أخبار
لماذا الاستثمار في بطاريات المنازل لتخزين الطاقة الشمسية؟
هل تفكر في تركيب نظام بطاريات منزلي؟ هناك عدة أسباب وجيهة لذلك. لنستعرض أهم فوائده:
تعظيم استخدام الطاقة الشمسية حتى في الليل:تتيح لك بطاريات المنزل تخزين الطاقة الشمسية المولدة خلال النهار لاستخدامها في الليل، مما يقلل من اعتمادك على الشبكة ويخفض فواتير الكهرباء الخاصة بك.
الاستفادة من التسعير المتغيرمع تزايد شيوع تسعير الكهرباء حسب وقت الاستخدام، قد ترتفع أسعار الكهرباء خلال فترات ذروة الطلب (عادةً في المساء). تتيح لك بطاريات المنازل تخزين الطاقة عندما تكون أرخص واستخدامها عندما تكون الأسعار أعلى.
الطاقة الاحتياطية أثناء الانقطاعات:يمكن أن توفر بطاريات المنزل طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، مما يضمن استمرار تشغيل الأنظمة الحيوية في منزلك بالطاقة الشمسية المخزنة.
كيف تعمل البطاريات المنزلية؟
تعمل البطاريات المنزلية باستخدام آليات كهروكيميائية لتخزين الطاقة. تخيلها كشطيرة طاقة. من جهة، يوجد الأنود، ومن جهة أخرى الكاثود، وبينهما مادة إلكتروليتية، مفصولة بمادة عازلة.
- الأنودمشحونة سلبًا، مثل العمة الغاضبة التي تدعى العمة أنيت.
- الكاثودمشحونة إيجابيا، مثل القطة الودودة.
- الإلكتروناتيتجمعون عند الأنود ويريدون الوصول إلى الكاثود المشحون إيجابيا، ولكن الإلكتروليت يمنعهم من العبور مباشرة.
من خلال ربط الأنود والكاثود بموصل، يمكن للإلكترونات أن تتدفق من خلاله، مما يؤدي إلى توليد الكهرباء.
في البطاريات القابلة لإعادة الشحن، يسمح مصدر الطاقة الخارجي للتيار بالانعكاس، مما يؤدي إلى تخزين الطاقة لاستخدامها لاحقًا.
تتميز بطاريات الليثيوم أيون المنزلية الحديثة بتكوينات متنوعة للألواح الموجبة والسالبة والفاصل، وعادةً ما تكون مصممة على شكل لفافة داخل أسطوانة معدنية تُعرف بالخلية. يمكن أن يحتوي نظام تخزين الطاقة المنزلي على آلاف من هذه الخلايا الأسطوانية.
القدرة مقابل الطاقة: شرح الكيلوواط والكيلوواط/ساعة
لفهم البطاريات المنزلية (سواء كانت ليثيوم أو نيكل-حديد أو غير ذلك)، تخيل أن الماء يتدفق عبر الأنابيب إلى حاوية:
- الطاقة (كيلوواط)يتوافق مع سرعة تدفق المياه في الأنابيب.
- الطاقة (كيلوواط ساعة)يمثل كمية المياه التي يمكن للحاوية أن تحتويها.
إن فهم الفرق بين القدرة والطاقة أمر بالغ الأهمية. فهو قد يؤثر على اختيارك بين بطارية منزلية فعالة وأخرى أقل ملاءمة.
اختيار البطارية الشمسية المناسبة
تتوفر العديد من البطاريات الشمسية، كل منها توفر توازنًا محددًا بين إنتاج الطاقة وتخزين الطاقة.
توفر معظم بطاريات الطاقة الشمسية طاقة قصوى مستمرة تتراوح بين 4 و5 كيلوواط. على سبيل المثال، يبلغ أقصى خرج لبطارية Pylontech US5000 5 كيلوواط. إذا كنت بحاجة إلى 10 كيلوواط، فستحتاج إلى بطارية ثانية.
