هذا المقال يوضح مفهوم الMPPT وأهميته في أنظمة الطاقة الشمسية ويشرح بصورة مبسطة الدائرة الإلكترونية لمنظم الشحن الذي يحتوي على خوارزمية ال MPPT.
مفهوم ال MPPT: هو مفهوم خاص بالطاقة الشمسية الضوئية وذلك للطبيعة الخاصة بالخلايا الشمسية ذات القدرة المتغيرة مع تغير الحمل الموصل معها.
-الشكل (1) يوضح منحنى التيار مع الجهد في اللوح الشمسي، ونلاحظ من الشكل أن المنحنى يتغير بتغير الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة.
-الشكل (2) يوضح تغير القدرة مع الجهد ونقطة القدرة القصوى للوح الشمسي، من المنحنيين نستنتج أن القدرة القصوى للوح الشمسي تتغير مع تغير الظروف المناخية.
بسبب الطبيعة المرنة للطاقة الصادرة من اللوح الشمسي إذا كان اللوح موصل مع منظم من النوع PWM أو مع البطارية مباشرة فإن الجهد بين طرفي اللوح يساوي جهد البطارية وبالتالي فإن هذا اللوح لا يعمل في نقطة القدرة القصوى له.
خوارزمية ال MPPT تعمل على أن استخلاص الجهد الأقصى من اللوح الشمسي ومن ثم تغذية الحمل بالجهد المناسب له مع تحويل فائض الجهد من اللوح الشمسي إلى تيار مما يمكن من الاستفادة القصوى من الطاقة المنتجة من اللوح، حيث تبلغ كفاءة منظم الشحن الذي يعمل والذي يحتوي على خوارزمية ال MPPT إلى98%، بينما كفاءة منظم الشحن من النوع PWM لا تتجاوز ال 70%.
الجدير بالذكر أن ال MPPT لا يكون جهاز قائم بذاته ولكن يكون ضمن جهاز منظم الشحن أو جهاز الانفرتر في نظام الطاقة الشمسية، تطبق خوارزمية ال MPPT في متحكم دقيق ( microcontroller) وتنفذ في منظم الشحن بواسطة دائر DC –DC converter كما هو موضح في الشكل (3)، و متحكم ال MPPT يتحسس الجهد الداخل وينتج الجهد الأقصى عن طريق محول ال DC to DC.
-هناك نوعين أساسيين من خوارزميات ال MPPT، وهما الخوارزمية: المباشرة، وغير المباشرة.
الخوارزمية غير المباشرة تطبق معادلات رياضية تحسب الجهد الأقصى اعتمادا على قيم مخزنة مسبقاً في المتحكم الدقيق، بينما الخوارزمية المباشرة تعتمد على قراءة الحساسات لمعرفة الجهد الأقصى آنياً، و الخوارزميات المباشرة هي الأكثر انتشاراً وخاصة خوارزمية ال Perturb and observe (P&O) – غير ولاحظ- هذه الخوارزمية تتحسس الجهد الصادر من الدائرة ومن ثم تزيد قيمة الجهد أو تنقصه للوصول إلى نقطة القدرة القصوى، كما هو موضح في الشكل (4).
المرجع:
- ” Solar energy The physics and engineering of photovoltaic “
Arno HM Smets, UIT , Cambridge 2016
