كيفية بناء نظام شمسي خارج الشبكة في 6 خطوات فقط

هناك العديد من الأنواع المختلفة لأنظمة الطاقة الشمسية بما في ذلك الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة، والهجينة، والخارجة عن الشبكة. من بين الخيارات الثلاثة الرئيسية للطاقة الشمسية، تعد الطاقة الشمسية خارج الشبكة هي الأكثر استقلالية بين الأنظمة.

كان تركيب نظام شمسي خارج الشبكة في يوم من الأيام مفهومًا هامشيًا نظرًا لمتطلبات المساحة الكبيرة والتكاليف الباهظة. لكن التقدم في تكنولوجيا الطاقة الشمسية على مدى العقد الماضي جعل معدات الطاقة الشمسية أكثر كفاءة وأقل تكلفة، مما ساعد على دفعها إلى الاتجاه السائد. أصبح الآن مشهدًا شائعًا إلى حد ما رؤية المركبات الترفيهية والكبائن الريفية تعمل بالكامل بأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة. لحسن الحظ، لقد قمنا بتغطيتك عندما يتعلق الأمر بتصميم نظام الطاقة خارج الشبكة من الصفر، بما في ذلك تحديد احتياجاتك من الطاقة، وحجم نظام الطاقة الشمسية والبطارية والمكونات الإضافية التي ستحتاج إليها. ألقِ نظرة أدناه لتتعرف على الخطوات الست التي يمكنك اتخاذها لتعزيز أسلوب حياتك المكتفي ذاتيًا اليوم.

ما هو النظام الشمسي خارج الشبكة؟

النظام الشمسي خارج الشبكة هو نظام مستقل للطاقة الكهربائية يستخدم الطاقة الشمسية كمورد له.

● النظام الشمسي خارج الشبكة غير متصل بالمرافق العامة الرئيسية (خاصة شبكة الكهرباء).

● يقوم بتوليد كهرباء التيار المستمر من الألواح الشمسية وتخزينها باستخدام البطاريات.

● يقوم بتشغيل الأجهزة المنزلية عن طريق تحويل كهرباء التيار المستمر المخزنة إلى تيار متردد باستخدام عاكس خارج الشبكة.

علاوة على ذلك، سنقدم لك شرحًا بسيطًا عن نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة. تتحدث بعض المقالات والكتب عن هذا الموضوع، لكنها قد تكون مربكة في بعض الأحيان. الهدف الرئيسي هو منحك بداية قوية لمشروع النظام الشمسي خارج الشبكة الخاص بك.

مخططات النظام الشمسي النموذجية خارج الشبكة

هنا، سترى اثنين من الرسوم البيانية الأسلاك لنظام شمسي نموذجي خارج الشبكة. بالمناسبة، مخطط الأسلاك هو تصوير بسيط لكيفية توصيل كل مكون من مكونات النظام. عادة، يتضمن نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة وحدات الطاقة الشمسية، وكابلات التيار المستمر، وبطارية، وجهاز التحكم بالشحن، وعاكس البطارية.

فيما يلي تفاصيل 6 خطوات لتجعلك تتجه نحو الحياة الشمسية خارج الشبكة.

الخطوة رقم 1: تحديد مقدار الطاقة والحد الأقصى الذي ستحتاجه

على الرغم من أن العديد من الأشخاص غالبًا ما يتخطون هذه الخطوة وينتقلون مباشرة إلى شراء نظام تخزين الطاقة الشمسية خارج الشبكة، إلا أن هذه إحدى أهم الخطوات التي يمكنك اتخاذها لضمان عدم إهدار أموالك على نظام كبير الحجم أو نهاية مع نظام غير قادر على تلبية احتياجاتك من الطاقة بشكل كافٍ. من أجل تحديد احتياجاتك من الطاقة بشكل صحيح، سوف تحتاج إلى استخدام حاسبة القروض أو العمل مباشرة مع ممثل من BSLBATT. أدخل كل جهاز أو عنصر ستقوم بتزويده بالطاقة باستخدام نظام الطاقة الخاص بك، وعدد مرات استخدامه يوميًا، بالإضافة إلى المواصفات ذات الصلة بالعنصر. ابذل قصارى جهدك لتذكر كل عنصر ستستخدمه مع نظام الطاقة الخاص بك، حيث أن التعديلات التي تبدو صغيرة على حساب الحمل الخاص بك يمكن أن تؤدي في النهاية إلى إحداث تأثير كبير.

إذا كنت تفضل إجراء هذا الحساب يدويًا بنفسك، لاحظ أن كل جهاز إلكتروني سيشير إلى الحمل الكهربائي الذي يسحبه على الملصق أو العبوة. تعد معرفة متطلبات الطاقة الفردية لأجهزتك أو معداتك أمرًا ضروريًا في هذه المرحلة. من المفيد أن تقوم بإدراج جميع أجهزتك مع متطلبات الطاقة المقابلة لها بالواتس. قد ترى هذا عادةً على لوحات أسماء المعلومات الخاصة بهم. هذه خطوة حاسمة يجب القيام بها حتى لا تقصر أو تزيد من سعة النظام الشمسي خارج الشبكة.

