دليل أنظمة تخزين الطاقة الشمسية: كيفية اختيار الحل الأمثل للاستخدام المنزلي والتجاري والصناعي

ينبغي اختيار نظام تخزين الطاقة الشمسية بناءً على التطبيق، واستهلاك الطاقة، وهدف النسخ الاحتياطي، ومدخلات الطاقة الشمسية، وظروف الموقع. فالبطارية الأكبر ليست بالضرورة أفضل نظام. قد يحتاج المنزل إلى نظام احتياطي هادئ في المساء. وقد تحتاج الشقة إلى نظام صغير الحجم في الشرفة. وقد يحتاج المبنى التجاري إلى تقليل ذروة الاستهلاك. وقد يحتاج المصنع إلى إنتاج طاقة أعلى، وأنظمة أمان أكثر فعالية، وإدارة حرارية مستقرة.

بالنسبة للمشترين من الشركات، والمثبتين، والموزعين، وأصحاب المشاريع، يبدأ حل تخزين الطاقة المناسب بسؤال عملي واحد: ما المشكلة التي يجب أن يحلها النظام؟ بمجرد أن يتضح ذلك، يصبح من الأسهل مقارنة سعة البطارية، ونوع العاكس، وطريقة التبريد، والمراقبة، والتوسعة.

ما هو نظام تخزين الطاقة الشمسية؟

يقوم نظام تخزين الطاقة الشمسية بتخزين الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية، ويُطلقها عند الحاجة. في النظام النموذجي، تُنتج الألواح الشمسية تيارًا كهربائيًا مستمرًا (DC). يقوم العاكس بتحويل هذا التيار لاستخدامه في التطبيقات المنزلية أو التجارية. وتُخزن البطاريات الطاقة الفائضة لاستخدامها لاحقًا. قد تشمل الأنظمة الأكبر حجمًا أيضًا نظام تحويل الطاقة (PCS)، ونظام إدارة المباني (BMS)، ونظام إدارة الطاقة (EMS)، وأنظمة الحماية من الحرائق، وواجهات الاتصال، وأنظمة إدارة الحرارة.

يعمل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية القياسي بشكل أساسي عند توفر ضوء الشمس. ويُضيف نظام تخزين الطاقة بالبطاريات مزيدًا من المرونة، حيث يُغطي هذا النظام الاستخدام المسائي، والتشغيل الاحتياطي، والاستهلاك الذاتي، والتحكم في ذروة الطلب.

أصبحت أنظمة تخزين الطاقة الشمسية بالبطاريات شائعة في الشقق والمنازل والفنادق والمصانع والمزارع والمناطق الصناعية والمشاريع المرتبطة بشبكات المرافق. ويتطلب كل استخدام منها منطق تصميم مختلف.

ابدأ بسيناريو التطبيق

قبل مقارنة المنتجات، حدد بيئة التركيب والهدف الرئيسي من الطاقة. قد تستخدم كل من مجموعة الشرفة المدمجة والخزانة الجاهزة الطاقة الشمسية والبطاريات والمحولات، لكنها تحل مشاكل مختلفة.

استخدام الطاقة الشمسية في الشقق والشرفات

يواجه سكان الشقق عادةً صعوبة في الوصول إلى السطح، وقواعد مشتركة في المبنى، ومساحة تركيب محدودة. والهدف ليس استبدال الطاقة الكهربائية للمنزل بأكمله، بل أن يساهم نظام الطاقة الشمسية العملي في الشرفة في تعويض جزء من استهلاك الشبكة الكهربائية اليومي مع الحفاظ على سهولة التركيب.

في هذا التطبيق، تُعدّ المحولات الدقيقة، والألواح الشمسية المرنة، والأجهزة المثبتة على الدرابزين، وتتبع الإخراج أكثر أهمية من سعة البطارية الكبيرة. نظام الطاقة الشمسية المصغر الكامل من صنواي بقدرة 800 واط للشرفة يناسب هذا النظام استخدام الطاقة الشمسية في المساحات الصغيرة، ويتكون من 8 ألواح شمسية مرنة بقدرة 110 واط، ومحول طاقة صغير بقدرة 800 واط، وكابلات الطاقة الشمسية، ومثبتات اختيارية. وهو أكثر ملاءمة لتعويض الطاقة في الشقق السكنية منه للأحمال الاحتياطية الكبيرة.

المنازل وأنظمة الطاقة الشمسية الاحتياطية

بالنسبة للمستخدمين المنزليين، يتمثل الشاغل الرئيسي عادةً في توفير طاقة احتياطية أساسية وتحسين استخدام الطاقة الشمسية خلال النهار. يجب أن يتناسب نظام تخزين الطاقة المنزلي مع الإضاءة، والتبريد، وشبكة الواي فاي، وأجهزة الكمبيوتر، وأجهزة الأمن، والأجهزة المنزلية الصغيرة، وأحمال الراحة المختارة.

