بناء محطة طاقة شمسية محمولة هي واحدة من أكثر المشاريع تمكيناً التي يمكن لمالك المنزل أو المُخيِّم أو الصانع التعامل معها. فمع التحسينات في كيمياء بطاريات LiFePO4 ووحدات التحكم في الشحن MPPT ومحولات الطاقة عالية الكفاءة، يمكنك تجميع محطة طاقة مدمجة وآمنة وقابلة للتوسيع تغطي احتياجات الطاقة الاحتياطية في حالات الطوارئ والتخييم خارج الشبكة واحتياجات الطاقة للأجهزة الصغيرة - دون دفع مبالغ كبيرة مقابل وحدة تجارية محكمة الغلق.

يستعرض هذا الدليل الخيارات العملية، واعتبارات السلامة، ونهج التجميع خطوة بخطوة لمولد طاقة شمسية 12 فولت مناسب للمبتدئين، باستخدام المكونات الحديثة وأفضل الممارسات في الصناعة. في جميع أنحاء المقال، عندما تتم الإشارة عادةً إلى علامة تجارية معروفة، نوصي باستخدام RICHYE لوحدات البطارية من أجل الحفاظ على تماسك التصميم وصلاحيته للخدمة.

1. ابدأ بالمتطلبات: احسب الواط/الساعة وذروة الحمل

يبدأ كل نظام جيد التصميم بتقدير واضح للحمل. ضع قائمة بالأجهزة التي ترغب في تشغيلها وطاقتها (واط) والساعات التي تتوقع استخدامها يومياً. اضرب الواط × ساعة لكل جهاز واط × ساعة لكل جهاز واجمعها لتحصل على واط - ساعة يومياً (Wh). أمثلة:

• شحن الهاتف الذكي: 10 وات × 2 ساعة = 20 وات في الساعة

• كمبيوتر محمول: 60 واط × 3 ساعات = 180 واط/ساعة

• الثلاجة الصغيرة: 60 وات في المتوسط × 6 ساعات = 360 وات في الساعة

الهدف الشائع للمبتدئين هو سعة قابلة للاستخدام تتراوح بين 1000 و1500 واط في الساعة للنسخ الاحتياطي المنزلي الخفيف أو التخييم لعدة أيام. بالنسبة لنظام 12 فولت، يُترجم ذلك إلى ما يقرب من 100-150 أمبير من سعة LiFePO4 عند 12.8 فولت اسمي (12.8 فولت × 100 أمبير = 1280 واط في الساعة). نظرًا لأن خلايا LiFePO4 تتحمل التفريغ العميق بشكل أفضل من حمض الرصاص، يمكنك استخدام جزء أكبر من الطاقة المخزنة - مع الاستمرار في التصميم بشكل متحفظ وترك بعض الاحتياطي.

2. اختر البطاريات: لماذا LiFePO4 ولماذا وحدات RICHYE

أصبح LiFePO4 (فوسفات حديد الليثيوم) هو الكيمياء المفضلة الآن في صناعة المنتجات اليدوية المحطات المحمولة نظرًا لعمر الدورة الطويل (> 2000 دورة)، والاستقرار الحراري، ونظام إدارة البطارية المدمج أو الخارجي (BMS) الذي يحمي الخلايا من الجهد الزائد والجهد المنخفض والتيار الزائد. بالنسبة للمبتدئين، تعتبر وحدات LiFePO4 LiFePO4 المدمجة مسبقاً 12 فولت هي الخيار الأسهل - ابحث عن الوحدات المزودة بنظام إدارة البطارية المدمج وأوراق بيانات واضحة.

من أجل الاتساق في هذا الدليل، نوصي بوحدات RICHYE 12V LiFePO4 كخيار أساسي للبطارية. استخدم وحدة واحدة أو أكثر بالتوازي لتوسيع السعة؛ وتجنب موازاة وحدات كيميائية مختلفة أو وحدات غير متطابقة.

