هل الطاقة الشمسية الكهروضوئية DIY آمنة حقًا في المنزل؟

لقد تغيرت شعبية أنظمة الطاقة الشمسية الصغيرة كثيرًا في السنوات الأخيرة.

ما كان ينتمي بشكل أساسي إلى عمال التركيب المحترفين يتم الآن مناقشته على نطاق واسع في المرائب وورش العمل والمزارع ومجتمعات المركبات الترفيهية ومنتديات تحسين المنزل. الدروس عبر الإنترنت تجعل DIY الطاقة الشمسية الكهروضوئية يبدو الإعداد سهلاً بشكل مدهش، خاصة بالنسبة للمشاريع الصغيرة خارج الشبكة أو أنظمة الطاقة الاحتياطية.

ولكن داخل الصناعة الكهربائية، تظل المخاوف المتعلقة بالسلامة المتعلقة بالأنظمة الكهروضوئية ذاتية التثبيت موضوعًا خطيرًا.

الخطر عادة لا يأتي من ضوء الشمس أو الألواح نفسها.

إنها تأتي من جودة الأسلاك، ومطابقة النظام، وكيف يقلل الناس من تقدير السلوك الكهربائي للتيار المستمر.

تعمل طاقة التيار المستمر الشمسية بشكل مختلف عن الكهرباء المنزلية

أحد الأسباب التي تجعل مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية التي تصنعها بنفسك يمكن أن تصبح محفوفة بالمخاطر هو أن أنظمة الطاقة الشمسية تعمل بشكل مختلف عن طاقة التيار المتردد المنزلية العادية.

العديد من المبتدئين على دراية بالدوائر الكهربائية المنزلية القياسية حيث تقوم القواطع بفصل التيار بسرعة نسبية أثناء الأعطال. تتصرف أنظمة الطاقة الشمسية DC بشكل مختلف لأن الألواح الكهروضوئية تستمر في توليد الجهد كلما وصل الضوء إلى السطح.

حتى بعد فصل جزء من النظام، قد يظل الجهد المباشر موجودًا عبر الكابلات أو الموصلات.

يصبح هذا خطيرًا بشكل خاص خلال:

• تعديلات الأسلاك
• استبدال الموصل
• أعمال الصيانة
• تركيب البطارية
• استكشاف الأخطاء وإصلاحها في الهواء الطلق

في الواقع، يصعب إطفاء أقواس التيار المستمر أكثر من شرارة التيار المتردد العادية، وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل تركيبات الطاقة الشمسية الاحترافية تتبع معايير اتصال أكثر صرامة.

تسبب الموصلات السائبة مشاكل أكثر من اللوحات

معظم الألواح الشمسية الحديثة نفسها موثوقة نسبيًا.

في العديد من حالات فشل الطاقة الشمسية الكهروضوئية، تبدأ المشكلة حول الموصلات أو وصلات الكابلات أو المحطات الطرفية الضعيفة بدلاً من الوحدات الكهروضوئية مباشرة.

يؤدي اتصال DC المفكوك قليلاً إلى إنشاء مقاومة كهربائية. وبمجرد زيادة المقاومة، يتطور التسخين الموضعي تدريجياً تحت التعرض المستمر لأشعة الشمس. مع مرور الوقت، قد يتغير لون أغلفة الموصلات أو تتشوه أو حتى تذوب.

يعد هذا أمرًا شائعًا بشكل خاص في الأنظمة التي يتم فيها خلط الموصلات من شركات مصنعة مختلفة معًا بشكل غير صحيح.

من الخارج، قد يبدو التثبيت طبيعيًا بينما يصبح ضغط التلامس الداخلي غير مستقر.

في الواقع، العديد من حرائق الطاقة الشمسية الصغيرة التي تم الإبلاغ عنها في الأنظمة السكنية تبدأ من الموصلات المحمومة بدلاً من الألواح التالفة.

تركيبات السقف تزيد من المخاطر

عادةً ما تكون أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المثبتة على الأرض أسهل في الفحص والصيانة.

تخلق تركيبات السقف تحديات إضافية تتعلق بالسلامة لأن الأسلاك تواجه تقلبات أقوى في درجات الحرارة والتعرض المستمر للخارج. تعمل أشعة الشمس على تسخين أسطح الأسطح بشكل كبير خلال فصل الصيف، مما يؤدي إلى تسريع تقادم عزل الكابلات وأجزاء الموصلات البلاستيكية.

كما تصبح الحركة أكثر صعوبة بمجرد تركيب النظام على ارتفاع عالٍ فوق سطح الأرض.

يؤثر هذا على:

• تردد التفتيش
• صيانة الكابلات
• ختم المياه
• التهوية حول المكونات
• استكشاف الأخطاء وإصلاحها في حالات الطوارئ

في الواقع، تبقى العديد من أخطاء التثبيت دون أن يلاحظها أحد وذلك ببساطة لأن أصحاب المنازل نادرًا ما يقومون بفحص أنظمة الأسطح عن كثب بعد الإعداد الأولي.