قبل اختيار المكونات، عليك أن تحسب استهلاكك للطاقة. ما المدة التي تخطط فيها لتشغيل أجهزتك بالساعات؟ ما هي متطلبات التحميل الفردية لأجهزتك بالواتس؟ لحساب استهلاك الطاقة بالواط/ساعة، ما عليك سوى الإجابة على الأسئلة وضرب كل حمل (واط) في الوقت (الساعات) الذي تحتاجه للتشغيل.

بمجرد استهداف الأحمال، قم بحساب تصنيف الطاقة لكل حمل على النحو التالي:

لاحظ تصنيف الطاقة المحدد على الأحمال (الأجهزة المتصلة مثل التلفزيون والمراوح وغيرها) بالواتس

لاحظ وقت تشغيل كل تحميل بالساعات

احسب استهلاك الطاقة وفقًا للصيغة التالية (اعتبر حوالي 25% كعامل فقدان الطاقة)

الطاقة (واط / ساعة) = الطاقة (واط) × المدة (ساعات)

مجموع الطاقة المستهلكة يوميا من قبل جميع الأحمال

قم بتدوين جميع تقييمات الأجهزة المستهدفة واستهلاك الطاقة كما هو موضح أدناه:

يمكن للمرء أيضًا التحقق من فواتير الكهرباء السابقة ويمكن اعتبار أن الأعلى على الإطلاق هو استهلاك الطاقة المطلوب لتصميم نظام الطاقة الشمسية.

باتباع الخطوات المذكورة أعلاه لجميع أحمال التيار المتردد قمنا بحساب:

الطاقة = 380 واط

الطاقة المحسوبة = 2170 وات/ساعة

إجمالي الطاقة (أضف 25% كعامل فقدان الطاقة) = 2170 * 1.25

=2712.5 واط

سيتم تصميم نظام الطاقة الشمسية مع الأخذ في الاعتبار التقييمات المذكورة أعلاه.

الخطوة رقم 2: تحديد عدد البطاريات التي ستحتاجها

بعد تحديد مقدار الطاقة والحد الأقصى للتيار أو الطاقة التي تحتاجها، ستحتاج إلى معرفة عدد البطاريات التي تحتاجها لتخزين كل تلك الطاقة بشكل صحيح بالإضافة إلى تلبية احتياجاتك من الطاقة والتيار. أثناء هذه العملية، تأكد من أن تسأل نفسك أسئلة مثل ما إذا كنت تحتاج إلى مساحة تخزين كافية لمدة يوم أو يومين فقط، أو إذا كنت بحاجة إلى مساحة تخزين كافية لمدة ثلاثة أيام أو أكثر؛ ما إذا كنت ستقوم بدمج مصدر طاقة آخر، مثل توربينات الرياح أو المولدات، لاستخدامه خلال الأيام الملبدة بالغيوم المتتالية؛ وما إذا كنت ستقوم بتخزين البطاريات في غرفة دافئة أو مكان بارد. غالبًا ما يتم تصنيف البطاريات للتخزين في درجات حرارة أعلى، لأنه في درجات الحرارة الباردة، تتضاءل قدرة البطارية على توفير الطاقة الكافية. لذلك، كلما كانت الغرفة أكثر برودة، كلما زاد حجم بنك البطارية الذي تحتاجه. على سبيل المثال، في درجات الحرارة الأقل من درجة التجمد، قد تحتاج إلى زيادة سعة البطارية بنسبة تزيد عن 50 بالمائة. لاحظ أن هناك القليل تقدم شركات البطاريات التي تقدم بطارية مصممة خصيصًا لدرجات حرارة أقل من درجة التجمد . تؤثر عوامل مثل تلك المذكورة أعلاه على حجم بنك البطارية الخاص بك وتكلفته.

هناك عامل إضافي يجب مراعاته وهو أن بطاريات الرصاص الحمضية لا يمكن تفريغها إلا بنسبة تصل إلى 50 بالمائة دون أن تتضرر، على عكس بطاريات الليثيوم - خاصة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد والتي يمكن تفريغها بأمان بنسبة تصل إلى 100 بالمائة. لهذا السبب، تعد بطاريات الليثيوم خيارًا مثاليًا لأنظمة الطاقة خارج الشبكة، والتي غالبًا ما تتطلب القدرة على التفريغ بشكل أعمق. سيتعين عليك أيضًا شراء ضعف عدد بطاريات الرصاص الحمضية مقارنة ببطاريات الليثيوم فقط للوصول إلى نفس السعة القابلة للاستخدام، بعد أخذ عمق التفريغ ومعدلات الشحن ومعدلات الكفاءة في الاعتبار.

