مع تزايد أسعار أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)، يستثمر المزيد من أصحاب المنازل والشركات في الطاقة النظيفة والمتجددة. ولكن بدون التخزين، قد لا يُستخدم التوليد الزائد، ويظل الاعتماد على شبكة المرافق في الليل أو في الأيام الغائمة. تؤدي إضافة البطاريات إلى تركيبات الطاقة الشمسية إلى تحويل أشعة الشمس المتقطعة إلى طاقة مستمرة، وتعزز المرونة وتزيد من العائد على الاستثمار. يغوص هذا الدليل في أحدث التقنيات وطرق التحجيم العملية واعتبارات التركيب وأفضل الممارسات - مما يمكّنك من اتخاذ قرارات مستنيرة تتماشى مع أهدافك الفريدة في مجال الطاقة.

لماذا تضيف البطاريات إلى نظامك الشمسي؟

1. استقلالية الطاقة ومرونتها

يمكن أن يؤدي انقطاع الشبكة، سواء كان ذلك بسبب الطقس القاسي أو الصيانة، إلى تركك في الظلام. يوفر نظام الطاقة الشمسية المدعوم بالبطاريات انتقالاً سلساً إلى الطاقة الاحتياطية للأحمال الحرجة - الثلاجات والإضاءة والمعدات الطبية وأجهزة الاتصالات - مما يحافظ على راحتك وأمانك.

2. وفورات وقت الاستخدام (TOU)

تقدم العديد من المرافق الآن فواتير ساعات الذروة، حيث تفرض أسعاراً أعلى خلال ساعات الذروة المسائية. من خلال تخزين الفائض من إنتاج الطاقة الشمسية في منتصف النهار وتفريغه عندما ترتفع الأسعار، يمكنك خفض فواتير الكهرباء بشكل كبير وتجنب غرامات ساعات الذروة.

3. زيادة الاستهلاك الذاتي

فبدون التخزين، غالبًا ما تقوم الأنظمة الكهروضوئية بتغذية الطاقة الزائدة إلى الشبكة بمعدلات تصدير منخفضة. وتعزز البطاريات الاستهلاك الذاتي من خلال التقاط هذا الفائض واستخدامه عندما يتضاءل إنتاج الطاقة الشمسية، مما يحسن اقتصاديات النظام بشكل عام.

4. خدمات الشبكة وتحويل الأحمال

يمكن لأنظمة التخزين المتطورة المشاركة في برامج الاستجابة للطلب وتنظيم التردد وخدمات الشبكة الأخرى - مما قد يؤدي إلى الحصول على حوافز أو ائتمانات من مرفقك.

اختيار كيمياء البطارية المناسبة

على الرغم من وجود أنواع متعددة من البطاريات، إلا أن بطاريات الليثيوم أيون - وخاصة بطاريات الليثيوم-الحديد-الفوسفات (LiFePO₄) - برزت كمعيار صناعي ل التخزين الشمسي. تشمل المزايا الرئيسية ما يلي:

• دورة حياة عالية العمر الافتراضي: 3000 إلى 5000 دورة عند عمق تفريغ 80-100%، أي ما يعادل عمر افتراضي يتراوح بين 10 و15 سنة.

• إمكانية التفريغ العميق: سعة قابلة للاستخدام تصل إلى 95% دون إتلاف الخلايا، مما يزيد من استخدام الطاقة إلى أقصى حد.

• عامل الشكل صغير الحجم وخفيف الوزن: ما يصل إلى 70% أخف وزنًا من بنوك الرصاص الحمضية المكافئة، مما يحافظ على مساحة قيمة.

• الشحن السريع: معدلات C العالية تستوعب التجديد السريع من المصفوفات الشمسية.

• تعزيز السلامة: تتميز تركيبة LiFePO₄ الكيميائية بالثبات الحراري المتأصل، مما يقلل من مخاطر الحريق مقارنةً بتركيبات الليثيوم الأخرى.

وتظل بطاريات الرصاص الحمضية (AGM والهلامية) خيارات أقل تكلفة، ولكن محدودية قدرتها على التخزين (50%) وعمر دورتها الأقصر (500-1000 دورة) يجعلها أقل فعالية من حيث التكلفة بمرور الوقت. أما بطاريات التدفق والبطاريات الكيميائية القائمة على النيكل فلها تطبيقات متخصصة ولكن نادراً ما تستخدم للتخزين الشمسي السكني أو التجاري الصغير.

