مع النمو المتزايد للطاقة الشمسية عالمياً، تزداد أهمية موثوقية وسلامة أنظمة الطاقة الكهروضوئية (PV). ومن بين المكونات الجوهرية التي كثيرًا ما يتم تجاهلها إلا أنها ضرورية لسلامة النظام هي الموصلات الشمسية. فالفهم الجيد والتركيب الصحيح والصيانة المنتظمة لهذه الموصلات أمر بالغ الأهمية لتجنب الأعطال التي قد تؤدي إلى فقدان الطاقة، أو تلف النظام، أو حتى الحرائق. تستعرض هذه المقالة أهم التوصيات والرؤى المستخلصة من أحدث الأبحاث والإرشادات في هذا المجال.
ما هي الموصلات الشمسية؟
الموصلات هي أجهزة كهروميكانيكية تربط وحدات الطاقة الشمسية ببقية أجزاء النظام، مما يسمح بنقل الطاقة بأمان و
كفاءة من الألواح إلى العاكس ( inverter ). وتتكون عادةً من جزئين، ذكري (male) و أنثوي (female) ، يجب أن يكونا متصلين بالكامل وبطريقة صحيحة لضمان التوصيل الأمثل.
تركيب الموصلات الشمسية:
يتكوّن موصل النظام الكهروضوئي من جزئين رئيسيين: طرف ذكري وطرف أنثوي. الطرف الذكري هو عبارة عن قابس داخلي يحتوي بداخله على نقطة التوصيل، في حين أن الطرف الأنثوي هو عبارة عن
مقبس يحتوي على نقطة توصيل ممتدة. لضمان الأداء الصحيح للموصل، من الضروري أن يكون هناك توافق تام وإدخال كامل بين الطرفين.
كما تتضمن العديد من الموصلات غلاف ضغط يعمل على تثبيت نقاط التوصيل في مكانها، مما يضمن استقرار
الاتصال الكهربائي ويقلل من المقاومة.
https://blog.ecoflow.com/us/what-is-mc4-connector
دور موصلات (MC4 ) في منظومات الطاقة الشمسية:
لكي يتمكن النظام من إنتاج الطاقة الكهربائية المتناوبة (AC) بأمان وكفاءة، يجب على الموصلات أن:
- تضمن توصيلاً كهربائياً منخفض المقاومة لتقليل الفاقد الناتج عن المقاومة أثناء انتقال الكهرباء عبر الألواح.
- تتحمل التعرض للعوامل البيئية لأكثر من 25 عامًا دون أن تتعرض للتآكل أو التلف أو تسرب التيار بشكل ملحوظ.
كيف و لماذا تفشل الموصلات؟ المؤشرات و الاخطاء البشرية
تظهر علامات على فشل الموصلات في عدة صور واضحة، مثل: ارتفاع درجة الحرارة، انفصال أو ارتخاء الموصلات، تغيّر لون أو تشقق الغلاف، انصهار أجزاء، أو حتى اندلاع حريق. لكن هذه الأعراض غالباً ما تشير إلى مشكلات أعمق تحدث داخل الموصل، مثل:
- ضعف أو عدم تلامس جيد بين الأجزاء المعدنية.
- زيادة في المقاومة بسبب التآكل أو الاتّساخ أو دخول جسيمات غريبة.
- تسرب الرطوبة أو المياه نتيجة خلل في الإغلاق، ما يؤدي إلى مسارات كهربائية غير مرغوبة.
- تدهور المواد بفعل الحرارة أو الظروف البيئية القاسية.
https://www.linkedin.com/pulse/comprehensive-guide-understand-prevent-mc4-f7saf?utm_source=share&utm_medium=member_ios&utm_campaign=share_via
وغالباً ما تنشأ هذه المشكلات بسبب أخطاء في تصنيع الموصل، أو استخدام قطع غير مناسبة، أو تركيب غير صحيح،
وأحياناً بسبب كوارث طبيعية خارجة عن السيطرة.