لا تحدد السعة وحدها الأداء. قد تبدو بطارية بسعة 5 أو 10 كيلوواط/ساعة بسيطة، لكن قيمتها الحقيقية تعتمد على الطاقة القابلة للاستخدام، والقدرة الإنتاجية المقدرة، والقدرة الإنتاجية القصوى، ووقت التحويل، ومدخلات الطاقة الشمسية، وتوافقها مع العاكس. إذا لم يستطع العاكس دعم الحمل، فلن تحل البطارية الأكبر المشكلة.

اختر الطاقة والسعة المناسبتين

من الأخطاء الشائعة في تحديد حجم النظام التركيز فقط على عدد الكيلوواط/ساعة. قد يساعد هذا في المقارنة التقريبية، ولكنه لا يُظهر الأداء الحقيقي للنظام.

تحدد الكيلوواط قدرة الإنتاج

تُشير سعة الطاقة بالكيلوواط إلى قدرة النظام على تشغيل الحمل المطلوب. في المنازل، قد يشمل ذلك الإضاءة، والثلاجات، وأجهزة التوجيه، وأجهزة الكمبيوتر. في المباني التجارية، قد يشمل ذلك المضخات، وأنظمة التبريد، وأنظمة التحكم بالدخول، وأجهزة الدفع، أو خزائن الخوادم. في المصانع، قد يشمل ذلك المحركات، والضواغط، وأنظمة التحكم، ومعدات الإنتاج.

إذا كان النظام يتمتع بسعة بطارية كافية ولكن طاقة العاكس أو وحدة تحويل الطاقة غير كافية، فقد لا يتمكن من تشغيل المعدات المطلوبة بأمان. وهذا الأمر بالغ الأهمية، خاصةً في المشاريع الصناعية حيث يمكن أن يكون تيار بدء التشغيل والتغيرات المفاجئة في الأحمال كبيرة.

تحدد كيلوواط ساعة وقت التشغيل

تحدد سعة الطاقة بالكيلوواط/ساعة المدة التي يمكن للنظام خلالها تشغيل الأحمال. صيغة مفيدة للبدء هي:

سعة البطارية المطلوبة = طاقة الحمل الحرج × ساعات التشغيل الاحتياطية ÷ النسبة المئوية للبطارية القابلة للاستخدام

هذا مجرد مرجع تخطيطي. يجب أن تأخذ المشاريع الحقيقية في الاعتبار أيضًا حدود التفريغ، وفقدان النظام، ودرجة الحرارة، وتقادم البطارية، ونمو الأحمال في المستقبل، وقدرة شحن الألواح الكهروضوئية.

قم بمطابقة نوع النظام مع حجم المشروع

بمجرد تحديد الحمل المستهدف، تأتي الخطوة التالية وهي تصميم بنية النظام. لا ينبغي تقييم أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية، ووحدات التخزين السكنية، وخزائن التخزين الصناعية والتجارية، ووحدات تخزين الطاقة المعبأة في حاويات، بنفس المعيار.

أنظمة مدمجة وسكنية

ينبغي أن تُعطي الأنظمة الصغيرة الأولوية للتركيب الآمن، ومرونة التركيب، وسهولة المراقبة، والتوافق مع العاكسات، والتصميم العملي للأنظمة الاحتياطية. تُعدّ العاكسات الدقيقة مناسبة لتصميمات الشرفات الصغيرة لأنها تُحوّل طاقة التيار المستمر بالقرب من جانب الوحدة وتدعم التركيبات الموزعة الأصغر حجمًا.

بالنسبة للمنازل، تُعدّ العواكس الهجينة أكثر عملية عند استخدام البطاريات. فهي قادرة على إدارة الطاقة الشمسية، وشحن البطاريات، والتفاعل مع الشبكة الكهربائية، والتحويل الاحتياطي في نظام واحد. غالبًا ما تُختار بطاريات LiFePO4 لتخزين الطاقة في المنازل نظرًا لقدرتها على تحمل دورات الشحن والتفريغ المتكررة والتشغيل المستقر.

الأنظمة التجارية والصناعية

يتطلب تخزين الطاقة في قطاعي الصناعة والبنية التحتية تحكمًا أقوى على مستوى النظام. يجب أن تتضمن الخزانة التجارية وحدات بطاريات، ونظام تحويل الطاقة، ونظام إدارة الطاقة، ونظام إدارة البطارية، وأنظمة اتصال، وحماية، وإدارة حرارية. كما تحتاج الأنظمة الخارجية إلى حماية للهيكل، وأنظمة أمان من الحرائق، ومقاومة للرطوبة، وإمكانية الوصول للصيانة.