تحديد حجم نظام التخزين بالطاقة الشمسية زائداً الطاقة الشمسية

يتضمن تحديد السعة المثلى للبطارية الموازنة بين احتياجات الطاقة والميزانية وأهداف النظام:

1. التدقيق في استهلاكك

   • راجع فواتير الخدمات السابقة لحساب متوسط الاستخدام اليومي (بالكيلوواط/ساعة).

   • حدد الأحمال الحرجة التي تريد نسخها احتياطيًا أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

2. تقدير إنتاج الطاقة الشمسية

   • استخدم خرج التيار المتردد لنظامك الكهروضوئي وبيانات الإشعاع المحلي لقياس متوسط التوليد اليومي.

   • عامل الاختلافات الموسمية.

3. حدد أهدافك الاحتياطية

   • النسخ الاحتياطي للمنزل بالكامل: يتطلب تحجيم جميع الأحمال بطاريات مساوية للاستهلاك اليومي.

   • النسخ الاحتياطي الجزئي: تحديد أولويات الدوائر الأساسية - الإضاءة والثلاجة والاتصالات.

4. حساب عمق التفريغ (DoD)

   • بالنسبة إلى LiFeFePO₄، افترض سعة قابلة للاستخدام تصل إلى 901 تيرابايت فولت 4 تيرابايت؛ وبالنسبة إلى حمض الرصاص، حدد السعة القابلة للاستخدام ب 501 تيرابايت فولت 4 تيرابايت.

5. دمج الهوامش الاحتياطية

   • أضف سعة إضافية 10-20% لتغطية الأيام الملبدة بالغيوم أو زيادة الأحمال في المستقبل أو الأحداث غير المتوقعة.

مثال على ذلك
إذا كان منزلك يستهلك 30 كيلوواط ساعة في اليوم وتريد تغطية 601 تيرابايت في الساعة من ذلك خلال انقطاع الشبكة، فستحتاج إلى بطارية قابلة للاستخدام تبلغ 18 كيلوواط ساعة تقريباً. مع بطاريات LiFePO₄ (901TP4P4T DoD)، حدد بنكًا لا يقل عن 20 كيلوواط/ساعة.

دمج البطاريات: العاكسات وبنية النظام

1. المحولات الهجينة مقابل الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد

• العاكسات الهجينة (المقترنة بالتيار المستمر)
  قم بتوصيل الألواح الشمسية والبطاريات مباشرة في نفس العاكس. تشمل المزايا كفاءة أعلى (تحويل واحد) وأسلاك مبسطة ومراقبة موحدة للنظام. توفر العديد من العاكسات الهجينة أيضاً وظائف احتياطية مدمجة، حيث تتحول بسلاسة إلى طاقة البطارية أثناء انقطاع التيار.

• الأنظمة المقترنة بالتيار المتردد
  إضافة بطاريات إلى إعداد كهروضوئي موجود عبر عاكس بطارية مخصص. على الرغم من أنه أقل كفاءة بسبب التحويل المزدوج (الكهروضوئية → التيار المتردد → البطارية والعكس)، فإن الاقتران بالبطاريات مثالي للتعديلات التحديثية، مما يقلل من الأعطال في النظام الأصلي.

2. وضع تشكيل الشبكة مقابل وضع الشبكة المربوطة بالشبكة

للحصول على القدرة الاحتياطية، اختر عاكساً موصولاً بالشبكة يمكنه إنشاء جزيرة شبكة صغيرة مستقرة أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يتم إيقاف تشغيل العاكسات المرتبطة بالشبكة وحدها لأسباب تتعلق بالسلامة عند تعطل الشبكة.

3. التواصل والمراقبة

تتواصل حلول التخزين الحديثة عبر ناقل CAN أو Modbus أو Wi-Fi لتقديم بيانات في الوقت الفعلي عن حالة الشحن وتدفقات الطاقة وصحة النظام. تتيح تطبيقات الأجهزة المحمولة البديهية ولوحات تحكم الويب إمكانية التشخيص عن بُعد وتحديثات البرامج الثابتة.