رغم أن فشل الموصلات قد يبدو معقداً، إلا أن كثيراً من أسبابه تعود إلى أخطاء بشرية بسيطة، منها:
- التركيب غير الصحيح:
من أكثر الأخطاء شيوعاً عدم إدخال الموصلات بالكامل داخل الغلاف، مما يضعف الاتصال.
- استخدام أدوات غير مناسبة:
الأدوات غير المعتمدة قد لا تحقق المواصفات المطلوبة، بل وقد تتلف المكونات.
- نقص التدريب:
غالبًا ما يُهمل الفنيون تطبيق عزم الربط المناسب أو استخدام أغطية النهايات.
- عدم تطابق الموصلات:
الاختلافات في التصميم بين الموصلات قد تمنع الإغلاق المحكم والمقاوم للماء.
- الموصلات المقلدة:
المنتجات غير المختبرة أو غير المعتمدة قد تكون غير آمنة وتتعرض للتلف سريعاً.
- المواد الرديئة:
بعض المواد البلاستيكية تتحلل بسرعة عند ملامستها للزيوت أو الكريمات الواقية من الشمس.
عواقب فشل المواصلات: من الإنقطاعات إلى الحرائق
بعض حالات الفشل في الموصلات تكون بسيطة، لكن البعض الآخر قد يؤدي إلى حوادث خطيرة تهدد السلامة والممتلكات، خاصة إذا استمرت الموصلات التالفة في العمل لفترة طويلة.
- الموصلات التالفة قنابل موقوتة:
عند ترك الموصلات دون توصيل أو دون أغطية أثناء مرحلة التركيب، فإنها تتعرض للرطوبة والغبار، مما يؤدي إلى
تآكل الدبابيس المعدنية. لاحقًا، عند إغلاق الموصل، يستمر التآكل الداخلي في التزايد، مما يرفع مقاومة الاتصال ويؤدي إلى فشل تدريجي
قد يتحول إلى حريق مفاجئ. - ضعف الإغلاق يتسبب في انقطاعات مزعجة:
إذا لم تكن الموصلات محكمة الإغلاق ضد العوامل البيئية، فقد تتسرب التيارات إلى الأرض. أجهزة الانفرتر تراقب هذا التسرب بدقة، خاصة عند بدء التشغيل. وقد أظهرت التجارب أن انقطاعات الانفرتر المتكررة في الأجواء الرطبة ، غالبًا ما تعود لتسرب جماعي للتيار من
موصلات ضعيفة الإغلاق.
طرق فحص موصلات الأنظمة الشمسية للكشف عن الأعطال:
- الفحص البصري:
يتضمن تفقد الجزء الخارجي للموصل بحثاً عن علامات تركيب خاطئ، تسرب رطوبة، تآكل، أو تلف مرئي. يمكن إجراء هذا الفحص على الموصلات المتصلة أو غير المتصلة، لكن فتح الموصل من الداخل قد يؤثر على
كفاءته.
- التصوير الحراري:
يُستخدم التصوير بالأشعة تحت الحمراء لاكتشاف المناطق الساخنة التي تشير إلى ارتفاع المقاومة أو السخونة
الزائدة أثناء التشغيل. هذه الطريقة فعالة لكنها محدودة عندما تكون الموصلات تحت الألواح.
- الاختبارات المعملية المتقدمة:
تشمل تقنيات تحليل دقيقة أو مدمّرة مثل:
• التصوير المقطعي بالأشعة السينية (XCT) للحصول على صور ثلاثية الأبعاد داخلية.
• المجهر الإلكتروني والتحليل الطيفي (SEM وEDX) للكشف عن التآكل أو القوس الكهربائي.
• تحليل نقاط التثبيت لتقييم جودة الربط.
• إجراء اختبارات متسارعة على الموصلات داخل المختبر، تحت ظروف حرارة ورطوبة عالية أو من خلال تعريضها
لتغيرات حرارية متكررة، بهدف الكشف السريع عن الموصلات التي يُشتبه بأنها معيبة.
