نتلقى باستمرار استفسارات من هذا النوع: يأتي العميل مباشرة ويطلب نظامًا بسعة 20 كيلوواط ساعة أو أكثر، وكلما زادت السعة كان ذلك أفضل بالنسبة له. وعندما أسأله عمّا يريد إبقاءه قيد التشغيل أثناء انقطاع الكهرباء، يجيب: «الثلاجة، وبضع مصابيح، وجهاز التوجيه، وشحن الهاتف». هذه الأجهزة مجتمعة لا تستهلك حتى 3 كيلوواط ساعة يوميًا. فإذا قام بتركيب نظام بسعة 20 كيلوواط ساعة فعلًا، فستبقى الـ17 كيلوواط ساعة الإضافية غير مستخدمة معظم الوقت، وهكذا يكون قد أنفق المال على سعة لا يحتاج إليها، وهو أمر غير مجدٍ.
وفي المقابل، هناك أيضًا حالات لا تسير كما هو متوقع: يشتري أحد العملاء نظام تخزين الطاقة ويكتشف بعد تركيبه في المنزل أنه لا يستطيع استخدامه لتشغيل مكيف الهواء، لأن العاكس يدخل مباشرة في وضع الحماية.
لذلك، قبل اختيار نظام تخزين الطاقة، يجب أولًا معرفة الأجهزة التي لا يمكن الاستغناء عنها أثناء انقطاع الكهرباء، ثم حساب إجمالي استهلاك هذه الأجهزة من الطاقة. سعة وقدرة البطارية في منزلك لا تتحددان بناءً على حجم النظام الذي ركّبه جارك، ولا بناءً على السعة التي يقترحها عليك البائع، بل تحددهما مجموعة الأجهزة الموجودة لديك، مثل الثلاجة ومكيف الهواء ومضخة المياه والإضاءة وجهاز التوجيه.
واليوم، سنستعرض معًا عملية اختيار النظام خطوة بخطوة، لنحسب في النهاية السعة والقدرة التي يحتاجها منزلك بالفعل.
تقييم الأحمال الكهربائية الأساسية واحتياجات استهلاك الطاقة المنزلية
ما الأجهزة التي يجب أن تظل قيد التشغيل أثناء انقطاع الكهرباء؟
قبل تحديد سعة نظام تخزين الطاقة، هناك خطوة أولى يجب القيام بها: حدّد الأجهزة التي لا يمكنك الاستغناء عنها أثناء انقطاع الكهرباء في منزلك. فليس كل جهاز كهربائي ضروريًا أثناء انقطاع التيار. يعتقد معظم الناس أنهم يقيّمون ما إذا كانت البطارية ذات سعة كافية، بينما ما يحددونه فعليًا هو الأجهزة المنزلية التي لا يمكن أن تتوقف في حالات الطوارئ. إن حسم هذه النقطة بوضوح يضع الأساس الصحيح لتحديد السعة المطلوبة في الخطوات التالية.
| الجهاز | تأثير انقطاع الكهرباء | الأولوية |
| الثلاجة/الفريزر | تبدأ الأطعمة في الذوبان والتلف بعد عدة ساعات | أولوية حيوية |
| المعدات الطبية (مولد الأكسجين، جهاز التنفس الصناعي، وغيرها) | قد يشكل انقطاعها خطرًا مباشرًا على الحياة | أولوية حيوية |
| الإضاءة | تؤثر في السلامة والقدرة على الحركة | أولوية أساسية |
| جهاز التوجيه/مودم الألياف البصرية | انقطاع الإنترنت، مما يؤثر في الاتصالات والعمل | أولوية أساسية |
| شحن الهاتف | فقدان وسيلة التواصل مع الآخرين | أولوية أساسية |
| أنظمة المراقبة/الإنذار | زيادة المخاطر الأمنية | أولوية أساسية |
| غلاية الغاز/مضخة التدوير (في الشتاء) | انقطاع التدفئة، مع احتمال تجمد الأنابيب | أولوية أساسية |
| حوض الأسماك/معدات الحيوانات الأليفة | تعتمد أجهزة الحفاظ على الحياة على الكهرباء | أولوية أساسية |