بالنسبة للمشاريع التجارية والصناعية متوسطة الحجم، فإن صنواي 100 كيلوواط 261 كيلوواط ساعة تخزين الطاقة يُعدّ هذا مثالًا مناسبًا. فهو يستخدم تقنية بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، ونظام تبريد سائل ذكي، وبنية PCS معيارية، وأنظمة تحكم EMS وBMS، ونظام حماية من الحرائق، وخزانة خارجية حاصلة على تصنيف IP55. تبلغ سعة بطاريته 261 كيلوواط/ساعة، مع قدرة كهروضوئية مُصنّفة 100 كيلوواط وقدرة تيار متردد مُصنّفة 125 كيلوواط. وهذا يجعله مناسبًا لتقليل ذروة الطلب، والاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، ودعم طاقة مستقر للقطاعات التجارية والصناعية.

بالنسبة للمجمعات الصناعية الكبيرة، ومحطات الطاقة، والمواقع المرتبطة بالمرافق، أو المشاريع التجارية ذات السعة العالية، تتغير أحجام الأنظمة. نظام تخزين الطاقة SUNWAY بقدرة 1 ميجاواط وسعة 2 ميجاواط ساعة مبرد بالسوائل يدمج هذا النظام بطاريات تخزين، ونظام تحويل الطاقة، وتوزيع الطاقة، والتحكم في درجة الحرارة، والحماية من الحرائق، وأنظمة المراقبة والاتصالات، وحجرة بطاريات مبردة بالسوائل، كل ذلك داخل هيكل حاوية مصنف بمعيار IP54. تبلغ قدرته المقدرة 1000 كيلوواط، وقدرته القصوى 1100 كيلوواط، بسعة بطارية 261 كيلوواط ساعة موزعة على 8 مجموعات بطاريات. صُمم هذا النوع من الأنظمة لتقليل ذروة الطلب، والاستجابة لجانب الطلب، وتوفير الطاقة الاحتياطية، ودمج الطاقة المتجددة في الشبكة.

فحص التركيب الكيميائي للبطارية، وتصميم العاكس، والمراقبة

تؤثر التركيبة الكيميائية للبطاريات على السلامة، وعمر الدورة، والوزن، والصيانة، والتكلفة على المدى الطويل. قد تظل بطاريات الرصاص الحمضية مناسبة للتطبيقات الخفيفة أو ذات الميزانية المحدودة، لكن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) أصبحت شائعة في تصميم أنظمة تخزين الطاقة الشمسية الحديثة لأنها تدعم دورات الشحن والتفريغ المتكررة والتشغيل المستقر.

يُعد العاكس أو نظام تحويل الطاقة بنفس القدر من الأهمية. تناسب العواكس الصغيرة أنظمة الشرفات، وتناسب العواكس الهجينة أنظمة الطاقة الشمسية الاحتياطية المنزلية، وتناسب معدات نظام تحويل الطاقة أنظمة التخزين التجارية أو الصناعية.

لا ينبغي اعتبار المراقبة أمراً اختيارياً في مشاريع الأعمال بين الشركات. تساعد أنظمة إدارة الطاقة ومنصات الحوسبة السحابية في مراجعة تدفق الطاقة، والإنذارات، واستراتيجية التشغيل، واحتياجات الصيانة.

يرجى مراجعة شروط التركيب قبل الشراء

قد لا يتناسب نظامٌ يبدو مناسبًا نظريًا مع الموقع إذا تم تجاهل تفاصيل التركيب. ينبغي على مشتري المنازل مراجعة مساحة الجدران، والتهوية، ومسارات الكابلات، والحماية الداخلية أو الخارجية، وموقع العاكس. أما مستخدمو الشقق، فعليهم التحقق من متانة الدرابزين، وعدد ساعات سطوع الشمس، والتعرض للرياح، وقوانين الطاقة الشمسية المحلية.

يحتاج المشترون التجاريون والصناعيون إلى قائمة متطلبات أوسع. تتطلب الخزائن الخارجية تصنيف حماية، ونطاق درجة حرارة، وتحمل الرطوبة، والتحكم في الضوضاء، وحدود الارتفاع، والحماية من الحرائق، ومساحة للصيانة، وإمكانية الوصول إلى الاتصالات.

