نظام تخزين الإضاءة المنزلية 2.0
1. المكونات الأساسية: ثلاثة مكونات رئيسية تعمل معًا
يتكون نظام تخزين الطاقة المنزلية بشكل رئيسي من ثلاثة مكونات أساسية: وحدات الطاقة الكهروضوئية، وبطاريات تخزين الطاقة، والعاكسات (بما في ذلك وحدات التحكم). يمكن أيضًا ربط بعض الأنظمة بعدادات ذكية أو تطبيقات لإدارة الطاقة.
الألواح الكهروضوئية: تُركّب عادةً على أسطح المنازل أو شرفاتها أو أفنية منازلها، حيث تمتص الطاقة الشمسية وتحولها إلى تيار مستمر، ما يُشكّل مصدرًا للطاقة الكهربائية للنظام. المنتجات الرئيسية هي ألواح السيليكون أحادي البلورة أو متعدد البلورات، بعمر افتراضي يصل إلى 25-30 عامًا، وتعتمد مساحتها على احتياجات المنزل من الكهرباء (عادةً ما تكفي مساحة 10-30 مترًا مربعًا لتلبية الاحتياجات الأساسية من الكهرباء).
بطارية تخزين الطاقة: تخزن فائض الكهرباء المولدة من الألواح الكهروضوئية، مما يُجنّب مشكلة توليد الكهرباء فورًا وهدرها في حال عدم استخدامها، وتُستخدم كمصدر طاقة احتياطي في حال انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة. النوع الشائع هو بطاريات الليثيوم (مثل فوسفات حديد الليثيوم)، التي تتميز بسلامة عالية وعمر افتراضي طويل (حوالي 1000-3000 دورة شحن وتفريغ). يمكن اختيار السعة وفقًا لاحتياجات المنزل (عادةً 5-20 كيلوواط/ساعة، تكفي لمدة يوم إلى ثلاثة أيام من الكهرباء الطارئة).
العاكس: هو الجهاز العصبي المركزي للنظام، وهو المسؤول عن تحويل التيار المستمر الناتج عن الوحدات الكهروضوئية إلى تيار متناوب صالح للاستخدام المنزلي (220 فولت)، مع التحكم في توزيع الطاقة الكهربائية - إعطاء الأولوية لاستخدام الأحمال المنزلية، وتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة في البطاريات، واختيار المبيعات المتصلة بالشبكة بعد شحن البطاريات بالكامل (وفقًا للسياسات المحلية)؛ عندما يتم قطع شبكة الطاقة، فإنه يتحول تلقائيًا إلى وضع الشبكة "off ويتم تشغيله بواسطة البطاريات.
2. مبدأ العمل: ثلاثة أوضاع تشغيل تتكيف مع السيناريوهات المختلفة
تنقسم أنظمة تخزين الطاقة الشمسية المنزلية بشكل أساسي إلى وضع متصل بالشبكة، ووضع خارج الشبكة، ووضع هجين بين الشبكة/خارج الشبكة بناءً على ما إذا كانت متصلة بشبكة الطاقة وعلاقة العرض والطلب على الطاقة، وهي مناسبة لسيناريوهات استهلاك الكهرباء المختلفة في المنازل.
وضع التوصيل بالشبكة (الرئيسي): يتصل النظام بالشبكة الكهربائية العامة، وخلال النهار، تُعطى الأولوية للوحدات الكهروضوئية للاستخدام المنزلي. يمكن تخزين فائض الكهرباء في بطاريات أو توصيله مباشرةً بالشبكة (بعض المناطق تدعم الاستخدام الذاتي، وتوصيل فائض الكهرباء بالشبكة، والاستفادة من دعم أسعار الكهرباء). عندما يكون توليد الطاقة الكهروضوئية غير كافٍ ليلاً أو في الأيام الغائمة، ينتقل النظام تلقائيًا إلى مصدر طاقة الشبكة، ويمكن للبطارية اختيار التفريغ أو التكميل حسب الطلب.