| الميكروويف/موقد الحث الكهربائي | عدم القدرة على تسخين الطعام | أولوية للراحة |
| التلفزيون/أجهزة الترفيه | انخفاض جودة الحياة | أولوية للراحة |
| مكيف الهواء/المدفأة | انخفاض مستوى الراحة، مع وجود مخاطر في درجات الحرارة القصوى | أولوية للراحة |
| الغسالة/المجفف | لا يؤثر في الحياة اليومية على المدى القصير | غير ضروري |
| سخان المياه الكهربائي (الفوري) | استهلاك طاقة مرتفع جدًا، وعادةً لا يتم توصيله بالطاقة الاحتياطية | غير ضروري |
بالنسبة لمعظم الأسر، لا يكون عدد الأجهزة المصنفة ضمن الأولوية الحيوية والأولوية الأساسية كبيرًا في الواقع، وغالبًا ما يقتصر على الثلاجة، وجهاز التوجيه، والإضاءة، وشحن الهاتف. وبمجرد حساب إجمالي قدرة هذه الأجهزة، تكون قد غطيت بالفعل الجزء الأكثر أهمية من احتياجات المنزل أثناء انقطاع الكهرباء. ويمكن توصيل بعض الأجهزة المخصصة للراحة بالطاقة الاحتياطية حسب الحاجة، لكن يجب تقبّل أنها ستستهلك طاقة البطارية بشكل أسرع.
حساب استهلاك الطاقة اليومي واحتياجات الطاقة الاحتياطية للمنزل
بعد ذلك، استخدم القالب التالي لإدراج الأجهزة الكهربائية في منزلك وحساب كمية الطاقة التي يحتاجها المنزل يوميًا.
| الجهاز | قدرة التشغيل (W) | وقت الاستخدام المتوقع أثناء انقطاع الكهرباء (ساعة/اليوم) | الاستهلاك اليومي للطاقة (Wh) |
| الثلاجة | 150W | 24 ساعة (لكن الضاغط يعمل بشكل متقطع، وبمعدل فعلي يقارب ثلث الوقت) | حوالي 1200Wh |
| جهاز التوجيه | 20W | 24 ساعة | 480Wh |
| مصابيح LED (3 مصابيح) | 30W | 6 ساعات (تُستخدم ليلًا) | 180Wh |
| شحن الهاتف (هاتفان) | 20W | 4 ساعات | 80Wh |
| الكمبيوتر المحمول | 65W | 8 ساعات | 520Wh |
| مضخة هواء لحوض الأسماك | 25W | 24 ساعة | 600Wh |
| الإجمالي | حوالي 3060Wh |
فيما يتعلق بالتشغيل المتقطع للثلاجة: لا تعمل الثلاجة على مدار 24 ساعة بشكل متواصل. إذ يستغرق تشغيل الضاغط حوالي ثلث الوقت، أي ما يقارب 8 ساعات خلال 24 ساعة. وعندما تكون درجة الحرارة المحيطة مرتفعة، قد تصل النسبة إلى 50%، بينما قد تنخفض إلى 20% في درجات الحرارة المنخفضة. لذلك، يُعد استخدام نسبة الثلث في الحساب تقديرًا أقرب إلى الواقع. وقد تم حساب استهلاك الثلاجة في الجدول أعلاه على أساس 150W × 8h = 1200Wh، ولكن قد تختلف القيمة إذا كانت الثلاجة لديك موفرة للطاقة أو من النوع الكبير ذي البابين المتقابلين.
بعد إتمام هذه الخطوة، سيكون لديك جدول يوضح الحد الأدنى من استهلاك الطاقة اليومي أثناء انقطاع الكهرباء. على سبيل المثال، يبلغ الاستهلاك في الجدول أعلاه حوالي 3kWh يوميًا. ويُعد هذا الرقم نقطة البداية لتحديد سعة البطارية، وليس معناه أن تشتري بطارية بسعة 3kWh بالضبط، بل يجب ألا تقل السعة القابلة للاستخدام عن 3kWh.
تحديد سعة بطارية تخزين الطاقة المنزلية
بعد حساب الحد الأدنى لاستهلاك الكهرباء اليومي أثناء انقطاع التيار في القسم السابق، سنحوّل هذا الرقم في هذا القسم إلى سعة بطارية محددة.