معرفة احتياجات منزلك من الطاقة والكهرباء أمرٌ أساسي قبل اختيار البطارية. على سبيل المثال، إذا كانت بطارية الطاقة الشمسية لديك تُوفر 3 كيلوواط فقط، بينما يحتاج منزلك إلى 5 كيلوواط، فستحتاج إلى تكملة الطاقة من الشبكة. في حالتي، تتطلب الساونا الفنلندية في منزلي 7 كيلوواط، وهو ما لا يُمكن تشغيله ببطارية Pylontech US5000 واحدة، لأنها تُوفر 5 كيلوواط فقط. لذا، لا حاجة للساونا أثناء انقطاع التيار الكهربائي!
أنواع تقنيات البطاريات المنزلية: النيكل والحديد، الليثيوم، أو غيرها؟
قبل عام ٢٠١٥، كان تركيب نظام تخزين الطاقة يعني غالبًا العيش بعيدًا عن الشبكة في مناطق نائية، مع شيوع تقنية الرصاص الحمضي. تطلبت هذه الحلول بنوكًا كبيرة من البطاريات، غالبًا في مساحة منفصلة، وصيانة مستمرة.
مع ظهور تكنولوجيا الليثيوم، اكتسبت أنظمة التخزين السكنية شعبية كبيرة بسبب العديد من المزايا:
- قدرة أفضل:من حيث قوة الإخراج وعمق التفريغ.
- صيانة منخفضة:لا يحتاج إلى صيانة تقريبًا.
- الضمانات الممتدة:ضمانات أطول للأداء.
- فعالة من حيث التكلفة:أسعار جذابة.
- حجم صغير:أكثر إحكاما وأقل حجما.
في الوقت الحالي، يعتمد جزء كبير من بطاريات الطاقة الشمسية المنزلية على تقنية الليثيوم، مع وجود اختلافين رئيسيين:
- النيكل والمنجنيز والكوبالت (NMC):تستخدم في منتجات مثل بطاريات Tesla Powerwall أو Tesvolt.
- فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4):معروفة بالسلامة وطول العمر.
على الرغم من مزايا بطاريات LiFePO4 وNMC الليثيوم أيون، فإن بطاريات النيكل والحديد والتيتانات الليثيوم تتفوق في المتانة وعمر دورة الحياة المحتمل.
دمج بطاريات المنزل مع نظام الطاقة الشمسية الخاص بك: اقتران التيار المتردد أم اقتران التيار المستمر؟
تُولّد الألواح الشمسية الكهرباء بتيار مستمر (DC)، بينما تستخدم الأجهزة المنزلية التيار المتردد (AC). تُحوّل محولات الطاقة الشمسية التيار المستمر من الألواح إلى تيار متردد للاستخدام المنزلي. أما البطاريات، فتُشحن وتُفرّغ بتيار مستمر. إذًا، كيف يُمكنك دمج بطارية منزلية في نظامك الشمسي؟
تقنيتان رئيسيتان:
- اقتران التيار المستمرتستخدم هذه الطريقة "عاكسًا هجينًا" واحدًا لإدارة كلٍّ من الألواح الشمسية والبطاريات. العاكس:
- يقوم بتحويل التيار المستمر من النظام الشمسي إلى تيار مستمر مناسب لشحن البطارية.
- يقوم بتحويل خرج التيار المستمر من البطارية والألواح الشمسية إلى 230 فولت تيار متردد للاستخدام المنزلي.
- يقوم بتحويل 230 فولت تيار متردد من الشبكة إلى تيار مستمر لشحن البطارية إذا لزم الأمر.
عادةً ما تدمج العاكسات الهجينة وظيفتي إدارة الطاقة الشمسية (MPPT) وإدارة البطارية. ومن الأمثلة على ذلكنظام تخزين الطاقة الشمسية OKEPS الكل في واحد.