وضع خارج الشبكة (مُخصص): هذا النظام غير مُتصل بالشبكة، ويعتمد كليًا على الوحدات الكهروضوئية لتوليد الطاقة وتخزينها في البطاريات. وهو مُناسب للمناطق النائية غير المُغطاة بالشبكة، مثل المنازل والفيلات الريفية ذاتية البناء. يتطلب النظام بطاريات ووحدات كهروضوئية ذات سعة أكبر لضمان استقرار إمدادات الطاقة.
الوضع الهجين (موصى به): يجمع هذا الوضع بين مزايا الاتصال بالشبكة والتشغيل المستقل. عادةً ما يعمل النظام في وضع الاتصال بالشبكة. في حالة انقطاع التيار الكهربائي، ينتقل النظام إلى وضع التشغيل المستقل في غضون ميلي ثانية، ويعمل بالبطاريات لضمان التشغيل المتواصل للأحمال الحرجة، مثل الثلاجات ومكيفات الهواء والإضاءة (مثل المعدات الطبية والمنازل الذكية). وهو مناسب بشكل خاص للمنازل ذات الطلب المرتفع على الكهرباء أو التي تتطلب استقرارًا في إمدادات الطاقة (مثل المنازل التي تضم كبار السن أو الأطفال أو الأجهزة التي تتطلب تشغيلًا مستمرًا على مدار الساعة).
3. الميزة الأساسية: لماذا تختار المزيد والمزيد من العائلات أنظمة التخزين الضوئية؟
خفض تكاليف الكهرباء: باستخدام توليد الطاقة الكهروضوئية لتعويض جزء من استهلاك الشبكة الكهربائية، وخاصةً في المناطق ذات أسعار الكهرباء المرتفعة (مثل أسعار الكهرباء الصناعية والتجارية، والمناطق ذات أسعار الكهرباء المتدرجة المرتفعة)، يُمكن أن يُخفّض الاستخدام طويل الأمد تكاليف الكهرباء بشكل كبير. على سبيل المثال، في المنطقة الشرقية من الصين، يُولّد نظام تخزين الطاقة الشمسية بقدرة 10 كيلوواط طاقة سنوية تتراوح بين 12000 و15000 كيلوواط/ساعة. إذا تم استخدام جميع هذه الطاقة ذاتيًا، يُمكن توفير ما بين 10000 و15000 يوان من فواتير الكهرباء (بمعدل يوان واحد/كيلوواط/ساعة)، ويمكن استرداد التكلفة خلال 5-8 سنوات.
التعامل مع مخاطر انقطاع التيار الكهربائي: يمكن استخدام بطاريات تخزين الطاقة كمصدر طاقة طارئ لتزويد الأحمال الرئيسية (مثل الثلاجات والإضاءة وأجهزة التوجيه والمعدات الطبية) بالطاقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي بسبب الإعصار أو العواصف الممطرة أو صيانة شبكة الطاقة وما إلى ذلك، لتجنب الإزعاج الذي قد يلحق بالحياة أو خسارة الممتلكات بسبب انقطاع التيار الكهربائي.
دعم حماية البيئة منخفضة الكربون: يُعدّ توليد الطاقة الكهروضوئية مصدرًا نظيفًا ومتجددًا للطاقة، ويمكن أن يُقلّل استخدام أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية من اعتماد المنازل على الوقود الأحفوري كالفحم والغاز الطبيعي، ويُخفّض انبعاثات الكربون. يُمكن لنظام بقدرة 10 كيلوواط أن يُخفّض حوالي 10 أطنان من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وهو ما يُعادل التأثير البيئي لزراعة 50 شجرة، بما يتماشى مع سياسة الكربون المزدوج ومفهوم الحياة الخضراء.
تعزيز استقلالية الطاقة: لم يعد الاعتماد على شبكة الكهرباء العامة فقط، وخاصة خلال فترات نقص إمدادات الطاقة والتقلبات الكبيرة في أسعار الكهرباء، حيث يمكن للأسر أن تأخذ زمام المبادرة في توليد الطاقة وتخزينها، وتجنب تأثير سياسات الطاقة الخارجية أو تغيرات الأسعار.
