يُعدّ نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية أحد أهم أشكال الطاقة الجديدة الموزعة. يعتمد نظام تخزين الطاقة المنزلي بشكل أساسي على وضع فائض الطاقة المُولّدة من الألواح الشمسية في بطاريات التخزين، مما يُسهّل على العائلة استخدامها في أي وقت. في النهار، عندما تكون أشعة الشمس طبيعية، تُنتج وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية طاقة أكبر، ويمكن للبطاريات تخزينها لضمان توفير الكهرباء ليلًا أو في أي يوم غائم أو ممطر آخر.
بفضل قدرة البطارية على تحسين استهلاك الكهرباء، تضمن كفاءة تشغيل نظام الطاقة النظيفة المنزلي بأكمله. يتكون هذا النظام بشكل أساسي من نظام توليد الطاقة الكهروضوئية، ونظام تخزين الطاقة، وعاكس الطاقة الكهروضوئية، ووحدة التحكم في الشحن والتفريغ، وأجزاء أخرى.
1 عاكس ضوئي
عاكس الطاقة الكهروضوئية هو جهاز ربط بين مصفوفة الطاقة الكهروضوئية والشبكة الكهربائية، حيث يُحوّل طاقة التيار المستمر المُولّدة من مصفوفة الطاقة الكهروضوئية إلى طاقة تيار متردد، ويتميز عادةً بوظائف خاصة، مثل تتبع أقصى نقطة قدرة وحماية تأثير الجزر. تُصنّف عاكسات الطاقة الكهروضوئية إلى ثلاث فئات وفقًا لحمل الخرج: غير متصلة بالشبكة، ومتصلة بها، ومرتبطة بها.
تعمل العاكسات خارج الشبكة بشكل مستقل، ويتم توصيل المخرجات مباشرة بالمعدات المستخدمة؛ تتصل العاكسات المتصلة بالشبكة بالشبكة وتزود الحمل بالطاقة من خلال الشبكة؛ يمكن للعاكسات خارج الشبكة تغيير وضع عملها وفقًا للحمل الناتج.
يمكن أيضًا تقسيم محولات الطاقة الكهروضوئية إلى ثلاث فئات وفقًا لاختلاف طريقة توصيل الألواح: مركزية، وسلسلة، ووحداتية. المحولات المركزية، التي تتراوح قدرتها بين 50 و630 كيلوواط، هي في الغالب محولات عالية القدرة متصلة بالشبكة، وتُستخدم في أنظمة توليد الطاقة واسعة النطاق؛ بينما تُستخدم المحولات السلسلة، التي تتراوح قدرتها بين 1 و50 كيلوواط، في الشبكات الموزعة، وهي مخصصة للاستخدام المنزلي بشكل أساسي؛ أما المحولات الوحداتية، فتُصنع عن طريق توصيل وحدة كهروضوئية واحدة بمحول صغير واحد، تتراوح قدرته بين 50 و500 واط، والذي يمكنه تحويل طاقة التيار المستمر من وحدة كهروضوئية واحدة إلى طاقة تيار متردد.
2 نظام توليد الطاقة الكهروضوئية
تحتوي كل خلية كهروضوئية على بنية تشبه وصلة PN للثنائيات، وعند سطوع ضوء الشمس، يتولد جهد عند طرفي البنية، ما يسمح للخلية بتوليد الكهرباء. ونظرًا لانخفاض معدل توليد الطاقة من الخلايا الكهروضوئية وحدها، ولتلبية الطلب الفعلي، يمكن تشكيل عدد من الخلايا الكهروضوئية في مصفوفات كهروضوئية متصلة على التوالي والتوازي. وأكثر الخلايا الكهروضوئية استخدامًا هي الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون.
ينقسم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المنزلية بشكل أساسي إلى نوعين: نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة ونظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة.
2.1 نظام توليد الطاقة الكهروضوئية خارج الشبكة
يُطلق على نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل عن الشبكة أيضًا اسم نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل، وتكمن أهم خصائصه في عدم اتصاله بالشبكة وتشغيله المستقل. بعد توليد الطاقة الكهروضوئية بواسطة العاكس، يُمكنه إمداد أحمال التيار المتردد المنزلية بالطاقة مباشرةً.
