أرخص وقت لتجهيز بيتك للطاقة الشمسية هو مرحلة بناء العظم، قبل اللياسة وإغلاق الجدران. يكفي أن تمدّ مسارين من السطح: ماسورة إلى أقرب طبلون من السطح، وماسورة إلى الطبلون الرئيسي في الدور الأرضي. هذا التجهيز البسيط يغنيك لاحقًا عن تكسير الجدران أو مدّ كابلات مكشوفة على الواجهات.
في هذا المقال نشرح لماذا نحتاج المسارين، وما القطر المناسب للماسورة، وكيف تعرف إن كان الطبلون يحتمل تيار الإنفرتر، وأين يُربط جهاز منع التصدير.
ما الذي نجهّزه في مرحلة العظم؟
مساران فقط، يمتدان من السطح عبر أحد الجدران:
| المسار | من أين وإلى أين؟ | متى نستخدمه؟ |
|---|---|---|
| المسار 1 | من السطح إلى أقرب طبلون من السطح، وغالبًا هو طبلون الدور العلوي أو طبلون مكيفات السطح | الخيار الأول للربط، لأنه الأقصر، بشرط أن يحتمل الطبلون تيار الإنفرتر |
| المسار 2 | من السطح إلى الطبلون الرئيسي في الدور الأرضي، وهو أول طبلون بعد عداد شركة الكهرباء | عندما لا يحتمل الطبلون العلوي الربط، وعند استخدام جهاز منع التصدير |
جدول 1. مسارا التأسيس من السطح
كما يوضح الشكل 1، المسار الأول قصير ويخدم الدور العلوي، والمسار الثاني أطول لكنه يصل إلى الطبلون الذي يغذي البيت كله. وجود الاثنين يترك لك حرية القرار عند التركيب، مهما كان حجم المنظومة التي ستختارها. ونقطة الربط النهائية تحددها شركة الكهرباء عند دراسة الطلب، والتأسيس للمسارين يتيح لك تنفيذ ما تحدده دون تكسير.
ما القطر المناسب للماسورة؟
الجواب المختصر: في معظم البيوت تكفي ماسورة بقطر 32 إلى 50 مم (من 1¼ إلى 2 بوصة) لكل مسار. أما ماسورة 3 بوصة (نحو 75 إلى 80 مم) فأكبر مما يحتاجه نظام منزلي عادي.
كيف وصلنا إلى هذا الرقم؟ الكابل الشمسي الشائع بمقطع 6mm² قطره الخارجي نحو 5.9 مم. وقواعد التمديد المعروفة، ومنها الكود الأمريكي، لا تسمح بأن تملأ الكابلات أكثر من 40% من مساحة الماسورة إذا كان فيها أكثر من كابلين. الباقي فراغ يسهّل سحب الكابلات ويقلل حرارتها.
| عدد كابلات 6mm² | مساحة الكابلات | المساحة المطلوبة (ملء 40%) | أقل قطر داخلي |
|---|---|---|---|
| 4 كابلات (سلسلتان) | نحو 109 مم مربع | (109 ÷ 0.40 = 273) مم مربع | نحو 19 مم |
| 8 كابلات (أربع سلاسل) | نحو 219 مم مربع | (219 ÷ 0.40 = 547) مم مربع | نحو 26 مم |
جدول 2. أقل قطر داخلي للماسورة حسب عدد كابلات التيار المستمر
ملاحظة: الحساب للكابلات الشمسية وحدها، بقطر خارجي 5.9 مم من نشرة الشركة المصنعة. أضف إليها كابل التأريض إن مرّ في الماسورة نفسها.