4. الاختيار والتثبيت: الاحتياطات الرئيسية
اختيار سعة النظام حسب الطلب: حدد سعة النظام بناءً على استهلاك الكهرباء السنوي للمنزل، ومساحة السطح، والميزانية. إذا كانت عائلة مكونة من ثلاثة أفراد تحتاج فقط لتغطية استهلاك الكهرباء اليومي (مثل الإضاءة، والأجهزة المنزلية، وتكييف الهواء)، فاختر وحدات كهروضوئية بقدرة 5-10 كيلوواط + بطاريات تخزين طاقة بقدرة 5-10 كيلوواط/ساعة؛ أما إذا كان هناك طلب أكبر على شحن السيارات الكهربائية، أو أنظمة المنزل الذكي، وما إلى ذلك، فيمكن زيادة السعة بشكل مناسب.
تحديد العلامات التجارية المشروعة: بالنسبة للمكونات الأساسية مثل وحدات الطاقة الكهروضوئية وبطاريات تخزين الطاقة والعاكسات، يوصى باختيار العلامات التجارية المعروفة في الصناعة (مثل لونجي وJinko لوحدات الطاقة الكهروضوئية، وCATL وBYD لبطاريات تخزين الطاقة، وHuawei وSunac للعاكسات) لضمان جودة المنتج ودعم ما بعد البيع (مثل ضمان البطارية لمدة 8-10 سنوات وضمان وحدة الطاقة الكهروضوئية لمدة 25 عامًا).
التركيب المتوافق وتوصيل الشبكة: قبل التركيب، من الضروري التقدم بطلب توصيل الشبكة إلى شركة شبكة الطاقة المحلية (يتطلب الموافقة في بعض المناطق)، واختيار فريق تركيب مؤهل، وضمان سلامة البناء (مثل مواصفات تحمل الأحمال على السقف وتوصيلات الدوائر)، وتجنب مخاطر السلامة أو مشاكل توصيل الشبكة الناجمة عن التركيب غير القانوني.
يتكون نظام تخزين الطاقة المنزلية بشكل رئيسي من ثلاثة مكونات أساسية: وحدات الطاقة الكهروضوئية، وبطاريات تخزين الطاقة، والعاكسات (بما في ذلك وحدات التحكم). يمكن أيضًا ربط بعض الأنظمة بعدادات ذكية أو تطبيقات لإدارة الطاقة.
الألواح الكهروضوئية: تُركّب عادةً على أسطح المنازل أو شرفاتها أو أفنية منازلها، حيث تمتص الطاقة الشمسية وتحولها إلى تيار مستمر، ما يُشكّل مصدرًا للطاقة الكهربائية للنظام. المنتجات الرئيسية هي ألواح السيليكون أحادي البلورة أو متعدد البلورات، بعمر افتراضي يصل إلى 25-30 عامًا، وتعتمد مساحتها على احتياجات المنزل من الكهرباء (عادةً ما تكفي مساحة 10-30 مترًا مربعًا لتلبية الاحتياجات الأساسية من الكهرباء).
بطارية تخزين الطاقة: تخزن فائض الكهرباء المولدة من الألواح الكهروضوئية، مما يُجنّب مشكلة توليد الكهرباء فورًا وهدرها في حال عدم استخدامها، وتُستخدم كمصدر طاقة احتياطي في حال انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة. النوع الشائع هو بطاريات الليثيوم (مثل فوسفات حديد الليثيوم)، التي تتميز بسلامة عالية وعمر افتراضي طويل (حوالي 1000-3000 دورة شحن وتفريغ). يمكن اختيار السعة وفقًا لاحتياجات المنزل (عادةً 5-20 كيلوواط/ساعة، تكفي لمدة يوم إلى ثلاثة أيام من الكهرباء الطارئة).
العاكس: هو الجهاز العصبي المركزي للنظام، وهو المسؤول عن تحويل التيار المستمر الناتج عن الوحدات الكهروضوئية إلى تيار متناوب صالح للاستخدام المنزلي (220 فولت)، مع التحكم في توزيع الطاقة الكهربائية - إعطاء الأولوية لاستخدام الأحمال المنزلية، وتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة في البطاريات، واختيار المبيعات المتصلة بالشبكة بعد شحن البطاريات بالكامل (وفقًا للسياسات المحلية)؛ عندما يتم قطع شبكة الطاقة، فإنه يتحول تلقائيًا إلى وضع الشبكة "off ويتم تشغيله بواسطة البطاريات.