2.2 نظام توليد الطاقة الكهروضوئية على الشبكة
يوضح الشكل 1 هيكل نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المتصل بالشبكة، والذي يتكون بشكل رئيسي من مصفوفات كهروضوئية، ومحولات كهروضوئية، ووصلات أخرى متصلة بالشبكة. يجب معالجة الطاقة المولدة من مصفوفة الكهروضوئية بواسطة العاكس والمرشح قبل تغذيتها بالشبكة. في الوقت نفسه، لضمان عمل مصفوفة الكهروضوئية دائمًا بأقصى طاقة خرج، يلزم التحكم في تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT) لوصلة تحويل الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يلزم التحكم في العاكس لجعل تيار خرج العاكس متوافقًا مع الشبكة وتقليل خرج التوافقيات.
3 نظام تخزين الطاقة
تتميز قدرة توليد الطاقة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية بحساسية شديدة للطقس، وتتميز بالتقلب والعشوائية. ولضمان جودة وموثوقية الطاقة الكهربائية للنظام، يجب ربطه بنظام تخزين للطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام نظام تخزين الطاقة كنظام احتياطي لنظام توليد الطاقة لضمان استمرارية إمداد الطاقة. ومن طرق تخزين الطاقة الشائعة حاليًا: تخزين الطاقة الكهروكيميائية، وتخزين الطاقة بالمكثفات الفائقة، وتخزين الطاقة باستخدام دولاب الموازنة، وغيرها.
أكثر وسائل تخزين الطاقة الكهروضوئية استخدامًا هي تخزين الطاقة الكهروكيميائية، مثل بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم وما إلى ذلك. معظم البطاريات المستخدمة في الأنظمة الكهروضوئية هي بطاريات الرصاص الحمضية، مقارنة ببطاريات الليثيوم لها مزايا الطاقة النوعية العالية وكفاءة تخزين الطاقة العالية وعمر الدورة الطويل وما إلى ذلك.
تطبيقات نظام تخزين الطاقة.
1. القرى النائية، والفيلات، ورعاة المراعي، وسكان الصحراء حيث الكهرباء نادرة
2. الحرب والزلازل والتسونامي والأعاصير والفيضانات والانهيارات الطينية وغيرها من مناطق الكوارث
3. المستشفيات والمدارس والبنوك والمزارع ومحطات الاتصالات والموانئ والأرصفة
4.إنشاءات المباني والمناطق الصناعية والتجارية
5. القبائل النائية والجزر ونقاط التفتيش والمراكز الحدودية
6. الغابات والطرق السريعة والسكك الحديدية والمطارات والمعالم السياحية
7. مواقف السيارات ومحطات الوقود ومحطات شحن السيارات الكهربائية
8. المناطق ذات الجهد الكهربائي غير المستقر
9. الأماكن التي يوجد فيها فرق في الأسعار بين ساعات الذروة وساعات الاستهلاك المنخفض للكهرباء
وضع التشغيل:
هناك أربعة أوضاع تشغيل رئيسية لنظام تخزين الطاقة المنزلية الكهروضوئية: أولاً، يتم تخزين الطاقة الكهروضوئية أولاً أثناء النهار عندما تولد الكهرباء، ثم يتم إطلاقها في الليل عندما يحتاج إليها المستخدمون؛ ثانيًا، يمكن شحنها عند وادي سعر الكهرباء وتفريغها في الذروة، باستخدام الفرق بين أسعار الذروة والوادي لتحقيق أقصى دخل؛ ثالثًا، إذا لم تتمكن من بيع الكهرباء عبر الإنترنت، فيمكنك تثبيت نظام مضاد للتدفق العكسي، عندما تكون طاقة الطاقة الكهروضوئية أكبر من طاقة الحمل، يمكنك تخزين الكهرباء الزائدة لتجنب الهدر؛
رابعا، عندما يتم انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة، يمكن أن تستمر الطاقة الكهروضوئية في توليد الكهرباء، ويتحول العاكس إلى وضع العمل خارج الشبكة، ويستمر النظام في العمل كطاقة احتياطية، ويمكن للطاقة الكهروضوئية والبطارية توفير الطاقة للحمل من خلال العاكس.
اقتران التيار المستمر واقتران التيار المتردد
في الوقت الحالي، هناك نوعان رئيسيان من الطوبولوجيات: اقتران التيار المستمر واقتران التيار المتردد.
توصيل التيار المستمر: تُخزَّن طاقة التيار المستمر من وحدة الطاقة الكهروضوئية في مجموعة البطاريات عبر وحدة التحكم، ويمكن للشبكة أيضًا شحن البطارية عبر محول التيار المستمر-المتردد ثنائي الاتجاه. تقع نقطة التقاء الطاقة عند بطارية التيار المستمر.