من استهلاك الطاقة اليومي إلى سعة البطارية
أولًا، استخدم قيمة استهلاك الكهرباء اليومي أثناء انقطاع التيار التي حسبتها في القسم السابق. وبالاعتماد على بياناتنا السابقة، يبلغ الاحتياج الأساسي حوالي 3 كيلوواط ساعة يوميًا. مع أخذ كفاءة العاكس (حوالي 85%) وعمق تفريغ البطارية في الاعتبار (يُوصى للبطاريات الليثيوم بنسبة 80%-90%)، تكون طريقة حساب السعة الاسمية كما يلي:
السعة الاسمية للبطارية ≈ استهلاك الطاقة اليومي ÷ كفاءة العاكس ÷ عمق التفريغ
وبالتعويض عن قيمة 3 كيلوواط ساعة في الجدول أعلاه: 3 ÷ 0.85 ÷ 0.9 ≈ 3.9 كيلوواط ساعة. وهذا يعني أن التكوين المبدئي المقترح لهذا المنزل هو نظام بطارية ليثيوم بسعة حوالي 5 كيلوواط ساعة، وهو ما يكفي تمامًا للاستخدام اليومي في حالات الطوارئ، دون شراء سعة كبيرة تبقى غير مستخدمة معظم العام.
5 كيلوواط ساعة، 10 كيلوواط ساعة أم 20 كيلوواط ساعة؟
تعكس هذه الأرقام الثلاثة احتياجات مختلفة من استهلاك الكهرباء ومددًا مختلفة لانقطاع التيار، ويمكنك اختيار المستوى الذي يناسب حالتك مباشرة:
- 5 كيلوواط ساعة: مناسب للأسر التي يستمر انقطاع الكهرباء لديها لبضع ساعات وحتى طوال الليل، مع الحفاظ على تشغيل الثلاجة، والإنترنت، والإضاءة، وشحن الهواتف. وهو ما يكفي للاحتياجات الأساسية دون شراء سعة كبيرة تبقى غير مستخدمة معظم العام. وإذا لم يكن لديك أجهزة عالية القدرة مثل مكيف الهواء أو مضخة المياه، فإن هذا المستوى يمكنه بالفعل تغطية معظم احتياجات الطوارئ لدى الأسر في المدن.
- 10 كيلوواط ساعة: مناسب لانقطاع الكهرباء الذي يستمر لأكثر من 12 ساعة، أو لمن يرغب في تشغيل أجهزة إضافية مثل الميكروويف أو جهاز طهي الأرز لفترات قصيرة إلى جانب الأجهزة الأساسية، أو إذا كان المنزل يحتوي على حوض أسماك أو نظام أمان يحتاج إلى مصدر طاقة مستمر. وتوفر مضاعفة السعة قدرة أكبر على الاستمرار لفترة أطول، لكن ذلك يأتي بتكلفة تتمثل في ارتفاع سعر النظام بشكل ملحوظ.
- 20 كيلوواط ساعة فأكثر: مناسب لانقطاع الكهرباء الذي يستمر لأكثر من 24 ساعة، أو لمن يرغب في مواصلة استخدام أجهزة عالية القدرة مثل مكيف الهواء أو مضخة المياه بشكل طبيعي أثناء انقطاع التيار، أو للأسر التي تعيش في منازل كبيرة (أكثر من 300 متر مربع) وتحتاج إلى إبقاء عدد أكبر من الأجهزة قيد التشغيل. وعادةً ما يحتاج هذا المستوى إلى الاقتران بألواح شمسية للاستفادة الكاملة من قيمة تخزين الطاقة، أما الاعتماد على شحن البطارية من شبكة الكهرباء فقط، فسيؤدي إلى انخفاض واضح في الجدوى الاقتصادية.
السعة الاسمية والسعة القابلة للاستخدام فعليًا
هذان مفهومان يسهل الخلط بينهما عند اختيار النظام. السعة الاسمية هي القيمة النظرية لكمية الكهرباء التي يمكن للبطارية تخزينها، بينما السعة القابلة للاستخدام فعليًا هي الجزء الذي يمكنك استخدامه بالفعل بعد احتساب كفاءة العاكس والقيود المفروضة على عمق التفريغ.