إذن ماسورة 25 مم قد تكفي نظريًا لسلسلتين، لكنها ضيقة عند السحب وفي التوسعة، لذلك نختار 32 مم كحد أدنى لمسار الألواح، و40 أو 50 مم إذا كنت تتوقع منظومة ألواح أكبر لاحقًا. أما البطاريات فلا تشترك مع الألواح في مسار واحد، بل يُخصَّص لها مسار مستقل، ويُخصَّص لكيبل الاتصال مسار منفصل ثالث لمنع التشويش الكهرومغناطيسي من كيبلات الطاقة.
نصائح تنفيذ تمنع المشاكل لاحقًا
- اترك سلك سحب داخل كل ماسورة: سلك أو حبل يمتد من طرفها إلى طرفها، تسحب به الكابلات لاحقًا بسهولة.
- قلّل الانحناءات: كل انحناءة تزيد صعوبة السحب. وإذا كان المسار طويلًا أو كثير الانحناءات، أضف علبة سحب في منتصفه.
- احمِ الطرفين: أغلق فتحتي الماسورة حتى لا يدخلها الإسمنت أو الماء أو الحشرات، وعلّم كل طرف بوضوح.
- جهّز مكان الإنفرتر: حدّد من الآن مكانًا مظللًا جيد التهوية قريبًا من نهاية أحد المسارين.
كم تيارًا يحتمل الطبلون؟ قاعدة الـ20%
الجواب المختصر: قاطع الإنفرتر يجب ألا يزيد على 20% من سعة القاطع الرئيسي للطبلون الذي تربط عليه، عندما تكون سعة قضبان الطبلون مساوية لقاطعه الرئيسي، وهي الحالة الشائعة.
والسبب أن الطبلون بعد الربط يُغذّى من مصدرين: الشبكة من القاطع الرئيسي، والإنفرتر من قاطعه. ومجموع القاطعين قد يزيد على ما صُممت له قضبان الطبلون. لذلك يحدد الكود الأمريكي (NEC، البند 705.12) حدًّا يُعرف بقاعدة الـ120%:
مثال بالأرقام: طبلون قاطعه الرئيسي 200 أمبير، وقضبانه مصممة لـ200 أمبير أيضًا. نحسب أكبر إنفرتر يمكن ربطه عليه في ثلاث خطوات:
- الحد الأعلى للطبلون: القضبان تحتمل 120% من سعتها، أي (200 × 1.2 = 240) أمبير.
- نصيب الإنفرتر: نطرح منها القاطع الرئيسي، فيبقى (240 − 200 = 40) أمبير. هذا أكبر قاطع يمكن تركيبه للإنفرتر.
- أقصى تيار للإنفرتر: قاطع الإنفرتر يُختار أكبر من تياره بـ25% للأمان، لذلك نقسم على 1.25: (40 ÷ 1.25 = 32) أمبير.
النتيجة: على هذا الطبلون يمكن ربط إنفرتر لا يزيد تياره على 32 أمبير.
| القاطع الرئيسي | أقصى قاطع للإنفرتر | أقصى تيار للإنفرتر | القدرة التقريبية (ثلاثي الأطوار 400 فولت) |
|---|---|---|---|
| 200 أمبير | 40 أمبير | 32 أمبير | نحو 22 كيلوواط |
| 100 أمبير | 20 أمبير | 16 أمبير | نحو 11 كيلوواط |
جدول 3. أقصى إنفرتر يمكن ربطه على الطبلون بقاعدة الـ120%
ملاحظة: القدرة محسوبة بافتراض نظام ثلاثي الأطوار بجهد 400 فولت ومعامل قدرة 1. في النظام أحادي الطور بجهد 230 فولت تصبح نحو 7.4 و3.7 كيلوواط.
لهذا لا يمكن مثلًا ربط إنفرتر 20 أو 25 كيلوواط على طبلون 100 أمبير: تياره أكبر بكثير من 16 أمبير. وعندها يصبح المسار الثاني إلى الطبلون الرئيسي هو الحل، لأن قاطعه أكبر عادةً.