هذه الطرق مجتمعة تساعد في كشف الأسباب الجذرية للأعطال لضمان سلامة وموثوقية الموصلات.
حرائق قاتلة بسبب موصلات معطوبة: حوادث موثقة من الواقع
تُعد الموصلات أحد الأسباب الرئيسية للحرائق الناتجة عن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية و رغم أن هذه الحوادث
نادرة، إلا أنها تشكّل تهديداً خطيراً على السلامة العامة والممتلكات، بل وتؤثر سلباً على صورة الطاقة الشمسية في
نظر المجتمع. وعلى الرغم من أن الكثير من هذه الحالات تبقى سرية، إلا أن هناك أمثلة موثقة على حرائق في أنظمة الطاقة
الشمسية نتيجة لفشل في الموصلات، منها:
• في يناير 2022، أطلقت شركة SunPower مبادرة لاستبدال موصلات طاقة شمسية بقيمة تفوق 30 مليون دولار أمريكي، بسبب مشاكل في التشققات ظهرت في منتجات من طرف ثالث قامت الشركة بتوفيرها.
• في المملكة المتحدة، تبيّن أن 27% من أصل 58 حريقاً ناتجاً عن أنظمة شمسية بين عامي 2010 و2017 كانت بسبب الموصلات.
• في ألمانيا، وُجد أن الموصلات كانت سبباً في 24% من أصل 180 حريقاً مرتبطاً بأنظمة شمسية بين عامي 1995 و2012.
• أوصت لجنة تحقيق سلامة المستهلك في اليابان بإجراء فحوصات دورية لأنظمة الطاقة الشمسية المثبتة على
الأسطح ، في تقرير أشار إلى وقوع 127 حريقًا بين عامي 2008 و2017.
أفضل الممارسات لضمان موثوقية موصلات الأنظمة الشمسية
تؤدي أعطال الموصلات إلى مخاطر على السلامة وتراجع في أداء الأنظمة الكهروضوئية، لكن يمكن تفادي هذه النتائج من خلال اتباع خطوات بسيطة خلال دورة حياة المشروع:
- تحديد نوع الموصلات بدقة:
حدّد نوع الموصل المعتمد من الشركة المصنعة في عقود توريد الألواح الشمسية والتنفيذ (EPC)، وتأكد من
أصالة المنتجات لتجنب التقليد.
- استخدام الموصلات الصحيحة:
تجنب المزج بين أنواع موصلات مختلفة ما لم يتم اختبارها واعتمادها معاً كمكون واحد. واطلب موصلات جديدة من الشركة المصنعة عند الحاجة.
- تركيب الموصلات بطريقة صحيحة:
استخدم أدوات الكبس المعتمدة من الشركة المصنعة، وقم بتوصيل الألواح مباشرة بعد التركيب لتجنب تعرض
الموصلات للعوامل البيئية، مع استخدام أغطية النهايات عند الحاجة. وثّق حالة وموقع كل موصل تم تركيبه ميدانياً.
- التحقق من جودة التركيب:
أدرج شرط فحص من طرف ثالث في عقد التنفيذ، وتأكد من أن الموصلات مشمولة ضمن ضمانات EPC.
- إجراء فحوصات دورية:
افحص الموصلات بانتظام باستخدام برامج مثل Solar Grade واعتمد منهجية أخذ عينات مناسبة (AQL). ولا تنسَ إجراء الفحص بعد أي ظروف طبيعية (كالعواصف) لأنها قد تؤثر على سلامة الموصلات.
الموصلات، رغم بساطتها، تلعب دوراً محورياً في سلامة وموثوقية النظام الكهروضوئي. وأي تهاون في تصميمها أو تركيبها أو صيانتها قد تكون له عواقب كارثية. من المهم رفع الوعي بهذه التفاصيل الفنية لضمان أن تبقى الطاقة الشمسية خياراً آمناً ومستداماً.