عادةً ما تكون السعة الاسمية هي القيمة الموضحة في جدول مواصفات البطارية. فعلى سبيل المثال، إذا كانت سعة نظام البطارية 5 كيلوواط ساعة، فإن إجمالي الطاقة الاسمية يبلغ 5 كيلوواط ساعة. ولكن في الاستخدام الفعلي، يجب خصم كل من فقد الطاقة أثناء تحويل العاكس والطاقة التي يتم الاحتفاظ بها بسبب حدود عمق التفريغ، ولذلك ستكون كمية الطاقة المتاحة للاستخدام أقل من ذلك.
وقد يختلف مقدار السعة القابلة للاستخدام فعليًا بنسبة تصل إلى 20% بين نظامين تبلغ السعة الاسمية لكل منهما 10 كيلوواط ساعة. ويرجع ذلك إلى اختلاف مؤشري عمق التفريغ وهامش السعة القابلة للاستخدام.
| نوع البطارية | عمق التفريغ الموصى به (DoD) | السعة القابلة للاستخدام فعليًا لبطارية بسعة اسمية 10 كيلوواط ساعة |
| فوسفات الحديد والليثيوم (LiFePO4) | 80%-90% | 8-9 كيلوواط ساعة |
| بطارية ليثيوم ثلاثية (NMC) | 80%-90% (عادةً مع قيود يفرضها نظام إدارة البطارية BMS) | 8-9 كيلوواط ساعة |
| بطارية الرصاص الحمضية/الهلامية | 50% | 5 كيلوواط ساعة |
تقوم بعض أنظمة البطاريات بتعيين حد أدنى إلزامي لحالة الشحن (SOC، أي مستوى الشحن المتبقي) على مستوى نظام إدارة البطارية (BMS). ويهدف ذلك إلى منع المستخدم من تفريغ البطارية إلى 0%، مما قد يؤدي إلى تلف الخلايا بسبب التفريغ العميق. وتضبط بعض العلامات التجارية حد SOC الأدنى افتراضيًا عند 10%-20%، ما يعني أن البطارية ذات السعة الاسمية البالغة 10 كيلوواط ساعة قد تكون سعتها القابلة للاستخدام أقل من ذلك أيضًا. فعلى سبيل المثال، يتم ضبط SOC لمنتجات تخزين الطاقة من Piforz على 20% عند مغادرة المصنع.
لذلك، عند حساب سعة البطارية المطلوبة بشكل تقريبي، يُنصح أولًا بتحديد السعة وفق الحد الأدنى من الاحتياجات، ثم التفكير في توسيع سعة البطارية لاحقًا إذا تمت زيادة عدد الألواح الشمسية أو أصبحت انقطاعات الكهرباء أكثر تكرارًا.
قدرة نظام تخزين الطاقة واختيار العاكس
ما الفرق بين سعة البطارية وقدرة العاكس؟
سعة البطارية (kWh) هي كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها، وهي التي تحدد المدة التي يمكنك خلالها استخدام الكهرباء بعد انقطاع التيار. والسعة التي حسبناها سابقًا، وهي 5 كيلوواط ساعة، تشير إلى هذا الجانب.
قدرة العاكس (kW) هي مقدار القدرة التي يمكنه إخراجها في الوقت نفسه، وهي التي تحدد عدد الأجهزة الكهربائية التي يمكنك تشغيلها في وقت واحد، وما إذا كان بإمكانك تشغيل الأجهزة عالية القدرة. حتى لو كانت سعة البطارية كبيرة، فإذا كانت قدرة العاكس غير كافية، فسيدخل في وضع الحماية من الحمل الزائد بمجرد تشغيل جهاز عالي القدرة.
على سبيل المثال: إذا كانت لديك بطارية بسعة 5 كيلوواط ساعة مقترنة بعاكس بقدرة 3 كيلوواط، فلا توجد مشكلة في تشغيل ميكروويف بقدرة 800 واط. ولكن إذا شغّلت في الوقت نفسه موقد حث كهربائي بقدرة 1500 واط وميكروويف بقدرة 1000 واط، فإن إجمالي القدرة يبلغ 2500 واط، وهو ضمن قدرة العاكس، وبالتالي يمكن تشغيل الجهازين معًا. أما إذا أضفت غلاية كهربائية بقدرة 1500 واط، فسيقترب إجمالي القدرة من 3 كيلوواط أو يتجاوزها، وعندها سيدخل العاكس في وضع الحماية من الحمل الزائد. ستظل الطاقة موجودة في البطارية، لكن العاكس لن يكون قادرًا على إخراج هذه القدرة. لذلك ستحتاج في هذه الحالة إلى عاكس بقدرة أكبر.