هنا تبرز أهمية تجربة النظام. صنواي تُغطي خدمات الشركة مجالاتٍ متعددة تشمل الألواح الشمسية، ومحولات الطاقة الشمسية، وبطاريات تخزين الطاقة، وأنظمة الطاقة المتصلة بالشبكة، وأنظمة الطاقة المنفصلة عن الشبكة، والأنظمة الهجينة، وأنظمة التركيب، وحلول تخزين الطاقة الكهروضوئية. وتُتيح خبرة الشركة إمكانية تصميم أنظمة مُلائمة لسيناريوهات مُتعددة بدلاً من الاقتصار على منتج واحد.

تجنب أخطاء الاختيار الشائعة

الخطأ الأول هو اختيار البطارية بناءً على حجمها فقط. فالبطارية الكبيرة بدون العاكس المناسب، أو نظام تحويل الطاقة، أو مدخل الطاقة الشمسية الكهروضوئية، قد لا تحقق النتيجة المرجوة.

الخطأ الثاني هو التعامل مع جميع حلول تخزين الطاقة على أنها من نفس النوع. فالطاقة الشمسية للشقق، والطاقة الاحتياطية المنزلية، وتقليل ذروة الطلب التجاري، وإدارة الطاقة الصناعية، كلها تتطلب أولويات تصميم مختلفة.

الخطأ الثالث هو تجاهل النمو المستقبلي. قد يُضاف إلى المبنى شواحن للسيارات الكهربائية، ومعدات تبريد جديدة، وخطوط إنتاج إضافية، أو منظومة طاقة شمسية أكبر. لذا، ينبغي أن يتيح نظام تخزين الطاقة بالبطاريات الجيد مجالاً للتوسع، وتحديثات المراقبة، وسهولة الوصول للصيانة.

قائمة التحقق النهائية قبل اختيار النظام

قبل طلب تصميم النظام، قم بإعداد نوع المشروع، والاستخدام اليومي للكهرباء، وذروة الحمل، وقائمة الأحمال الحرجة، ووقت النسخ الاحتياطي المطلوب، وسعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وجهد الشبكة، ونوع الطور، وبيئة التركيب، وقواعد السلامة المحلية، وخطة التوسع.

تساعد هذه التفاصيل المهندسين على اختيار النظام الأمثل للموقع الفعلي. قد تحتاج شقة صغيرة إلى ألواح شمسية مدمجة للشرفة فقط. وقد يحتاج منزل إلى نظام احتياطي معياري. وقد يحتاج مبنى تجاري إلى نظام لتخفيف ذروة الطلب على الطاقة وطاقة احتياطية. وقد يحتاج مصنع إلى نظام تبريد سائل، ونظام تحكم معياري، وأنظمة أمان أكثر فعالية.

تتحقق أفضل النتائج من خلال مطابقة النظام مع التطبيق، وليس فرض نموذج واحد على كل مشروع. إذا كان مشروعك يتعلق بأنظمة الطاقة الاحتياطية المنزلية، أو الطاقة الشمسية للشقق، أو إدارة الطاقة التجارية، أو التخزين الصناعي، شارك بيانات حمولتك مع فريق خدمة العملاء لدينا ويمكننا مساعدتك في مراجعة التكوين المناسب لموقعك.

التعليمات

س: ما هو حجم نظام تخزين الطاقة الشمسية الذي أحتاجه؟

ج: يعتمد الحجم المناسب على الأحمال الحرجة، وساعات النسخ الاحتياطي، وسعة الألواح الشمسية الكهروضوئية، ونسبة البطارية القابلة للاستخدام، ومخرج العاكس أو وحدة تحويل الطاقة. قد يحتاج النظام السكني إلى النسخ الاحتياطي الأساسي فقط، بينما قد يحتاج موقع تجاري أو صناعي إلى قدرة خرج أعلى بالكيلوواط لتخفيف ذروة الأحمال ودعم المعدات.

س: هل يختلف نظام البطاريات المنزلي عن نظام تخزين الطاقة التجاري؟

ج: نعم. عادةً ما يركز نظام المنزل على الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية وتوفير الطاقة الاحتياطية للأحمال الأساسية. أما نظام تخزين الطاقة التجاري، فغالباً ما يحتاج إلى تقليل ذروة الطلب، ودعم الطاقة ثلاثية الأطوار، والمراقبة عن بُعد، وضوابط السلامة، وتخطيط تركيب أكثر دقة.

س: متى يجب عليّ اختيار نظام تخزين الطاقة المبرد بالسوائل؟

ج: يُعد نظام تخزين الطاقة المبرد بالسوائل أكثر ملاءمة للمشاريع التجارية والصناعية التي تتطلب دورات شحن وتفريغ متكررة، وأحمالاً عالية، وتركيباً خارجياً، أو متطلبات تحكم حراري أكثر دقة. وهو مفيد بشكل خاص عندما يكون استقرار البطارية على المدى الطويل وتشغيلها المستقر من أهم أولويات المشروع.