اشحن جميع أجهزتك مجانًا باستخدام طاقة الشمس مع هذا الإعداد الشمسي.

تعتبر الطاقة الشمسية شكلاً متجددًا وصديقًا للبيئة من مصادر الطاقة المتاحة على الأرض. في الوقت الحاضر، يستفيد الناس إلى أقصى حد من هذا المورد، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في المناطق النائية حيث يكون نقل الكهرباء محدودًا. إنه مناسب بشكل خاص للمناطق التي تتعرض لأشعة الشمس لفترة طويلة أثناء النهار، حيث يمكن أن يقلل بشكل كبير من فواتير الكهرباء.

سنوضح لك كيفية إنشاء نظام DIY لشحن الأجهزة الإلكترونية التي تعمل بالتيار المستمر والتي تعمل بمنفذ USB باستخدام الطاقة الشمسية. نحن نهدف إلى شرح المفهوم وإظهاره باستخدام الحد الأدنى من المكونات والتصميم البسيط.

فهم الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية هو تحويل الطاقة من ضوء الشمس إلى مصدر طاقة فعال وقابل للاستخدام. الألواح الشمسية والمولدات تستخدم لتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. تختلف الألواح الشمسية في الحجم، حيث تتراوح من بضع بوصات مربعة إلى تلك الكبيرة المستخدمة على أسطح المنازل السكنية. يمكنك أيضًا ربط الألواح الأكبر حجمًا عبر الحقول الكبيرة لتوليد الطاقة الكهربائية لاستخدامها على نطاق تجاري.

instagram viewer

هناك طرق متعددة لتسخير الطاقة الشمسية. والأكثر شيوعًا هو نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) الذي يحول أشعة الشمس إلى تيار كهربائي. وبصرف النظر عن استخدام النظام الكهروضوئي لتوليد التيار الكهربائي، يستخدم الناس أيضًا الطاقة الحرارية الشمسية أو الطاقة الشمسية المركزة لتدفئة المساحات الداخلية أو السوائل. يمكنك أيضًا تركيب أنظمة تسخين المياه بالطاقة الشمسية.

اختيار المكونات الصحيحة

هدفنا الرئيسي هو استخدام الطاقة الشمسية من ضوء الشمس للحصول على التيار المطلوب لشحن الأجهزة التي تعمل بالطاقة عبر USB. ستحتاج أيضًا إلى بطارية لتخزين الشحن في حالة سوء الأحوال الجوية وأثناء غروب الشمس. علاوة على ذلك، تضمن البطارية أيضًا إمدادًا مستمرًا بالتيار المحدد المطلوب لشحن الأجهزة الإلكترونية.

لمشروع DIY هذا، سوف تحتاج إلى المكونات التالية:

  • الألواح الشمسية: لتوليد تيار مباشر عند التعرض لأشعة الشمس. حدد لوحة الحجم المناسب وفقًا لمتطلبات التحميل. نحن نستخدم الألواح الشمسية بقدرة 150 واط، وبهذه القدرة، يمكننا تشغيل حتى مصابيح التيار المستمر ومراوح التيار المستمر.
  • بطارية: لتخزين الشحنة. استخدم بطارية ذات حجم مناسب بناءً على متطلبات الحمل.
  • جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية: لتنظيم التيار ومنع البطارية من الشحن الزائد والحمل الكهربائي الزائد. اختر وحدة تحكم بالشحن بالطاقة الشمسية ذات تصنيف تيار مناسب وواجهة USB.
  • الأسلاك: للاتصال.
  • جهاز يو اس بي: للاختبار، مثل الهاتف المحمول أو الجهاز اللوحي.

الخطوة 1: مخطط الكتلة

يوضح الرسم البياني التالي التجميع المطلوب للحصول على الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية والتحكم فيها واستخدامها بشكل فعال.

قم بتوصيل جميع الأجهزة - مثل وحدة التوليد (اللوحة الشمسية)، ووحدة التخزين (البطارية)، والتحميل - بجهاز التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية. ستقوم وحدة التحكم هذه بمراقبة تيار التدفق وتيار الحمل الناتج وجهد الشحن.

الخطوة 2: قم بتوصيل اللوحة الشمسية

نحن نستخدم الألواح الشمسية (150 واط) بتكوين متوازي لزيادة تيار شحن البطارية. يمكنك استخدام عدد أقل أو أكثر من اللوحات وسعة الطاقة حسب متطلبات الحمل. بالنسبة للتركيبة المتوازية، قم بتوصيل الأطراف الموجبة لجميع الألواح الشمسية معًا من خلال سلك وافعل الشيء نفسه بالنسبة للأطراف السالبة لجميع الألواح. ثم قم بتغطية مفاصل الأسلاك الموجبة والسالبة بشكل فردي بشريط عازل.

الخطوة 3: قم بتوصيل وحدة التحكم بالشحن

قم بتوصيل السلك الموجب للوحة بالطرف الموجب لوحدة التحكم بالشحن والسلك السالب بالطرف السالب لوحدة التحكم بالشحن. تحتوي وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية على منفذ USB من النوع A. تحتوي وحدة التحكم في الشحن على منظم جهد داخلي يحول 12 فولت تيار مستمر إلى 5 فولت تيار مستمر، مما يتيح لها شحن الأجهزة التي تعمل بالطاقة عبر USB. في وحدات USB، يتم استخدام الأطراف 1 و4 بشكل عام كجهد 5 فولت تيار مستمر ومؤرض على التوالي. باستخدام منفذ USB هذا، يمكنك شحن الأجهزة الإلكترونية بواجهات USB مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية والساعات الذكية.