لذلك، يجب أن يكون ترتيب اختيار النظام كالتالي: أولًا، تحديد قدرة العاكس بناءً على الأجهزة الكهربائية التي سيتم تشغيلها، ثم تحديد سعة البطارية بناءً على مدة الاستخدام المطلوبة. يتم حساب هذين المعاملين بشكل مستقل، ثم دمجهما لتكوين النظام المناسب.
لا تتجاهل قدرة بدء التشغيل للأجهزة التي تحتوي على محركات
بالنسبة للأحمال المقاومة (الأجهزة التي تعتمد على التسخين)، تكون قدرة بدء التشغيل ≈ قدرة التشغيل، لذلك يكفي حساب إجمالي قدرة التشغيل. أما الأحمال الحثية (الأجهزة التي تحتوي على محركات)، فقد تكون قدرة بدء التشغيل فيها أعلى من قدرة التشغيل بمقدار 3-7 مرات، ولذلك يجب الاعتماد على قدرة الذروة عند اختيار النظام. وتُعد قدرة بدء التشغيل من أكثر النقاط التي تسبب مشكلات أثناء اختيار النظام، كما أنها السبب الرئيسي وراء شكاوى عدم القدرة على تشغيل الأجهزة.
بالنسبة لأجهزة مثل الثلاجات، ومكيفات الهواء، ومضخات المياه، والضواغط، قد تصل القدرة المطلوبة لحظة بدء التشغيل إلى 3-7 أضعاف قدرة التشغيل. فقد تكون قدرة التشغيل بضع مئات من الواط فقط، لكن لحظة بدء التشغيل قد تحتاج إلى عدة كيلوواط، وتستمر هذه الزيادة عادةً لمدة 1-3 ثوانٍ. وإذا لم تكن قدرة الذروة للعاكس كافية، فلن يتمكن الجهاز من بدء التشغيل من الأساس.
مثال واقعي: مكيف هواء منزلي بقدرة 1.5 حصان قد يستهلك حوالي 1100 واط أثناء التشغيل، لكن قدرة بدء التشغيل قد تصل إلى 4500 واط أو أكثر. إذا كانت القدرة الاسمية للعاكس 3000 واط وقدرة الذروة (تيار الاندفاع) 6000 واط، فسيتمكن من تشغيل المكيف، لأنه قادر على تحمل ذروة تبلغ 4500 واط لفترة قصيرة. أما إذا كانت قدرة الذروة للعاكس 3500 واط فقط، فسيدخل العاكس في وضع الحماية من الحمل الزائد بمجرد تشغيل المكيف.
وهذا هو السبب في أن العديد من العلامات التجارية تضع رقمين للقدرة في جدول المواصفات: القدرة المستمرة وقدرة الذروة. وعند اختيار النظام، يجب التأكد من أن قدرة الذروة للعاكس أعلى من قدرة بدء التشغيل للأجهزة المنزلية التي تحتوي على محركات.
لذلك، فإن منطق اختيار العاكس هو: أولًا، اجمع قدرات جميع «الأحمال المستمرة» التي قد تعمل في الوقت نفسه (مثل الإضاءة، وأجهزة الشبكة، والثلاجة وغيرها) للحصول على قدرة الحمل الأساسية؛ ثم احسب بشكل منفصل قدرة بدء التشغيل لأكبر جهاز يحتوي على محرك؛ وأخيرًا، اعتبر مجموع الاثنين الحد الأدنى المطلوب لقدرة الذروة للعاكس. فعلى سبيل المثال، عند جمع مجموعة الأجهزة عالية القدرة التي تعمل في الوقت نفسه مع تيار بدء تشغيل الثلاجة، قد تصل قدرة الذروة المطلوبة إلى 6000 واط أو أكثر. وإذا اخترت عاكسًا بقدرة أقل من المطلوب، فقد لا تتمكن من تشغيل مكيف الهواء أثناء انقطاع الكهرباء حتى لو كانت البطارية مشحونة بالكامل.