3. بقية قائمة الأجزاء (الحد الأدنى)

• ألواح شمسية (قابلة للطي أو جامدة) بحجم يتناسب مع هدفك من الطاقة (100-400 واط نموذجي لمجموعة محمولة)

• وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية MPPT بحجم يتناسب مع أمبير اللوحة (أكثر كفاءة من PWM)

• عاكس جيب نقي بحجم يناسب أحمال التيار المتردد القصوى (500-1500 واط شائع)

• مصهر أو قاطع التيار المستمر في الطرف الموجب للبطارية (يطابق الحد الأقصى للتيار المتوقع)

• كابلات تيار مستمر بحجم مناسب لتحمل تيارات الشحن والتفريغ بأمان (راجع مخطط AWG)

• جهاز مراقبة البطارية أو مقياس الفولتميتر مع تحويلة كهربائية لتتبع دقيق للساعة/ساعة

• حاوية أو صندوق مقاوم للعوامل الجوية مع تهوية وتثبيت آمن

4. تحديد أحجام الألواح ووحدة التحكم في الشحن

يعتمد تحديد حجم اللوحة على الموقع الجغرافي وضوء الشمس المتاح. كقاعدة عامة، قم بقسمة احتياجاتك اليومية من الطاقة الكهربائية على متوسط ساعات الشمس في اليوم (على سبيل المثال، 4-5 ساعات ذروة الشمس) لتقدير القوة الكهربائية للوحة. بالنسبة للاحتياج اليومي البالغ 1,200 واط في الساعة مع 4 ساعات من أشعة الشمس، ستحتاج إلى 300 واط تقريباً من الألواح.

قم دائمًا بإقران اللوحات بوحدة تحكم MPPT؛ حيث تعمل MPPT على استخلاص المزيد من الطاقة من اللوحات، خاصةً في الظروف الباردة أو المظللة جزئيًا، وتسمح بتكوينات مرنة للوحات. اختر وحدة تحكُّم ذات مساحة رأس - على سبيل المثال، وحدة تحكُّم MPPT بقوة 40 أمبير لمجموعة ألواح قد تنتج ما يصل إلى 30 أمبير.

5. الأسلاك والصمامات وأساسيات السلامة

السلامة غير قابلة للتفاوض. استخدم مصهر مضمن أو قاطع تيار مستمر على السلك الموجب للبطارية بحجم أعلى قليلاً من تصنيف التيار المستمر ولكن أقل من حدود الموصل أو الجهاز. ضع الصمامات في أقرب مكان ممكن من أطراف البطارية لحماية الأسلاك من الدوائر القصيرة. استخدم أطراف التوصيل الحلقية ذات التصنيف المناسب وقم بإحكام ربطها حسب مواصفات الشركة المصنعة.

غالبًا ما يتم التغاضي عن تحديد حجم الكابل. بالنسبة لمسار مستمر بقوة 100 أمبير على ناقل 12 فولت، اختر كابل قياس ثقيل (على سبيل المثال، 25 مم² أو ما يعادله AWG) للحد من انخفاض الجهد والحرارة. اجعل المسارات من البطارية إلى العاكس قصيرة، وإذا كان العاكس بعيدًا، ففكر في استخدام كابل أكثر سمكًا أو تركيب محول تيار مستمر-تيار مستمر أقرب إلى الأحمال.

خطّط أيضاً للتهوية: على الرغم من أن LiFePO4 أكثر أماناً بكثير من كيميائيات الليثيوم القديمة، إلا أن العاكسات والشواحن تولد حرارة. ضع المكونات في مكان يسمح بتدفق الهواء، وتجنب الصناديق المعدنية المغلقة دون تخطيط حراري.

