يُعدّ دمج الألواح الشمسية في منزلك طريقةً ممتازةً لتوفير المال مع تقليل بصمتك البيئية. سنتناول اليوم بالتفصيل عمل أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة، ونرى لماذا تُعد أكثر فعاليةً من أنواع أخرى من الألواح الشمسية.
كيف يختلف نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة عن أنظمة الطاقة الشمسية الأخرى؟
أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة هي أكثر تعقيدًا قليلًا من الأنظمة الشمسية العاديةلكن هذا التعقيد يُمكّنها من أداء مهام أكبر بكثير. معظم من يُنشئون أنظمة طاقة شمسية مستقلة عن الشبكة يرغبون في استخدامها لتلبية جميع احتياجاتهم من الطاقة. هذا يعني أنهم سيكونون مستقلين تمامًا عن الشبكة. ونتيجةً لذلك، يُمكن العثور على العديد من هذه الأنظمة في مناطق أكثر عزلة حيث يصعب الوصول إلى الطاقة.
إذن، ما هي مراحل عمل نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة؟ كما هو الحال في الأنظمة التقليدية، تمتص الألواح ضوء الشمس وتنقله إلى عاكس، الذي يحول الطاقة إلى كهرباء. وأخيرًا، تُرسل الطاقة إلى عاكس بطارية، حيث تُخزن الطاقة لحين الحاجة إليها. كما ترى، هناك العديد من الأجزاء المتحركة. بعد ذلك، لنتعرف على مبدأ عمل نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة.
ما هو مبدأ عمل نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة؟
وفقًا لمبدأ عمل نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة، فإن نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة ليس متصل بشبكة الطاقةبدلاً من ذلك، تُخزَّن الطاقة المُنتَجة من أشعة الشمس خلال النهار في بطاريات. يُعدّ هذا النهج فعالاً للمساكن التي لا تصلها كهرباء الشبكة، وبالتالي فهي مكتفية ذاتياً تماماً. تُستخدم الطاقة المُخزَّنة في البطاريات من قِبل المساكن ليلاً وفي الأوقات التي لا تستطيع فيها الألواح الشمسية توليد الكمية المطلوبة من الكهرباء.
نظرًا لعدم وجود نظام قياسي أو نموذجي خارج الشبكة، فإن هذا النوع من النظام الشمسي مصمم عادةً لتلبية احتياجات المنزل من الكهرباء.
الخطوة الثالثة: مركز الطاقة هو المكان يتم تحويل الأشعة الشمسية إلى كهرباء للاستخدام أو التخزين في البطاريات. ونتيجةً لذلك، يتحكم هذا المحور في تدفق الكهرباء.
الخطوة الثالثة: البطاريات هي جزء مهم من هذا النظام لأنها تخزين أي كهرباء زائدة يتم استخدامها بعد ذلك عندما لا تنتج الألواح الشمسية الكهرباء لأي سبب من الأسباب.
الخطوة الثالثة: يمكنك أيضًا استخدام مولد احتياطي لتوفير الطاقة اللازمة لإعادة شحن البطاريات إذا استمر سوء الأحوال الجوية أو الطلب الأقصى لفترة طويلة من الزمن.
الخطوة الثالثة: لأن هذا النظام متوافق مع النظام الحالي، لا توجد تعديلات على الأسلاك أو المعدات الأخرى الكهرباء المُولَّدة ستُشغِّل جميع أجهزتك المنزلية. ستُزوِّد لوحة توزيع الكهرباء الرئيسية منزلك بهذه الكهرباء.
اقرأ أيضا: كيفية عمل الألواح الشمسية خطوة بخطوة
ما هي البطارية خارج الشبكة بالضبط؟
عندما تفكر في بطارية الطاقة الشمسية، قد تتخيل شيئًا أشبه ببطارية سيارة معدلة. ومع ذلك، فهي أكبر بكثير من بطارية السيارة العادية. وتُستخدم عادةً في أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة.
بطارية خارج الشبكة، تُعرف غالبًا باسم البطارية الشمسية، هي في الأساس بطارية كبيرة ذات دورة عميقةتتوفر بأحجام متنوعة. بعضها صغير، والبعض الآخر ضخم للغاية. قبل شراء بطارية شمسية، تأكد من أنها كبيرة بما يكفي لتشغيل ما تريد، ولديها القدرة على تشغيل منزلك. ثانيًا، تأكد من أنها عالية الجودة وتدوم طويلًا. قد تكون بطاريات الطاقة الشمسية باهظة الثمن، ولا ترغب في شرائها باستمرار. بعد ذلك، دعونا نلقي نظرة على مكونات أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة.
اقرأ أيضا: كيفية استخدام الألواح الشمسية مباشرة بدون بطارية؟
ما هي مكونات نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة؟
معظم مكونات نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة المقترنة بالتيار المستمر هي الألواح الشمسية، ووحدات التحكم في الشحن، والعاكسات، وبنوك البطارياتهناك الكثير مما قد يدخل في إنشاء نظام الطاقة الشمسية، ولكن هذه هي المكونات الأساسية الأربعة التي سيتم تناولها في هذه التدوينة.
1. الألواح الشمسية وتركيبها
الألواح الشمسية هي المكون الأكثر وضوحًا في تركيب الطاقة الشمسية خارج الشبكةتُعدّ الألواح الشمسية التي تحتوي على 60، 72، 120، 132، أو 144 خلية حاليًا الأكثر فعالية من حيث التكلفة. الخلايا الشمسية هي المربعات الصغيرة التي تُشكّل اللوحة الكاملة. تُعدّ الألواح أحادية البلورة الآن المعيار الصناعي في معظم الأنظمة.