كيفية تحديد قدرة الألواح الشمسية بناءً على سعة البطارية؟
إن تحديد قدرة الألواح الشمسية يجيب في الواقع عن سؤال واحد: بعد استهلاك طاقة البطارية، كم من الوقت تريد أن تحتاج لإعادة شحنها بالكامل؟
الخطوة الأولى: تحديد متوسط استهلاكك اليومي من الكهرباء
يأتي متوسط استهلاك الكهرباء اليومي هنا من الحد الأدنى من الاحتياجات التي حسبناها سابقًا. على سبيل المثال، إذا كان الحمل الأساسي لمنزل عادي أثناء انقطاع الكهرباء يبلغ 3 كيلوواط ساعة يوميًا، فهذا هو مقدار الطاقة التي تحتاج الألواح الشمسية إلى تعويضها.
الخطوة الثانية: تقدير عدد ساعات الإشعاع الشمسي الفعّالة في منطقتك
يقصد بالإشعاع الشمسي الفعّال عدد الساعات خلال اليوم التي يمكن خلالها للألواح الشمسية إنتاج قدرتها الاسمية. ويتراوح متوسط عدد ساعات الإشعاع الشمسي الفعّالة يوميًا في معظم المناطق بين 3-5 ساعات. وعلى الرغم من أن مناطق الشرق الأوسط تتمتع بساعات طويلة من أشعة الشمس، إلا أنه عند أخذ انخفاض القدرة الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة في منتصف النهار وتأثير الغبار والرمال في الاعتبار، فمن الأكثر تحفظًا الاعتماد على 4-5 ساعات كقيمة تقديرية لساعات الإشعاع الشمسي الفعّالة.
الخطوة الثالثة: استخدام المعادلة لحساب قدرة الألواح
إجمالي قدرة الألواح الشمسية المطلوبة (W) ≈ استهلاك الطاقة اليومي (Wh) ÷ عدد ساعات الإشعاع الشمسي الفعّالة (h)
على سبيل المثال، إذا كان متوسط الاستهلاك اليومي 3 كيلوواط ساعة (3000Wh)، وكان عدد ساعات الإشعاع الشمسي الفعّالة 4.5 ساعات: 3000 ÷ 4.5 ≈ 667W. وبعد إضافة خسائر النظام (الكابلات، ووحدة التحكم، وانخفاض القدرة بسبب ارتفاع درجات الحرارة، بحوالي 20%)، يُنصح في النهاية بتركيب قدرة إجمالية تبلغ حوالي 800W.
بعض التكوينات الشائعة للمقارنة:
| سعة البطارية | متوسط استهلاك الكهرباء اليومي | قدرة الألواح الشمسية الموصى بها (بناءً على 4.5 ساعات من الإشعاع الشمسي) |
| 5 كيلوواط ساعة | 3 كيلوواط ساعة/يوم | 700-800 واط |
| 10 كيلوواط ساعة | 6 كيلوواط ساعة/يوم | 1400-1600 واط |
| 15 كيلوواط ساعة | 9 كيلوواط ساعة/يوم | 2100-2400 واط |
ما الذي يختلف في تكوين النظام في البيئات الحارة والمليئة بالغبار؟
ولكن في المناطق الحارة والمليئة بالغبار، تحتاج منطقية التكوين التي شرحناها سابقًا إلى بعض التعديلات. فدرجات الحرارة المرتفعة والغبار والرمال ليست مشكلات بسيطة، بل تؤثر بشكل مباشر في الأداء الفعلي للأجهزة وعمرها الافتراضي، ولذلك يجب أخذ هذه العوامل في الاعتبار عند اختيار النظام.
ما تأثير درجات الحرارة المرتفعة على البطارية والعاكس؟
يؤدي تشغيل بطاريات الليثيوم في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة إلى عدة نتائج مباشرة: أولًا، انخفاض مؤقت في السعة، فعندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 40°C، قد تنخفض السعة القابلة للاستخدام بنسبة 10%-20%؛ ثانيًا، تقييد الشحن، حيث تقوم العديد من أنظمة إدارة البطارية (BMS) تلقائيًا بتقييد الشحن أو إيقافه عندما تتجاوز درجة حرارة البطارية 45°C-50°C، وذلك لحماية الخلايا من التلف؛ وثالثًا، تسارع التقادم، إذ يؤدي التشغيل لفترات طويلة في درجات الحرارة المرتفعة إلى تقصير العمر الافتراضي للبطارية.