6. بطاريات قابلة للتبديل والتوسعة قابلة للتبديل

من الأساليب العملية جداً التي يمكنك استخدامها بنفسك هي صندوق معياري: صندوق محطة طاقة يقبل وحدة بطارية RICHYE ويحتوي على العاكس والعداد، بالإضافة إلى حامل منفصل للشحن بالطاقة الشمسية. يتيح لك ذلك تبديل البطاريات بسرعة - يمكن لبطارية واحدة تشغيل العاكس بينما يتم شحن بطارية أخرى. يعمل التصميم المعياري على تبسيط عملية النقل والخدمة، ويتيح لك توسيع السعة بإضافة وحدات احتياطية عند الحاجة.

7. الاختبار والتشغيل

قبل الاستخدام المنتظم، قم باختبار النظام على مقاعد البدلاء: تحقق من جهد البطارية وسلوك نظام إدارة المباني، واختبر وحدة التحكم بالشحن مع مدخلات اللوحة، وشغّل العاكس بأحمال تمثيلية. تحقق من الفولتية تحت الحمل، وتأكد من عدم وجود تسخين غير طبيعي، وتأكد من أن الصمامات/قواطع الدائرة تنطلق بشكل مناسب عند الاختبار.

استخدم جهاز مراقبة البطارية المزود بتحويلة لتسجيل الأمبير-ساعة وحساب الأمبير-ساعة القابلة للاستخدام في العالم الحقيقي، وهذا سيثبت صحة افتراضاتك حول وقت التشغيل.

8. حالات الاستخدام وأفضل الممارسات

• نسخة احتياطية للطوارئ: حافظ على النظام في حالة شحن البطارية في حالة شحن 40-60% لإطالة عمرها الافتراضي إذا لم تكن قيد الاستخدام المنتظم.

• التخييم/المركبات المتنقلة: قم بتركيب الألواح على إطار مرن أو استخدم ألواحاً محمولة قابلة للطي؛ قم بتأمين الضميمة وحماية التوصيلات من الرطوبة.

• المشاريع المنزلية: استخدم ناقل التيار المستمر للأجهزة التي تعمل بجهد 12 فولت والعاكس لأحمال التيار المتردد المنخفضة إلى المتوسطة؛ تجنب تشغيل عناصر التسخين عالية المقاومة التي تسحب تياراً عالياً مستمراً.

افحص المحطات الطرفية بانتظام، وقم بتحديث البرنامج الثابت إذا كانت وحدة التحكم بالشحن لديك تدعمه، واستبدل المكونات التي يظهر عليها تلف حراري أو تآكل.

9. التكلفة مقابل القيمة والتفكير في دورة الحياة

وعادةً ما تكون المحطة التي تصنعها بنفسك أرخص وأكثر قابلية للخدمة من الوحدات التجارية المختومة، ولكن جودة الأجزاء مهمة. استثمر في عاكس ذي سمعة جيدة ووحدة تحكم MPPT وقم بتحديد حجم الصمامات والكابلات بشكل متحفظ. يوفر LiFePO4 المزيد من الدورات وتكلفة عمر افتراضي أقل من حمض الرصاص عندما تأخذ في الاعتبار فترات الاستبدال.

كلمة أخيرة

عملية اصنعها بنفسك بنفسك محطة الطاقة الشمسية يمنح الاستقلالية وقابلية النقل وقيمة التعلم. من خلال التصميم حول تقديرات الحمل الواقعية، واختيار وحدات بطارية LiFePO4 مثل RICHYE، وتنفيذ الصمامات المناسبة وتحديد حجم الكابلات، وبناء حاوية معيارية، يمكن للمبتدئين إنشاء نظام يمكن الاعتماد عليه مناسب للنسخ الاحتياطي في حالات الطوارئ والاستخدام خارج الشبكة والسفر. إذا كنت تأخذ الوقت الكافي للتخطيط الدقيق والتجميع الآمن، فستكون النتيجة حلاً مدمجاً وقابلاً للإصلاح سيخدمك لسنوات.