أين يُربط جهاز منع التصدير؟
ربط المنظومة بالشبكة يحتاج موافقة شركة الكهرباء. والمنظومة التي تعمل بالتوازي مع الشبكة تمر بإجراءات الشركة: طلب، ثم موافقة، ثم مراجعة التصميم، ثم فحص وتشغيل قبل الربط.
وبعض التصاميم تمنع تصدير أي فائض إلى الشبكة بجهاز يسمى منع التصدير (Zero Export). هذا الجهاز يقيس الكهرباء الداخلة من الشبكة، ويخفّض إنتاج الإنفرتر حتى لا يخرج منه شيء إلى الشبكة. ولا تذكر أدلة الشركة المنشورة جهاز منع التصدير بديلًا عن هذه الإجراءات، فإن كان تصميمك يعتمد عليه، فاعرضه على الشركة واحصل على موافقتها عليه.
والقاعدة الفنية هنا: اربطه مع الطبلون الرئيسي، حتى لو كان الإنفرتر نفسه مربوطًا بطبلون السطح. والسبب:
- على الطبلون الرئيسي: يرى الجهاز استهلاك البيت كله، فيسمح للإنفرتر أن يغذي كل الأحمال.
- على طبلون الدور العلوي: يرى الجهاز أحمال ذلك الدور فقط، فيخفّض الإنفرتر إنتاجه عليها، وتضيع طاقة كان يمكن أن تغذي بقية البيت.
ولأنك لن تصدّر الفائض، فلن تستفيد من صافي القياس الذي يحسب لك الطاقة المصدّرة. لذلك يجب أن يستهلك البيت أكبر قدر من إنتاج الألواح لحظة إنتاجه، وهذا ما يحققه الربط على الطبلون الرئيسي. وهذا سبب آخر لتجهيز المسار الثاني من البداية.
متى تحتاج مسارات إضافية؟
عدد المسارات لا تحدده مساحة السطح، بل عدد الكابلات التي ستمر فيها. ويزيد هذا العدد في حالتين: إذا توزعت المنظومة على أكثر من إنفرتر، أو إذا كثرت سلاسل الألواح حتى لا تتسع لها ماسورة واحدة بالحساب الذي شرحناه في جدول 2. في هذه الحالات أضف ماسورة احتياطية بجانب مسار الألواح، فتكلفتها أثناء البناء قليلة مقارنة بالتكسير لاحقًا. وحدد عدد المسارات مع المهندس المصمم بعد تقدير قدرة المنظومة المتوقعة.
قائمة التحقق قبل إغلاق الجدران
- ماسورة من السطح إلى أقرب طبلون من السطح.
- ماسورة من السطح إلى الطبلون الرئيسي في الدور الأرضي، بعد عداد شركة الكهرباء.
- قطر كل ماسورة 32 مم على الأقل، و40 إلى 50 مم إذا كنت تتوقع منظومة أكبر.
- سلك سحب داخل كل ماسورة، والطرفان مغلقان ومعلّمان.
- مسار مستقل للبطاريات، ومسار منفصل لكيبل الاتصال.
- سعة القاطع الرئيسي في كل طبلون معروفة، وأقصى إنفرتر عليه محسوب بقاعدة الـ120%.
- مكان الإنفرتر محدد، مظلل وجيد التهوية.
قائمة التحقق عند التركيب
- الكيبلات والمواسير المكشوفة على السطح مقاومة للأشعة فوق البنفسجية.
- جهاز فصل يدوي يعزل المنظومة عن الشبكة.
اقرأ أيضًا
للصورة الأوسع لتجهيز البيت أثناء البناء، راجع السؤال 22 في الدليل الشامل عن الطاقة الشمسية. ولما بعد التأسيس، اقرأ طريقة توصيل نظام طاقة شمسية هجين خطوة بخطوة.
الشرح المرئي
في هذا الفيديو شرح مختصر للتأسيس على نموذج منزل:
شروحات هندسية عملية بالعربيةاشترك في القناة