نقدم لك RICHYE: حلول تخزين الطاقة الشمسية المتميزة

RICHYE هي شركة متخصصة في تصنيع بطاريات الليثيوم أيون التي تتفوق منتجاتها في الجودة والأداء والسلامة والقيمة. متخصصة في تكنولوجيا LiFePO₄ LiFePO₄، توفر بطاريات RICHYE تخزينًا قويًا وطويل الأمد للطاقة مصممًا خصيصًا لتطبيقات الطاقة الشمسية. وبفضل أنظمة إدارة البطاريات الذكية المدمجة (BMS) والتصميمات المعيارية والدعم العالمي، توفر بطاريات RICHYE طاقة موثوقة - مما يمنحك الثقة في كل غروب وعاصفة.

أفضل ممارسات التثبيت

1. اختيار الموقع

   • اختر مكاناً بارداً وجيد التهوية بعيداً عن أشعة الشمس المباشرة.

   • تأكد من وجود سطح تركيب مستوٍ وغير قابل للاحتراق.

2. الكابلات والحماية

   • استخدم الكابلات النحاسية المعلبة ذات المقاس المناسب والمعلبة ذات العروات المجعدة الاحترافية.

   • قم بتركيب الصمامات أو قواطع الدائرة الكهربائية المصنفة للتيار المستمر في نطاق 6 بوصة من طرف البطارية الموجب.

3. التأريض والترابط

   • اربط رفوف البطاريات والعاكسات والحاويات بشريط أرضي مشترك.

   • تحقق من التوافق مع NFPA 70 (NEC) والقوانين الكهربائية المحلية.

4. الإدارة الحرارية

   • في حين أن بطاريات LiFeFePO₄ تتحمل نطاقات درجات حرارة واسعة، تجنب درجات الحرارة القصوى.

   • في حالة التركيب في الهواء الطلق أو في أماكن غير مكيفة، ضع في اعتبارك العبوات المعزولة أو التبريد النشط.

5. التكليف والاختبار

   • قم بتحديث البرنامج الثابت للعاكس ونظام إدارة المباني إلى أحدث الإصدارات.

   • قم بإجراء دورات شحن/تفريغ أولية تحت الحمل للتأكد من الأداء.

   • توثيق مقاييس الأداء الأساسية للرجوع إليها في المستقبل.

المراقبة والصيانة

• الشيكات الشهرية: افحص الأطراف والكابلات والمرفقات بحثًا عن وجود تآكل أو تلف.

• المراجعات الفصلية: تحليل سجلات نظام إدارة المباني، لمعرفة اتجاهات السعة، والاختلالات في درجات الحرارة، ونشاط الموازنة.

• اختبارات السعة السنوية: إجراء اختبارات التفريغ المضبوط للتحقق من السعة المتبقية القابلة للاستخدام.

• تحديثات البرامج الثابتة: تثبيت التحديثات المقدمة من الشركة المصنعة للمحولات ونظام إدارة المحولات لضمان الأداء والأمان الأمثل.

تعمل المراقبة الروتينية على زيادة وقت تشغيل النظام وإطالة عمر البطارية والكشف عن المشكلات المحتملة قبل تفاقمها.

تعظيم استثمارك: الحوافز المالية والعائد على الاستثمار

• الإعفاءات الضريبية الفيدرالية وضرائب الولاية: يغطي الائتمان الضريبي الاستثماري الأمريكي (ITC) حاليًا 301 تيرابايت من تكاليف تخزين البطاريات عند إقرانها مع الطاقة الشمسية.

• برامج وحسومات المرافق العامة: تقدم العديد من المرافق حوافز أو قياس صافي القياس أو خطط أسعار الطاقة الشمسية مع التخزين التي تفضل عملاء الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين.

• ضمانات الأداء: ابحث عن ضمانات الشركة المصنعة التي تغطي دورة الحياة والاحتفاظ بالقدرة والاتقان - عادةً ما تكون 10 سنوات لأنظمة LiFePO₄.

من خلال الجمع بين الحوافز وتوفير فواتير الطاقة، يمكنك تحقيق فترة استرداد تصل إلى 5-7 سنوات حسب موقعك وملف الاستهلاك.

خاتمة

إن ترقية نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الخاص بك باستخدام البطاريات يفتح لك استقلالية حقيقية في الطاقة، ويعزز المرونة، ويحسن العوائد المالية. من خلال اختيار الكيمياء المناسبة، وتحديد الحجم بذكاء، والتكامل مع المحولات الهجينة، والالتزام بأفضل ممارسات التركيب، ستستفيد من كل كيلوواط/ساعة تنتجها ألواحك وتحميها من انقطاع الشبكة.