كيفية تحديد حجم تخزين الطاقة السكني بالطاقة الشمسية دون إنفاق زائد

كيفية تحديد حجم تخزين الطاقة السكني للطاقة الشمسية دون إنفاق زائد

أكثر أخطاء تحديد الحجم شيوعًا في تخزين الطاقة السكني للطاقة الشمسية هو التعامل مع سعة البطارية على أساس أن الأكبر هو الأفضل. وهذا غير صحيح. لا تكون البطارية المنزلية ذات قيمة إلا بقدر توافقها مع كيفية استخدام الكهرباء فعليًا داخل المنزل، ووقت إنتاج الطاقة الشمسية، وما يتوقعه مالك المنزل أثناء انقطاع الشبكة. شراء سعة قليلة جدًا يؤدي إلى الإحباط. أما شراء سعة كبيرة جدًا فيعني غالبًا دفع تكلفة مقابل كيلوواط-ساعات مخزنة نادرًا ما تُستخدم، مما يطيل فترة استرداد الاستثمار ويستهلك ميزانية كان يمكن توجيهها إلى تصميم شمسي أفضل أو إدارة الأحمال أو توسيع الألواح.

يبدأ اتخاذ قرار عملي بشأن الحجم بالتمييز بين أمرين يغفل عنهما كثير من المشترين: القدرة والطاقة ليسا الشيء نفسه. الطاقة، التي تُقاس عادةً بـ kWh، توضح كمية الكهرباء التي يمكن للبطارية تخزينها. أما القدرة، التي تُقاس عادةً بـ kW، فتوضح كمية الكهرباء التي يمكنها توفيرها في وقت واحد. قد تحتوي البطارية على طاقة مخزنة تكفي لتغطية الاستخدام المسائي، لكنها قد تعجز مع ذلك عن تشغيل مضخة مياه أو وحدة تكييف مركزي أو حمل آخر عالي القدرة إذا كانت قدرة خرجها منخفضة جدًا. ولهذا لا يمكن اختزال تحديد حجم البطارية في رقم واحد وارد في كتيب المنتج.

بالنسبة إلى معظم المنازل، لا يتمثل السؤال الصحيح في «ما حجم البطارية الذي أستطيع تحمّل تكلفته؟»، بل في «ما الأحمال التي أريد فعليًا أن تدعمها البطارية، وإلى متى؟». فهناك فرق واضح بين نظام مصمم للاستهلاك الذاتي ونظام مصمم لتعزيز القدرة على الصمود أثناء انقطاع الكهرباء. إذا كان هدفك تخزين فائض توليد الطاقة الشمسية واستخدامه بعد غروب الشمس، فسيتم تحديد حجم البطارية بناءً على نقل الأحمال اليومية. أما إذا كان هدفك إبقاء الدوائر الأساسية قيد التشغيل أثناء الانقطاعات، فيجب أن يعكس تحديد الحجم مدة الانقطاع، والأجهزة الحيوية، واحتمال انخفاض إنتاج الطاقة الشمسية أثناء العواصف أو في ظروف الشتاء.

ابدأ بملف الأحمال، وليس بكتالوج البطاريات

تعطي فواتير المرافق إجماليًا شهريًا تقريبيًا، لكنها لا توضح الصورة كاملة. فقد يحتاج منزلان يستهلكان الكمية الشهرية نفسها من الكهرباء إلى أحجام تخزين مختلفة تمامًا. قد يكون الطلب المسائي في أحدهما متوقعًا والأجهزة فيه عالية الكفاءة، بينما يشهد المنزل الآخر ارتفاعات حادة في الطلب بسبب معدات HVAC أو الطهي الكهربائي أو تسخين المياه. يعتمد تحديد الحجم الجيد على دراسة أنماط الاستهلاك اليومية، ولا سيما خلال فترات بعد الظهر المتأخر والمساء والليل، عندما ينخفض إنتاج الطاقة الشمسية.