لماذا تختار ألواح أحادية البلورة فوق ألواح متعددة البلوراتيعتمد الأمر برمته على التوافر والسعر. نظرًا لانتقال الصناعة إلى إنتاج وحدات أحادية البلورية اقتصادية، تُعدّ الألواح أحادية البلورية الأكثر استخدامًا في أنظمة الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة. كانت الألواح متعددة البلورات تتمتّع بميزة في بداياتها، إذ كانت أقل تكلفة في التصنيع. ومع ازدياد شيوع الألواح أحادية البلورية وكفاءتها واقتصادها، لم تعد هناك حاجة ملحة لاستخدام الألواح متعددة البلورات.
تركيب وحدة الطاقة الشمسية
هناك ثلاث طرق رئيسية لتركيب الوحدات الشمسية، ويتم تحديد الاختيار عادة حسب التطبيق أو مساحة التركيب المتاحة:
- تركيب السقف: تركيب مجموعة من الألواح الشمسية على سطح المنزل أو المبنى.
- تركيب القطب: ويتضمن ذلك تركيب مجموعة الطاقة الشمسية على عمود مثبت بالخرسانة في الأرض.
- التركيب الأرضي: لمزيد من الاستقرار، قم بتركيب مجموعة الألواح الشمسية على أرصفة خرسانية أقرب إلى الأرض
انظر أيضا: دليل تسقيف الألواح الشمسية
2. مدير الرسوم
استخدم متحكم الشحن يتحكم في مرور الكهرباء من الألواح الشمسية إلى البطارية. تضمن وحدات التحكم في الشحن شحن البطاريات بشكل صحيح وعدم شحنها بشكل زائد، وهو أمر بالغ الأهمية لإطالة عمر مجموعة البطاريات. يُعد نظاما MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) وPWM الشكلان الرئيسيان لوحدات التحكم في الشحن (نبض التحوير العرض).
- أجهزة التحكم بالشحن MPPT تختلف في أن جهد الدخل من الألواح الشمسية يجب أن يكون 30٪ أكثر من جهد البطارية.
- أجهزة التحكم بالشحن PWM استخدم تعديل النبضات للتحكم في سرعة توفير الطاقة من الألواح الشمسية إلى البطاريات.
3. العاكس
العاكس هو العنصر التالي في بنية نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة. العاكس في جميع أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة تقريبًا هو عاكس يعمل بالبطارية. وظيفة العاكس هي تحويل طاقة التيار المستمر المخزنة في مجموعة البطاريات إلى طاقة تيار متردد قابلة للاستخدام ونقلها إلى أحمالك بنفس طريقة توصيلها بمقبس التيار المتردد في منزلك. تتوفر العاكسات بأحجام متنوعة تستوعب أحمالًا صغيرة أو كبيرة، حسب الأحمال غير المتصلة بالشبكة المطلوبة. ومن العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها قدرة العاكس على تحمل جميع الأحمال التي تعمل في النظام في نفس الوقت.
4. البطاريات
مجموعة البطاريات هي آخر مكون رئيسي في النظام الشمسي، وهي من أهم وأغلى المكونات. هناك نوعان شائعان من كيمياء البطاريات في صناعة الطاقة الشمسية:
- بطاريات الليثيوم: تتكون كيمياء معظم بطاريات الليثيوم المستخدمة في صناعة الطاقة الشمسية من فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4).
- بطاريات الرصاص الحمضية: البطاريات الرصاصية الحمضية المغمورة وبطاريات AGM المختومة هما النوعان الرئيسيان من بطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة في الطاقة الشمسية.
اقرأ أيضا: البطارية القلوية مقابل بطارية الليثيوم - أيهما أفضل؟
هل يمكن للطاقة الشمسية خارج الشبكة تشغيل التيار المتردد؟
تكييف الهواء بالطاقة الشمسية تقنية مبتكرة تُمكّنك من الاستمتاع بجوّ بارد في الصيف مع تقليل نفقات الطاقة والبصمة الكربونية. وقد أدّت التطورات الكبيرة في مجال تكييف الهواء وتكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية إلى توافر مجموعة أوسع من مكيفات الهواء التي تعمل بالطاقة الشمسية وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. أما بالنسبة لمكيفات الهواء بالطاقة الشمسية، فهناك خياران.
- يمكنك الحصول على مكيف هواء يعمل بالطاقة الشمسية.
- يمكنك تحويل حمل التيار المتردد الحالي لديك إلى أنظمة الطاقة الشمسية.
في كثير من الحالات، يمتلك العملاء مكيف هواء مُركّبًا في منازلهم، لذا كل ما عليهم فعله هو تحويل الأحمال إلى الطاقة الشمسية. لذا، إذا كنت تتساءل عن إمكانية تشغيل الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة الكهربائية لتكييف الهواء، فالإجابة ببساطة هي: يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة وخارجها تشغيل مكيفات الهواء.
الفرق الجوهري بين حلول الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة وغير المتصلة بها هو أن أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة تسمح لك باستخدام أجهزتك حتى لو لم يكن نظام الطاقة الشمسية يعمل بشكل صحيح. الطاقة الإضافية التي يحتاجها من الشبكة، بينما لا تفعل الأنظمة غير المتصلة بالشبكة ذلك لأنها تعتمد كليًا على مجموعة البطاريات. إذا كنت تستخدم نظامًا متصلًا بالشبكة للتعامل مع أحمال كبيرة، فتأكد من وجود محولات KVA تثبيت.
إذا كان متوسط الطلب على مكيف الهواء لديك أكبر من المعتاد، مثل إذا كان لديك العديد من وحدات تكييف الهواء في منزلك، فمن الجيد أيضًا إضافة المزيد من الألواح الشمسية ذات تصنيف كيلوواط أعلى.