وينطبق الأمر نفسه على العاكس. فارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة سخونة مكونات القدرة الداخلية، وقد يتم خفض القدرة المستمرة للعاكس بشكل اضطراري. فعلى سبيل المثال، قد لا يتمكن عاكس بقدرة اسمية تبلغ 5 كيلوواط من إخراج أكثر من 4 كيلوواط بشكل مستمر، أو حتى أقل، عند درجة حرارة محيطة تبلغ 50°C.
كيف يؤثر الغبار في توليد الطاقة من الألواح الشمسية؟
يُعد تراكم الغبار على سطح الألواح الشمسية من أكثر المشكلات شيوعًا، ولكنه في الوقت نفسه من أكثر العوامل التي يتم التقليل من تأثيرها. إذ يحجب الغبار جزءًا من الضوء، مما يؤدي مباشرةً إلى انخفاض كفاءة توليد الطاقة. ووفقًا لبيانات القياس الفعلية، تختلف خسائر تراكم الغبار على الألواح الكهروضوئية باختلاف كمية الغبار وطبيعته وطريقة توزيعه. وفي تجربة لتراكم الغبار بشكل غير متجانس، انخفض خرج قدرة الألواح بنحو 30%؛ كما يمكن أن يؤدي التوزيع غير المتساوي للغبار إلى ظهور نقاط ساخنة موضعية، مما قد يتسبب في تلف الخلايا الشمسية على المدى الطويل.
أين يجب تركيب البطارية؟
في المناطق الحارة، يُعد موقع تركيب البطارية والعاكس أيضًا قرارًا يجب التخطيط له مسبقًا. ولكن المبدأ الأساسي بسيط: الابتعاد عن مصادر الحرارة وأشعة الشمس المباشرة.
لذلك، يُفضّل اختيار قبو، أو الجانب المظلل من المرآب، أو غرفة معدات مزودة بمظلة، مع ضمان وجود مساحة كافية لتدفق الهواء حول الأجهزة. وإذا لم يكن التركيب الداخلي ممكنًا وكان لا بد من التركيب في الخارج، فاختر موقعًا مزودًا بمظلة أو صندوق حماية للمعدات، وتجنب تعريض الأجهزة لأشعة الشمس المباشرة. وتدعم بعض طرازات البطاريات التركيب على الجدار، وإذا تم تركيبها على ارتفاع مناسب عن الأرض، فيمكن تجنب تجمع الهواء الساخن بالقرب من سطح الأرض. وقبل التركيب، يجب أيضًا التحقق من درجة حماية الجهاز (تصنيف IP).
وبناءً على التأثيرات المذكورة أعلاه، يحتاج تكوين النظام في البيئات الحارة والمليئة بالغبار إلى إجراء عدة تعديلات:
زيادة قدرة الألواح الشمسية بنسبة إضافية تتراوح بين 15%-20%: لتعويض انخفاض القدرة الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة وخسائر توليد الطاقة الناتجة عن الغبار والرمال. على سبيل المثال، إذا أظهر الحساب الأصلي أنك تحتاج إلى ألواح بقدرة 800W، فمن المستحسن فعليًا تركيب قدرة إجمالية تبلغ حوالي 950-1000W.
ترك هامش أكبر عند اختيار العاكس: مع أخذ خفض القدرة الناتج عن ارتفاع درجات الحرارة في الاعتبار، يُنصح باختيار القدرة الاسمية للعاكس بما يعادل 1.3-1.5 مرة من قدرة الحمل القصوى. وإذا كان الجهاز بحاجة إلى إخراج مستقر عند درجة حرارة تبلغ 50°C، فسيكون اختيار طراز من الفئة الصناعية يتمتع بنطاق درجة حرارة تشغيل أوسع أكثر موثوقية.