عمليًا، يقيّم مالكو المنازل عادةً ثلاث طبقات من الطلب:

• الأحمال الأساسية: الثلاجة، والإضاءة، والإنترنت، وشحن الهواتف، والمقابس المحددة، والأجهزة الطبية، ومضخة تصريف المياه.
• أحمال الراحة: الغرف الإضافية، وأجهزة الترفيه، ومعدات المطبخ الصغيرة، وأنظمة المرآب.
• الأحمال الثقيلة: تكييف الهواء المركزي، وسخانات المياه الكهربائية، وشواحن المركبات الكهربائية، والمجففات الكهربائية، والمضخات الكبيرة.

يكتسب هذا الفصل أهمية لأنه يمكن جعل العديد من الأنظمة أكثر فعالية من حيث التكلفة عند توفير الطاقة الاحتياطية للدوائر الأساسية أو المحددة فقط بدلًا من المنزل بأكمله. قد تبدو الطاقة الاحتياطية للمنزل بالكامل خيارًا جذابًا، لكنها قد ترفع متطلبات البطارية والعاكس بسرعة كبيرة.

غالبًا ما تكون مصائد الإنفاق الزائد متوقعة

من الأخطاء الشائعة تحديد حجم البطارية بحيث تمتص كل فائض توليد الطاقة الشمسية في الأيام الأكثر سطوعًا. قد يبدو ذلك فعالًا، لكن تلك الأيام القصوى لا تمثل المتوسط السنوي. فإذا كانت البطارية أكبر من اللازم لاستيعاب فائض صيفي يحدث أحيانًا، فقد تبقى نسبة كبيرة من هذه السعة غير مستخدمة خلال بقية العام. ويتمثل النهج الأفضل في النظر إلى إنتاج الفائض المعتاد والطلب المسائي المعتاد، ثم تحديد ما إذا كان دفع تكلفة إضافية مقابل تلك الذروات غير المتكررة مبررًا.

ومن الأخطاء الأخرى تجاهل السعة القابلة للاستخدام. فسعة البطارية الاسمية لا تكون دائمًا مساوية للطاقة المتاحة للاستخدام اليومي. وبحسب تصميم النظام وإعدادات الشركة المصنعة، قد تُحجز بعض السعة لحماية عمر البطارية أو الحفاظ على جاهزية الطاقة الاحتياطية. وينبغي لمالكي المنازل الذين يقارنون بين الأنظمة أن ينظروا بدقة إلى الطاقة القابلة للاستخدام، وليس فقط إلى أكبر رقم في ورقة المواصفات.

هناك أيضًا سوء فهم مالي يتكرر كثيرًا: يفترض بعض المشترين أن البطارية الأكبر تحسن دائمًا الجدوى الاقتصادية لأنها تزيد الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية. لكن القيمة تعتمد في الواقع على تعرفة الكهرباء المحلية، وقواعد صافي القياس، وتعريفات وقت الاستخدام، وتكرار انقطاع الكهرباء. ففي المناطق التي تقدم تعويضًا مناسبًا عن الطاقة المصدرة إلى الشبكة، قد يكون من الصعب تبرير التخزين الكبير جدًا. أما في المناطق ذات تعويض التصدير المنخفض أو الكهرباء المسائية المكلفة، فقد تكون البطارية المتوسطة أكثر منطقية.

كيفية التفكير في نظام بالحجم المناسب

غالبًا ما يأتي القرار السليم بشأن تخزين الطاقة السكني للطاقة الشمسية من تحقيق التوازن بين أربع نقاط فحص بدلًا من ملاحقة هدف واحد:

وهنا تظهر أيضًا أهمية قابلية التوسعة النمطية. فقد يكون أداء بعض مالكي المنازل أفضل عند استخدام نظام يمكن توسيعه لاحقًا بدلًا من تركيب السعة القصوى منذ البداية. ويشيع هذا النهج في أعمال أنظمة الطاقة عمومًا، بما في ذلك التطبيقات خارج المساكن. وتميل الشركات ذات الخبرة في أنظمة الطاقة الجديدة وحلول تخزين طاقة الشبكات الذكية، مثل EN New Power Technology (Shandong) Co., Ltd.، إلى النظر إلى تحديد الحجم باعتباره عملية شاملة للنظام: فسلوك الأحمال، وبيئة التشغيل، واستراتيجية التحكم، والمرونة المستقبلية، كلها عوامل أهم من رقم السعة المعلن. ويظهر المنطق نفسه في فئات أخرى من المعدات المكهربة، حتى عندما يكون الاستخدام النهائي مختلفًا تمامًا، مثل مركبة تنظيف الطرق المصممة لتطبيقات المركبات الخاصة، حيث يجب أن يتوافق اختيار البطارية أيضًا مع دورة التشغيل بدلًا من التفضيلات التسويقية.

أسئلة تستحق الطرح قبل الشراء

ينبغي أن يكون بوسع جهة التركيب أو المورد الجاد مناقشة ما هو أكثر من حجم البطارية وحده. اسأل عن الأحمال المشمولة في خطة الطاقة الاحتياطية، وما إذا كان بإمكان HVAC أو المضخات بدء التشغيل بصورة موثوقة، ومقدار السعة القابلة للاستخدام، وما إذا كان النظام يدعم الطاقة الاحتياطية لجزء من المنزل أو للمنزل بأكمله، وكيفية أداء التصميم خلال الأيام منخفضة الإنتاج الشمسي. واسأل عن تفاعل تصنيف العاكس مع البطارية. واسأل أيضًا عما إذا كان يمكن إضافة وحدات أخرى لاحقًا وتحت أي شروط.

ومن المفيد كذلك التحقق مما إذا كان العرض يفترض تغييرات سلوكية قد لا تكون واقعية. إذ تبدو بعض الأنظمة اقتصادية على الورق فقط إذا تجنب مالك المنزل تشغيل أجهزة معينة في أوقات محددة. وقد يكون ذلك مقبولًا لبعض الأسر، لكنه يؤدي إلى الإزعاج وخيبة الأمل لدى أسر أخرى. وينبغي للنظام ذي الحجم المناسب أن يتوافق مع الروتين الفعلي للمنزل، لا مع روتين مثالي مفترض.

ومن المعايير المفيدة أيضًا الفصل بين التخطيط للأحداث النادرة والقيمة اليومية. فإذا كانت الانقطاعات نادرة وقصيرة، فقد يكون من الأفضل تحديد الحجم لتحقيق خفض يومي في فاتورة الكهرباء إلى جانب تغطية أساسية للطوارئ. أما إذا كانت الانقطاعات متكررة، فتكتسب الطاقة الاحتياطية طويلة المدة أهمية أكبر. وهذه أولويات تصميم مختلفة، ولا ينبغي دمجها بصورة عشوائية.

لا يتمثل الهدف من تخزين الطاقة السكني للطاقة الشمسية في امتلاك أكبر بطارية في المنطقة. بل يتمثل في شراء سعة تخزين كافية لجعل نظامك الشمسي يعمل بكفاءة أكبر لصالحك، والحفاظ على حماية أحمالك الأساسية، وعدم تجميد أموالك في سعة غير مستخدمة. وعندما تستند الأرقام إلى أنماط استهلاك فعلية، واحتياجات احتياطية متوقعة، ونظرة واقعية إلى التوسع المستقبلي في استخدام الكهرباء، ينتهي الأمر عادةً إلى نظام أصغر وأكثر ذكاءً مما يتوقعه كثير من المشترين لأول مرة. وحتى في معدات التنقل الكهربائي ذات الصلة، سواء للاستخدام السكني أو لاستخدامات متخصصة مثل مركبة تنظيف الطرق، يظل المبدأ نفسه: يجب أن تتوافق سعة التخزين مع طبيعة التشغيل، لا مع المبالغة التسويقية.