- اقتران التيار المترددفي هذه الحالة، يقوم عاكس طاقة البطارية (مثل Victron Multiplus) بتحويل الطاقة من الألواح الشمسية إلى خرج العاكس الشمسي لشحن البطارية. هذا يضيف خطوة إضافية: خلال النهار، يتم استهلاك الطاقة ذاتيًا مباشرةً عند خرج العاكس الشمسي، ولا يُعاد سوى فائض الطاقة إلى البطارية للاستخدام الليلي.
إيجابيات وسلبيات كل هندسة معمارية
مزايا اقتران التيار المستمر:
- خطوات وسيطة أقل = نفايات أقل = كفاءة أعلى.
عيوب اقتران التيار المستمر:
- غالبًا ما تُصمَّم البطاريات للعمل مع عاكسات هجينة مُحدَّدة، والتي قد لا تكون متوافقة مع ابتكارات التخزين المستقبلية. إذا كنتَ تشتري نظام طاقة شمسية وتخزينًا معًا، فلن تُشكّل هذه مشكلة.
مزايا اقتران التيار المتردد:
- بغض النظر عن العاكس الشمسي، يمكنك إضافة بطارية مقترنة بالتيار المتردد إلى أي نظام شمسي موجود.
عيوب اقتران التيار المتردد:
- يمكن أن تؤدي الخطوات الإضافية (DC->AC->DC) إلى انخفاض الكفاءة قليلاً.
- يتطلب الالتزام بقواعد الحجم، على سبيل المثال، إذا كان لديك نظام لوحة شمسية بقوة 5 كيلو وات، فستحتاج إلى عاكس بطارية بنفس الطاقة على الأقل للامتثال لنسبة الحجم 1:1.
بالاستثمار في نظام بطاريات منزلي، يمكنك تعظيم استخدامك للطاقة الشمسية، والاستفادة من التسعير المتغير، وضمان طاقة احتياطية في حالات انقطاع التيار. سيساعدك فهم التقنيات والتكوينات المختلفة على اختيار الخيار الأمثل لاحتياجاتك.
لمزيد من المعلومات، راجع هذه الموارد:
- نظام تخزين الطاقة الشمسية الكل في واحد
- نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية 220 فولت
- نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية 380 فولت
الأسئلة الشائعة
ما هي فوائد البطاريات المنزلية لتخزين الطاقة الشمسية؟تعمل البطاريات المنزلية على تعظيم استخدام الطاقة الشمسية، وتقليل الاعتماد على الشبكة، والاستفادة من التسعير المتغير، وتوفير الطاقة الاحتياطية أثناء الانقطاعات.
كيف تعمل البطاريات المنزلية؟تستخدم البطاريات المنزلية آليات كهروكيميائية لتخزين الطاقة، مع تدفق الإلكترونات من الأنود المشحون سلبًا إلى الكاثود المشحون إيجابيًا من خلال موصل.
ما هو الفرق بين كيلوواط و كيلوواط ساعة؟يقيس الكيلو وات القدرة (معدل تدفق الطاقة)، بينما يقيس الكيلو وات الطاقة (إجمالي كمية الطاقة المخزنة أو المستخدمة).
ما هي أفضل تقنية للبطاريات المنزلية؟تُعدّ بطاريات أيونات الليثيوم، وخاصةً بطاريات نيكل منغنيز كوبالت (NMC) وفوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4)، شائعة الاستخدام في المنازل نظرًا لكفاءتها وسهولة صيانتها وحجمها الصغير. كما تُعدّ بطاريات النيكل والحديد والتيتانات الليثيوم خيارات متينة.
كيف تقوم بدمج بطاريات المنزل مع نظام الطاقة الشمسية؟يمكن دمج بطاريات المنازل باستخدام وصلة تيار مستمر (مع عاكس هجين) أو وصلة تيار متردد (مع عاكس بطارية منفصل). لكل طريقة مزاياها وعيوبها من حيث الكفاءة والتوافق.