توصيل التيار المتردد: يتم تحويل طاقة التيار المستمر من وحدة الطاقة الكهروضوئية إلى طاقة تيار متردد عبر العاكس، الذي يُنقل مباشرةً إلى الحمل أو يُرسل إلى الشبكة. كما يمكن للشبكة شحن البطارية عبر محول التيار المستمر-المتردد ثنائي الاتجاه. تقع نقطة التقاء الطاقة عند طرف التيار المتردد.
يُعدّ كلٌّ من اقتران التيار المستمرّ واقتران التيار المتردد حلين متكاملين، ولكلٍّ منهما مزاياه وعيوبه، ويُختار الحل الأنسب وفقًا للتطبيقات المختلفة. من حيث التكلفة، يُعدّ نظام اقتران التيار المستمرّ أقلّ تكلفةً بقليل من نظام اقتران التيار المتردد.
إذا كان حمل المستخدم أكبر نهارًا وأقل ليلًا، فمن الأفضل استخدام وصلة التيار المتردد، حيث يمكن لوحدة الطاقة الكهروضوئية إمداد الحمل بالطاقة مباشرةً عبر عاكس الطاقة المتصل بالشبكة، ويمكن أن تصل الكفاءة إلى أكثر من 96%. أما إذا كان حمل المستخدم أقل نهارًا وأكثر ليلًا، فيجب تخزين الطاقة الكهروضوئية نهارًا واستخدامها ليلًا، فمن الأفضل استخدام وصلة التيار المستمر، حيث تخزن وحدة الطاقة الكهروضوئية الكهرباء في البطارية عبر وحدة التحكم، ويمكن أن تصل الكفاءة إلى أكثر من 95%.
ما المقصود بنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزع المتكامل مع المبنى؟
يُعدّ نظام الطاقة الكهروضوئية الموزعة المُدمج في المباني تطبيقًا هامًا لأنظمة الطاقة الكهروضوئية الموزعة في الوقت الحالي، وتشهد التكنولوجيا تطورًا سريعًا، لا سيما في طريقة تركيبه وتصميمه الكهربائي. ووفقًا لطرق التركيب المختلفة، يُمكن تقسيمه إلى نظام طاقة كهروضوئية مُدمج في المباني (BIPV) ونظام طاقة كهروضوئية مُلحقة بالمباني (BAPV).
BIPV: تُستخدم وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية المصممة خصيصًا لتحل محل مواد البناء أو مكوناته الأصلية عند تركيبها، ويُدمج المبنى في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية. في حال إزالة وحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، لا يمكن استخدام المبنى بشكل طبيعي. يجب ألا تقتصر متطلبات الوحدات الكهروضوئية على تلبية المتطلبات الوظيفية لتوليد الطاقة الكهروضوئية فحسب، بل يجب أن تلبي أيضًا المتطلبات الوظيفية الأساسية للمبنى، مثل القوة والمتانة، والعزل الحراري، ومقاومة الماء والرطوبة، والقوة والصلابة المناسبتين، وما إلى ذلك. من بين المنتجات الشائعة المتاحة: بلاط الطاقة الشمسية، وجدران الستائر الكهروضوئية، والمظلات الكهروضوئية، والنوافذ الكهروضوئية، والمظلات أو المظلات الشمسية الكهروضوئية.
BAPV: نظام طاقة شمسية كهروضوئية يستخدم وحدات طاقة شمسية كهروضوئية شائعة تُركّب على المبنى الأصلي، ولا تُستبدل مواد البناء أو مكوناته، وتُركّب مباشرةً على السطح أو تُثبّت على الجدار. لا يؤثر إزالة وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية من هذا المبنى على الوظيفة الأساسية للمبنى الأصلي.
ما هي أنواع المنازل المناسبة لتثبيت أنظمة الطاقة الشمسية الموزعة المنزلية؟
حاليًا، تُصنف أسطح المباني السكنية إلى أسطح مائلة وأسطح مسطحة وفقًا لأشكالها. مبدئيًا، يمكن تركيب أي نوع من الأسطح بنظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ولكن يجب مراعاة توافق تصميم النظام مع هيكل المنزل وتناغمه مع البيئة المحيطة. بالإضافة إلى ذلك، يجب مراعاة السلامة المعمارية وسلامة البناء وسهولة توصيل الشبكة الكهربائية للمنازل عند تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة، وإمكانية صيانة أسطح المباني، وغيرها من الجوانب.