زيادة سعة البطارية بشكل مناسب: مع أخذ انخفاض السعة في درجات الحرارة المرتفعة واستهلاك الطاقة الإضافي المحتمل لمعدات التهوية أو التبريد، مثل المراوح، في الاعتبار، يُنصح بإضافة هامش سعة بنسبة 10%-15% إلى القيمة الأساسية المحسوبة.
اختيار كابلات أكثر سماكة بدرجة واحدة: تنخفض قدرة تحمل الكابل للتيار في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، لذلك يمكن أن يساعد زيادة مقطع الكابل بشكل مناسب على تقليل ارتفاع حرارة الخط وانخفاض الجهد، وتحسين سلامة النظام. فعلى سبيل المثال، إذا أظهر حساب التيار أن كابلًا بمقاس 6AWG مناسب في الظروف العادية، فمن المستحسن في البيئة الحارة ترقيته إلى 4AWG.
قائمة التحقق النهائية لتكوين النظام
من خلال تفصيل الخطوات السابقة، من المفترض أنك أصبحت تعرف الحد الأدنى من احتياجات منزلك من الكهرباء، وتعرف الآن ما الذي يناسبه كل من 5 كيلوواط ساعة و10 كيلوواط ساعة و20 كيلوواط ساعة، كما فهمت الفرق بين السعة الاسمية والسعة القابلة للاستخدام فعليًا، وأصبحت تعرف الفرق بين قدرة العاكس وسعة البطارية ودور كل منهما، كما تعرف أن البيئات الحارة والمليئة بالغبار تتطلب ترك هامش إضافي عند تكوين النظام.
وأخيرًا، إليك قائمة تحقق يمكنك مراجعتها بندًا بندًا قبل التركيب:
| الرقم | بند التحقق | الحالة |
| 1 | تم إعداد قائمة بالأجهزة التي يجب أن تظل قيد التشغيل أثناء انقطاع الكهرباء | ☐ |
| 2 | تم إكمال حساب متوسط استهلاك الكهرباء اليومي | ☐ |
| 3 | سعة البطارية الاسمية ≥ استهلاك الطاقة اليومي ÷ 0.85 ÷ 0.9 | ☐ |
| 4 | القدرة المستمرة للعاكس ≥ إجمالي قدرة الأجهزة التي تعمل في الوقت نفسه × 1.2 | ☐ |
| 5 | قدرة الذروة للعاكس ≥ قدرة بدء التشغيل لأكبر جهاز يحتوي على محرك | ☐ |
| 6 | إجمالي قدرة الألواح الشمسية ≥ استهلاك الطاقة اليومي ÷ عدد ساعات الإشعاع الشمسي الفعّالة × 1.2 (مع أخذ درجات الحرارة المرتفعة والغبار والرمال في الاعتبار) | ☐ |
| 7 | أقصى جهد دخل لوحدة التحكم MPPT > جهد الدائرة المفتوحة للألواح الشمسية المتصلة على التوالي | ☐ |
| 8 | موقع تركيب البطارية: مظلل، جيد التهوية، وبعيد عن أشعة الشمس المباشرة | ☐ |
| 9 | درجة حماية المعدات مناسبة لبيئة التركيب (داخلية/خارجية/مليئة بالغبار) | ☐ |
| 10 | مقاس الكابلات مناسب لأقصى تيار للنظام، مع ترك هامش إضافي | ☐ |
لا يُعد تكوين النظام قرارًا يُتخذ مرة واحدة، بل هو عملية يمكن تعديلها تدريجيًا مع تغيّر استهلاك الكهرباء في المنزل. ويمكن البدء بتكوين يلبي الحد الأدنى من الاحتياجات، ثم توسيع النظام لاحقًا مع زيادة الطلب، مثل إضافة المزيد من الأجهزة الكهربائية أو زيادة تكرار انقطاع الكهرباء، وذلك من خلال إضافة وحدات بطارية أو زيادة قدرة الألواح الشمسية. وتدعم سلسلة أنظمة تخزين الطاقة من Piforz التكوين المعياري، مما يتيح ترقية السعة وتوسيع منظومة الطاقة الشمسية دون الحاجة إلى استبدال الوحدة الرئيسية، لتلبية الاحتياجات المختلفة لتخزين الطاقة المنزلية، بدءًا من الطاقة الاحتياطية الأساسية وصولًا إلى التشغيل خارج الشبكة للمنزل بالكامل.