2. مبدأ العمل: ثلاثة أوضاع تشغيل تتكيف مع السيناريوهات المختلفة
تنقسم أنظمة تخزين الطاقة الشمسية المنزلية بشكل أساسي إلى وضع متصل بالشبكة، ووضع خارج الشبكة، ووضع هجين بين الشبكة/خارج الشبكة بناءً على ما إذا كانت متصلة بشبكة الطاقة وعلاقة العرض والطلب على الطاقة، وهي مناسبة لسيناريوهات استهلاك الكهرباء المختلفة في المنازل.
وضع التوصيل بالشبكة (الرئيسي): يتصل النظام بالشبكة الكهربائية العامة، وخلال النهار، تُعطى الأولوية للوحدات الكهروضوئية للاستخدام المنزلي. يمكن تخزين فائض الكهرباء في بطاريات أو توصيله مباشرةً بالشبكة (بعض المناطق تدعم الاستخدام الذاتي، وتوصيل فائض الكهرباء بالشبكة، والاستفادة من دعم أسعار الكهرباء). عندما يكون توليد الطاقة الكهروضوئية غير كافٍ ليلاً أو في الأيام الغائمة، ينتقل النظام تلقائيًا إلى مصدر طاقة الشبكة، ويمكن للبطارية اختيار التفريغ أو التكميل حسب الطلب.
وضع خارج الشبكة (مُخصص): هذا النظام غير مُتصل بالشبكة، ويعتمد كليًا على الوحدات الكهروضوئية لتوليد الطاقة وتخزينها في البطاريات. وهو مُناسب للمناطق النائية غير المُغطاة بالشبكة، مثل المنازل والفيلات الريفية ذاتية البناء. يتطلب النظام بطاريات ووحدات كهروضوئية ذات سعة أكبر لضمان استقرار إمدادات الطاقة.
الوضع الهجين (موصى به): يجمع هذا الوضع بين مزايا الاتصال بالشبكة والتشغيل المستقل. عادةً ما يعمل النظام في وضع الاتصال بالشبكة. في حالة انقطاع التيار الكهربائي، ينتقل النظام إلى وضع التشغيل المستقل في غضون ميلي ثانية، ويعمل بالبطاريات لضمان التشغيل المتواصل للأحمال الحرجة، مثل الثلاجات ومكيفات الهواء والإضاءة (مثل المعدات الطبية والمنازل الذكية). وهو مناسب بشكل خاص للمنازل ذات الطلب المرتفع على الكهرباء أو التي تتطلب استقرارًا في إمدادات الطاقة (مثل المنازل التي تضم كبار السن أو الأطفال أو الأجهزة التي تتطلب تشغيلًا مستمرًا على مدار الساعة).
3. الميزة الأساسية: لماذا تختار المزيد والمزيد من العائلات أنظمة التخزين الضوئية؟
خفض تكاليف الكهرباء: باستخدام توليد الطاقة الكهروضوئية لتعويض جزء من استهلاك الشبكة الكهربائية، وخاصةً في المناطق ذات أسعار الكهرباء المرتفعة (مثل أسعار الكهرباء الصناعية والتجارية، والمناطق ذات أسعار الكهرباء المتدرجة المرتفعة)، يُمكن أن يُخفّض الاستخدام طويل الأمد تكاليف الكهرباء بشكل كبير. على سبيل المثال، في المنطقة الشرقية من الصين، يُولّد نظام تخزين الطاقة الشمسية بقدرة 10 كيلوواط طاقة سنوية تتراوح بين 12000 و15000 كيلوواط/ساعة. إذا تم استخدام جميع هذه الطاقة ذاتيًا، يُمكن توفير ما بين 10000 و15000 يوان من فواتير الكهرباء (بمعدل يوان واحد/كيلوواط/ساعة)، ويمكن استرداد التكلفة خلال 5-8 سنوات.