ما هي الأنماط الشائعة لأنظمة الطاقة الشمسية الموزعة في المنازل والمدمجة مع المباني؟
(1) نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة للمنازل ذات السقف المائل التقليدي
بالنسبة لسيناريو السقف المائل التقليدي، وفقًا لاختلاف هيكل الإسكان في المناطق المختلفة، يوجد شكل قوس من سبائك الألومنيوم وشكل قوس من الفولاذ C مثبت على طول السقف، يتم تثبيت القاعدة تحت البلاط بواسطة شكل خطاف، والذي لا يؤثر على الصرف الأصلي؛ بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للمنطقة الشمالية لكشف إزعاج البلاط والعادات المحلية والظروف الخاصة الأخرى، يمكن استخدام شكل القوس العلوي لإصلاح الوحدة، والشكل لا يدمر مقاومة الماء الأصلية، وينطبق على مجموعة متنوعة من أنواع البلاط.
(2) نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموزعة على الأسطح المسطحة التقليدية لسيناريو الأسطح المسطحة التقليدية، هناك حلول مختلفة وفقًا للأسقف المصبوبة في الموقع والمصنعة مسبقًا، من خلال مجموعة متنوعة من خيارات التخطيط للشكل المشترك، يمكن التعامل مع أحجام مختلفة من الأسطح، وتحسين معدل استخدام الأسطح في نفس الوقت، وتعظيم قدرة توليد الطاقة لمحطة الطاقة الكهروضوئية.
(3) لا يمكن لنظام الطاقة الشمسية الموزع من المسطح إلى المنحدر للمنازل ذات التركيب التقليدي للأسقف المسطحة حل مشكلة تسرب السطح المسطح، ويؤدي متابعة العزل المائي إلى صعوبات، كما أن إزالة الثلوج من السطح في الشتاء تجلب صعوبات ومخاطر أمنية، ومن خلال تحويل المسطح إلى المنحدر يقلل بشكل فعال من تآكل السقف الناتج عن الرياح والشمس والمطر والثلوج، ويقلل من فقدان الحرارة الداخلية. وينزلق الثلج على طول المنحدر، مما يقلل من عبء إزالة الثلج. يحظى نظام الطاقة الشمسية الموزع من المسطح إلى المنحدر بشعبية كبيرة بين المستخدمين الريفيين، ويمكنه في الوقت نفسه تكوين مساحة تخزين بارتفاع معين، مما يمنح المنزل مظهرًا جديدًا وأسلوبًا موحدًا.
(4) فناء الطاقة الكهروضوئية، غرفة/سقيفة الطاقة الكهروضوئية لا تحقق فناء الطاقة الكهروضوئية، غرفة/سقيفة الطاقة الكهروضوئية وغيرها من أنظمة الطاقة الكهروضوئية غرض توليد الطاقة الكهروضوئية وتجنب خطر تسرب السقف للمستخدمين فحسب، بل توفر أيضًا مكانًا للمستخدمين للاسترخاء.
فوائد نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية
1. تقليل الانبعاثات - تقليل التلوث والطلب من شبكات الطاقة المعتمدة على الفحم والغاز الطبيعي
2. سلامة انقطاع التيار الكهربائي - توفير الطاقة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو الطوارئ
3. خفض التكلفة - توفير المال عن طريق استخدام طاقة أقل من الشبكة (يمكن تجاهلها في المناطق التي تعاني من نقص الطاقة في البلاد)
4. القضايا المتعلقة بالتكلفة، بالنسبة للدول الأجنبية، قد تكون تكاليف الكهرباء فيها أعلى بعشر مرات مقارنة بتكاليف الكهرباء المحلية)
5. كن مستقلاً في مجال الطاقة - قم بتخزين الطاقة الشمسية الزائدة لتقليل استخدام الشبكة
6. تقليل الطلب في أوقات الذروة - دعم الشبكة خلال ساعات الذروة وتوفير خدمات تثبيت الشبكة
تتمتع شركة بولاند للطاقة المتجددة المحدودة بخبرة واسعة في أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية. وبصفتها شركة طاقة متكاملة جديدة، تقدم لكم حلولاً متكاملة عالية الجودة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية وأنظمة تخزين الطاقة. بولاند الآن شركة تابعة لشركة CRRC، وهي مسؤولة عن التوسع الخارجي لأعمال CRRC في مجال طاقة الرياح والطاقة الشمسية. نمتلك سلسلة توريد داخلية متكاملة نسبيًا، وشبكة خدمات، وجودة منتجات وتقنيات ممتازة.
بولاند توفر محطة توليد الكهرباء EPC والاستثمار والاستحواذ في محطة توليد الكهرباء.
لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم فني.
بريدي الإلكتروني: marketing@boland-hydroturbine.com
واشنطن: +8613923745989
