهد تبلغه السلسلة عندما تكون موصولة لكنها لم تُحمَّل بعد. ولا يستفيد العاكس من القدرة إلا عندما يبقى جهد عمل السلسلة داخل نطاق دخل الطاقة الشمسية الخاص به، ويجب ألا تتجاوز Voc للسلسلة أبدًا الحد الأقصى للعاكس.

بالنسبة إلى طراز QB100-PV الموثّق، تذكر صفحة المنتج DC 180–450 فولت لطرازات 220 فولت، وDC 250–900 فولت لطرازات 400 فولت. اعتبر الرقم الأدنى أرضيةً يجب أن يتجاوزها جهد العمل، والرقم الأعلى سقفًا يجب ألا تعبره Voc في صباح بارد.

طراز العاكس	نافذة التيار المستمر	Nmin في المثال	Nmax في المثال	النطاق العملي في المثال
QB100-PV بجهد 220 فولت	180–450 فولت	5 ألواح (205 فولت)	9 ألواح (441 فولت)	5–8 ألواح
QB100-PV بجهد 400 فولت	250–900 فولت	7 ألواح (287 فولت)	18 لوحًا (882 فولت)	7–17 لوحًا

يستخدم المثال لوحًا بجهد Vmp قدره 41 فولت وجهد Voc قدره 49 فولت. لذلك، عند 220 فولت، تعطي 4 ألواح نحو 164 فولت، أي دون أرضية 180 فولت؛ وعند 400 فولت، تعطي 6 ألواح نحو 246 فولت، أي دون أرضية 250 فولت. وفي الحالتين، المشكلة ليست القدرة الكلية، بل جهد السلسلة.

كيف تحسب العدد على التوالي؟

1. اقرأ ورقة بيانات اللوح نفسه. دوّن Vmp وVoc والقدرة القصوى للوح الذي ستشتريه فعلًا. لا تستعِر جهد لوح آخر: فولت واحد لكل لوح، مضروبًا في سلسلة طويلة، يتحول إلى خطأ كبير.
2. أوجد الحد الأدنى على التوالي. اقسم الحد الأدنى لدخل العاكس على Vmp وقرّب إلى الأعلى: N_min = سقف(الحد الأدنى ÷ Vmp). ويجب أن تتجاوز السلسلة هذه الأرضية حتى في الضوء الضعيف، عندما ينخفض Vmp.
3. أوجد الحد الأقصى على التوالي. اقسم الحد الأعلى لدخل العاكس على Voc وقرّب إلى الأسفل: N_max = أرضية(الحد الأعلى ÷ Voc). ويجب ألا تعبر Voc في البرد هذا السقف أبدًا.
4. ابقَ داخل النطاق، لا عند الطرف. في المثال الموثّق، النطاق العملي هو 5–8 ألواح عند 220 فولت و7–17 لوحًا عند 400 فولت، رغم أن الحدين الأقصيين النظريين هما 9 و18 لوحًا. فالحد الأقصى النظري حدٌّ أمان، وليس هدف تصميم.
5. خطّط قدرة المصفوفة. كمرجع، خطّط المصفوفة حول 1.3–1.6 ضعف قدرة المحرك. ويلخّص الجدول التالي هذا المرجع للمحركات الشائعة.
6. تحقّق من التشغيل والاستخدام الفعلي. تأكد من أن السلسلة تتجاوز الأرضية في الضوء الضعيف، وأن Voc لا تتجاوز السقف في البرد، وأن القدرة تكفي لتشغيل المحرك بسرعة مفيدة. وإذا فشل أيٌّ من هذه الفحوص الثلاثة، فالعدد غير مكتمل، حتى لو بدت القدرة الكلية كافية.

قدرة المحرك	المصفوفة عند 1.3 ضعف	المصفوفة عند 1.6 ضعف
0.75 kW	1.0 kWp	1.2 kWp
1.5 kW	2.0 kWp	2.4 kWp
2.2 kW	2.9 kWp	3.5 kWp
4 kW	5.2 kWp	6.4 kWp
7.5 kW	9.8 kWp	12 kWp

الزيادة بنسبة 10–20%: متى تفيد ومتى لا تفيد؟

قد تساعد زيادة المصفوفة بنسبة 10–20% في التشغيل الصباحي وفي استمرار الضخ مع الضوء المتغير، لأنها توفر قدرة أكبر عندما يكون الإشعاع منخفضًا. لكنها لا تصحّح سلسلة خارج النافذة ولا محركًا ذا تحجيم خاطئ: فإذا كان الجهد دون الأرضية أو تجاوزت Voc السقف، فإن إضافة ألواح دون إعادة حساب السلسلة لن تحل المشكلة. أغلق السلسلة بالجهد أولًا، ثم اضبط القدرة الكلية.

لقدرة المحرك الكامنة وراء حجم المصفوفة، راجع دليل تحويل HP إلى kW لعاكس مضخة شمسية، ولاختيار المضخة والعاكس معًا، راجع دليل تحجيم مضخة بئر عميقة لعاكس شمسي. والعاكس المرجعي هو عاكس المضخة الشمسية QB100-PV.

الأسئلة الشائعة

هل يمكنني الحساب بالواط فقط؟

لا، ليس كمعيار وحيد. فالواط الكلي لا يبيّن ما إذا كان جهد السلسلة داخل نافذة MPPT. طبّق أولًا N_min وN_max باستخدام Vmp وVoc، ثم تحقّق من أن قدرة المصفوفة حول 1.3–1.6 ضعف قدرة المحرك.

ماذا يحدث إذا وضعت 4 ألواح في نظام 220 فولت؟

مع لوح المثال، تعطي 4 ألواح نحو 164 فولت، أي دون أرضية 180 فولت الخاصة بـ QB100-PV بجهد 220 فولت. والخطر هو تشغيل متأخر أو غير مستقر، حتى لو بدت القدرة القصوى الكلية معقولة.

هل المزيد من الألواح أفضل دائمًا؟

لا. وهذا هو الفخ الأكثر شيوعًا: فإضافة ألواح دون إعادة حساب السلسلة قد تدفع Voc فوق سقف العاكس، خاصة في صباح بارد. والمزيد من الألواح لا يفيد إلا عندما تبقى السلسلة داخل النافذة وتواكب القدرة الكلية المحرك.

لماذا النطاق العملي أصغر من الحد الأقصى النظري؟

لأن الحد الأقصى النظري حدُّ أمان، وليس نقطة عمل موصى بها. ففي المثال الموثّق، النطاق العملي هو 5–8 ألواح عند 220 فولت و7–17 لوحًا عند 400 فولت، مقابل حدين أقصيين نظريين هما 9 و18 لوحًا.

ما البيانات التي يُفضَّل إرسالها لطلب توصية؟

طراز العاكس، وVmp وVoc والقدرة القصوى للوح نفسه، وقدرة المحرك بالكيلوواط، ونطاق دخل الطاقة الشمسية للعاكس. وبهذه البيانات يمكن التحقق من العدد على التوالي وقدرة المصفوفة دون تخمين.