غالبًا ما يتم الاستهانة بمطابقة البطارية

تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الصغيرة التي تصنعها بنفسك بشكل متزايد تخزين بطاريات الليثيوم للطاقة الاحتياطية أو التشغيل خارج الشبكة.

المشكلة هي أن تكامل البطارية يقدم طبقة أخرى من المخاطر الكهربائية تمامًا. قد يؤدي عدم تطابق الجهد الكهربي أو التحكم غير المستقر في الشحن أو إعدادات حماية البطارية غير الصحيحة إلى إتلاف أنظمة التخزين والإلكترونيات المتصلة تدريجيًا.

يؤدي تكوين البطارية غير الصحيح في بعض الأحيان إلى:

• ارتفاع درجة الحرارة
• عدم استقرار الشحن
• تقصير عمر البطارية
• اغلاق العاكس
• خطر الهروب الحراري

عادةً ما يولي المثبتون المحترفون اهتمامًا وثيقًا بتوافق وحدة التحكم في الشحن لأن البطاريات تستجيب بشكل مختلف تمامًا في ظل ظروف الشحن المستمر.

يركز العديد من المبتدئين بشكل كبير على القوة الكهربائية للألواح الشمسية بينما يتجاهلون السلوك الكهربائي لنظام التخزين نفسه.

تظهر مشاكل العزل المائي ببطء

يخلق التعرض الخارجي تحديات طويلة المدى لأي تركيب للطاقة الشمسية الكهروضوئية DIY.

نادراً ما تؤدي مياه الأمطار إلى إتلاف الأنظمة على الفور. وبدلاً من ذلك، تدخل الرطوبة إلى فجوات صغيرة تدريجيًا حول الموصلات أو صناديق التوصيل أو مداخل الكابلات على مدى فترات طويلة. يتطور التآكل ببطء حتى تزيد المقاومة بدرجة كافية للتأثير على استقرار النظام.

ويصبح هذا أكثر وضوحا في:

• البيئات الساحلية
• المناخات الرطبة
• المناطق الثلجية
• المناطق الزراعية
• المنشآت على السطح

في الواقع، تستمر بعض الأنظمة في العمل بشكل طبيعي لعدة أشهر قبل ظهور المشاكل الكهربائية المتعلقة بالرطوبة في النهاية.

غالبًا ما يجعل هذا الفشل المتأخر عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها أكثر صعوبة.

المكونات الرخيصة تخلق مخاطر مخفية

يركز الكثير من الأشخاص الذين يقومون ببناء نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية DIY بشكل أساسي على تقليل التكلفة الأولية.

ومع ذلك، داخل صناعة الطاقة الشمسية، غالبًا ما تخلق المكونات ذات الجودة المنخفضة مشكلات موثوقية في وقت أبكر بكثير مما كان متوقعًا. الموصلات الرخيصة، والكابلات ذات الحجم الصغير، والقواطع غير المستقرة، وصناديق التوصيل سيئة الغلق قد تمر جميعها بالاختبارات الأولية بينما لا تزال تتدهور بسرعة في الخارج.

الجزء الصعب هو أن المشاكل الكهربائية عادة ما تتطور تدريجياً.

قد يبدو النظام وكأنه يعمل بشكل مثالي خلال الأشهر الأولى من التشغيل بينما يتراكم الضرر الناتج عن الحرارة أو الرطوبة الداخلية ببطء.

وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل المثبتين المحترفين عادةً ما يمنحون الأولوية لتوافق المكونات وإصدار الشهادات بدلاً من مجرد اختيار الأجهزة الأقل سعراً.

لا تزال الأنظمة الصغيرة بحاجة إلى تصميم دقيق

قد يبدو إعداد الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة DIY لمركبة سكن متنقلة أو ورشة عمل أو كابينة صغيرة غير ضار مقارنة بالمنشآت التجارية الكبيرة.

في الواقع، حتى أنظمة الجهد المنخفض لا تزال تتطلب حجمًا مناسبًا للكابلات، وحماية الصمامات، والتهوية، والوصلات المقاومة للطقس. تتصرف الكهرباء الشمسية باستمرار بغض النظر عما إذا كان النظام كبيرًا أم صغيرًا.

تبدأ معظم مشاكل السلامة على المدى الطويل من التفاصيل التي تبدو في البداية بسيطة:

• محطات فضفاضة
• سلك صغير الحجم
• التأريض السيئ
• موصلات مختلطة
• تصاعد غير مستقر

عادة لا تكون اللوحات نفسها هي الجزء الخطير.

وتأتي المخاطرة من كيفية تجميع النظام الكهربائي بأكمله وصيانته بعد ذلك.

ولهذا السبب يقول القائمون على التركيب ذوو الخبرة في كثير من الأحيان أن الطاقة الشمسية موثوقة للغاية عندما يتم تصميمها بعناية - ومن المثير للدهشة أنها لا ترحم عندما يتم اتباع الاختصارات أثناء التثبيت.