تمنع وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية الشحن الزائد/الجهد الزائد الذي قد يؤدي إلى تسخين البطارية. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى إتلاف عمر بطارية الجهاز وأدائها.

الخطوة 4: تثبيت البطارية

تركيب البطارية يضمن أ طاقة احتياطية مفيدة في الحالات التي لا يتوفر فيها الشحن بالطاقة الشمسية بسبب الظروف الجوية السيئة أو في الليل. نحن نستخدم بطاريات DC 12V لتخزين التيار الكهربائي. وقمنا بترتيب هذه البطاريات بشكل متوازٍ مما يؤدي إلى توفير نفس الجهد، أي 12 فولت، من خلال هذا المزيج المتوازي. ومع ذلك، فإن الجمع المتوازي يزيد من القدرة الحالية.

يجب عليك اختيار سعة البطارية (وحدة واحدة أو عدة وحدات) بناءً على متطلبات الحمل وقدرة شحن الألواح الشمسية. قم بتوصيل واجهة البطارية الخاصة بجهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية بأطراف البطارية باستخدام أسلاك معدنية سميكة.

الخطوة 5: الانتهاء من الأسلاك

تأكد من توصيل جميع المكونات بشكل صحيح ومحكم لتجنب حدوث شرارة. قم أيضًا بتغطية المفاصل لتجنب حدوث ماس كهربائي. استخدم سلكًا سميكًا عالي الجودة للتوصيل البيني لأنه يقلل من فقد الموصل. يوصى عمومًا بوضع الألواح الشمسية وأجهزة التحكم في الشحن والبطاريات بالقرب من بعضها البعض لتجنب ذلك الأسلاك الكهربائية الطويلة - يمكن أن يؤدي هذا الأخير إلى فقد كهربائي أكبر وتقليل كفاءة الطاقة الشمسية نظام.

الخطوة 6: اختبار الشاحن

لاختبار هذا النظام أثناء النهار لشحن البطارية، اضغط على زر التشغيل الموجود على وحدة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية. راقب الفولتية التي تظهر على وحدة التحكم بالشحن. مراقبة التدفق الحالي أيضا باستخدام مقياس رقمي متعدد أو المشبك الرقمي.

ستلاحظ أن وحدة التحكم في الشحن تعرض الجهد الكهربي على البطارية واللوحة الشمسية. تُظهر وحدة التحكم في الشحن أيضًا تيار الحمل لهذا النظام، عند توصيل حمل DC به.

عندما تصل بطارية 12 فولت إلى جهد يبلغ حوالي 14 فولت تيار مستمر على وحدة التحكم بالشحن الشمسي، فإنها تفصل الشحن عن اللوحة الشمسية، لحماية البطارية من الشحن الزائد. يمكنك ملاحظة ذلك من خلال مراقبة جهد الألواح الشمسية، والذي قد يتجاوز 16 فولت تيار مستمر في الأيام المشمسة.

بعد ذلك، قم بتوصيل جهاز USB أو الهاتف الذكي مباشرة بوحدة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية باستخدام موصل USB من النوع A. يوفر منفذ USB 5 فولت تيار مستمر، والذي يتم تنظيمه داخليًا/تحويله من البطارية. أثناء قيامك بذلك، ستلاحظ أن الجهاز المتصل يبدأ في الشحن. علاوة على ذلك، يمكنك أيضًا ملاحظة التيار الذي يسحبه هذا الحمل.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا النظام تشغيل الأجهزة بخلاف واجهة USB؛ أي أنه يمكنك استخدام واجهة 12 فولت لمصابيح التيار المستمر، ومراوح التيار المستمر، وما إلى ذلك. كل ما عليك فعله هو توصيلها بواجهة التحميل الموجودة على وحدة التحكم في الشحن. يمثل رمز التحميل (مثل المصباح) هذه الواجهة الموجودة على وحدة التحكم في الشحن.

يمكنك تحسين مشروع DIY هذا بشكل أكبر لإنشاء منصة محمولة صغيرة وخفيفة الوزن لاستخدامها في شحن الهواتف الذكية والأجهزة التي تعمل بالطاقة عبر USB دون استخدام بطارية. ومع ذلك، فإنه سوف يعمل خلال النهار فقط.

فوائد الشاحن الشمسي

يمكن أن يساعدك هذا الترتيب الذي يعمل بالطاقة الشمسية على تحسين إمكانية نقل جهازك وتقليل الاعتماد على أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية التقليدية. يعمل الشحن بالطاقة الشمسية أيضًا على تحسين الكفاءة من خلال تجنب الخسائر المتكبدة أثناء تحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر في الأنظمة التقليدية. في الأنظمة التي تعمل بالطاقة الشمسية، يمكنك تجنب هذه الخسائر حيث تتم جميع عمليات التخزين/الشحن في التيار المباشر؛ ومع ذلك، قد يتطلب الأمر تحويلًا أعلى أو تنظيم الجهد.

من خلال استخدام الطاقة الشمسية في منزلك، يمكنك تقليل نفقات الكهرباء بشكل كبير. هناك الكثير من المشاريع الأخرى التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي يمكنك بناؤها بنفسك مثل إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، وسخانات حمامات السباحة التي تعمل بالطاقة الشمسية، ومكبرات صوت البلوتوث التي تعمل بالطاقة الشمسية، وما إلى ذلك.