التعامل مع مخاطر انقطاع التيار الكهربائي: يمكن استخدام بطاريات تخزين الطاقة كمصدر طاقة طارئ لتزويد الأحمال الرئيسية (مثل الثلاجات والإضاءة وأجهزة التوجيه والمعدات الطبية) بالطاقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي بسبب الإعصار أو العواصف الممطرة أو صيانة شبكة الطاقة وما إلى ذلك، لتجنب الإزعاج الذي قد يلحق بالحياة أو خسارة الممتلكات بسبب انقطاع التيار الكهربائي.
دعم حماية البيئة منخفضة الكربون: يُعدّ توليد الطاقة الكهروضوئية مصدرًا نظيفًا ومتجددًا للطاقة، ويمكن أن يُقلّل استخدام أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية من اعتماد المنازل على الوقود الأحفوري كالفحم والغاز الطبيعي، ويُخفّض انبعاثات الكربون. يُمكن لنظام بقدرة 10 كيلوواط أن يُخفّض حوالي 10 أطنان من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وهو ما يُعادل التأثير البيئي لزراعة 50 شجرة، بما يتماشى مع سياسة الكربون المزدوج ومفهوم الحياة الخضراء.
تعزيز استقلالية الطاقة: لم يعد الاعتماد على شبكة الكهرباء العامة فقط، وخاصة خلال فترات نقص إمدادات الطاقة والتقلبات الكبيرة في أسعار الكهرباء، حيث يمكن للأسر أن تأخذ زمام المبادرة في توليد الطاقة وتخزينها، وتجنب تأثير سياسات الطاقة الخارجية أو تغيرات الأسعار.
4. الاختيار والتثبيت: الاحتياطات الرئيسية
اختيار سعة النظام حسب الطلب: حدد سعة النظام بناءً على استهلاك الكهرباء السنوي للمنزل، ومساحة السطح، والميزانية. إذا كانت عائلة مكونة من ثلاثة أفراد تحتاج فقط لتغطية استهلاك الكهرباء اليومي (مثل الإضاءة، والأجهزة المنزلية، وتكييف الهواء)، فاختر وحدات كهروضوئية بقدرة 5-10 كيلوواط + بطاريات تخزين طاقة بقدرة 5-10 كيلوواط/ساعة؛ أما إذا كان هناك طلب أكبر على شحن السيارات الكهربائية، أو أنظمة المنزل الذكي، وما إلى ذلك، فيمكن زيادة السعة بشكل مناسب.
تحديد العلامات التجارية المشروعة: بالنسبة للمكونات الأساسية مثل وحدات الطاقة الكهروضوئية وبطاريات تخزين الطاقة والعاكسات، يوصى باختيار العلامات التجارية المعروفة في الصناعة (مثل لونجي وJinko لوحدات الطاقة الكهروضوئية، وCATL وBYD لبطاريات تخزين الطاقة، وHuawei وSunac للعاكسات) لضمان جودة المنتج ودعم ما بعد البيع (مثل ضمان البطارية لمدة 8-10 سنوات وضمان وحدة الطاقة الكهروضوئية لمدة 25 عامًا).
التركيب المتوافق وتوصيل الشبكة: قبل التركيب، من الضروري التقدم بطلب توصيل الشبكة إلى شركة شبكة الطاقة المحلية (يتطلب الموافقة في بعض المناطق)، واختيار فريق تركيب مؤهل، وضمان سلامة البناء (مثل مواصفات تحمل الأحمال على السقف وتوصيلات الدوائر)، وتجنب مخاطر السلامة أو مشاكل توصيل الشبكة الناجمة عن التركيب غير القانوني.
انتبه إلى الصيانة اللاحقة: يجب تنظيف وحدات الطاقة الكهروضوئية بانتظام من الغبار (1-2 مرات في السنة)، ويجب تجنب الشحن الزائد والتفريغ لبطاريات تخزين الطاقة (سيقوم النظام بحمايتها تلقائيًا، ولكن يجب تجنب الخمول على المدى الطويل)، ويجب فحص العاكسات والمكونات الكهربائية الأخرى بانتظام، وستوفر العلامات التجارية العامة خدمات صيانة منتظمة لتمديد عمر خدمة النظام.