بعد أخذ هذه الاعتبارات في الاعتبار، ستحتاج بعد ذلك إلى تحديد بنك البطارية الذي تحتاجه، والذي يتراوح من 12 فولت إلى 24 فولت إلى 48 فولت. بشكل عام، كلما كان نظام الطاقة أكبر، زادت احتمالية احتياجك إلى بنك بطارية ذي جهد أعلى من أجل الحفاظ على عدد السلاسل المتوازية عند الحد الأدنى وتقليل كمية التيار بين العاكس وبنك البطارية. إذا كان لديك نظامًا صغيرًا وتريد أن تكون قادرًا على شحن العناصر البسيطة مثل جهازك اللوحي وتشغيل الأجهزة التي تعمل بجهد 12 فولت في عربة سكن متنقلة، فإن بنك البطاريات الأساسي بجهد 12 فولت يكون مناسبًا. ومع ذلك، إذا كنت بحاجة إلى توفير طاقة تزيد عن 2000 واط في المرة الواحدة، فسوف تحتاج إلى التفكير في أنظمة 24 فولت و48 فولت بدلاً من ذلك. بالإضافة إلى تقليل عدد سلاسل البطاريات المتوازية لديك، سيسمح لك ذلك باستخدام كابلات نحاسية أرق وأقل تكلفة بين العاكس والبطاريات.

لنفترض أنك قررت أن بنك البطاريات بقدرة 12 فولت هو الأفضل لاحتياجاتك وأنك توصلت إلى استخدام يومي بقدرة 500 أمبير في الساعة في الخطوة رقم 1. بالنظر إلى بطاريات BSLBATT ذات 12 فولت، سيكون لديك العديد من الخيارات. على سبيل المثال، يمكنك استخدام خمسة من بطاريات BSLBATT 12 فولت 100 أمبير B-LFP12-100 ، أو اثنين من بطاريات BSLBATT 12 فولت 300 أمبير B-LFP12-300 . بالطبع، إذا لم تكن متأكدًا من بطارية BSLBATT الأفضل لاحتياجاتك، فيرجى الاتصال بنا وسنعمل معك للعثور على بنك الحجم المناسب للبطاريات المناسبة للحفاظ على طاقتك.

الخطوة رقم 3: تغيير حجم العاكس

بمجرد تقدير متطلبات الطاقة، فإن المهمة التالية هي حساب تصنيف العاكس لنفسه.

يلعب اختيار العاكس دورًا مهمًا في تصميم الطاقة الشمسية لدينا، لأنه مسؤول عن تحويل التيار المباشر المتولد من اللوحة الشمسية إلى تيار متناوب (حيث تعمل الأحمال المتصلة في منزلنا في الغالب على مصدر التيار المتردد) بالإضافة إلى تنفيذ تدابير الحماية الأخرى.

فكر في عاكس ذو كفاءة عادلة، لقد فكرنا في عاكس بكفاءة 85٪

يعتبر إجمالي الطاقة الكهربائية التي تستهلكها الأحمال بمثابة مخرج للعاكس (أي 380 واط)

سيضيف 25% كعامل أمان في القوة الكهربائية المطلوبة.

380 * 0.25 = 95

إجمالي الطاقة الكهربائية المطلوبة = 380+95= 475 واط

حساب تصنيف قدرة الإدخال العاكس

الإدخال (VA) = الإخراج (واط) / الكفاءة × 100

= 475 (واط) / 85 × 100

= 559 فولت أمبير = 560 فولت أمبير

تقدر الطاقة المدخلة المطلوبة للعاكس بـ 559 VA، والآن نحتاج إلى تقدير مدخلات الطاقة التي يحتاجها العاكس.

طاقة الإدخال (وات/ساعة) = الخرج (واط/ساعة) / الكفاءة × 100

= 2712.585 × 100

= 3191.1 واط/ساعة

الآن، بمجرد تحديد قدرة العاكس، فإن المهمة التالية هي التحقق من العاكس المتاح في السوق. العاكس النموذجي المتوفر يأتي بجهد نظام 12 فولت، 24 فولت، 48 فولت.

وفقًا لتصنيف الطاقة المقدر لدينا وهو 560 فولت أمبير، يمكننا اختيار عاكس نظام بقدرة 1 كيلو واط. بشكل عام، يحتوي العاكس بقدرة 1 كيلو واط على جهد نظام 24 فولت. (بشكل عام 1 كيلو واط و2 كيلو واط - 24 فولت، 3 كيلو واط إلى 5 كيلو واط - 48 فولت، 6 كيلو واط إلى 10 كيلو واط - 120 فولت) من الضروري دائمًا الاطلاع على ورقة بيانات مواصفات العاكس لتحديد جهد النظام.

لقد تطابقت بطارية BSLBATT الخاصة بنا مع العديد من العلامات التجارية للعاكس. لدينا كل ما تريد! الآن، من فضلك

الخطوة رقم 4: تحديد عدد الألواح الشمسية التي ستحتاجها

الجزء الاربعة الخاص بك نظام الطاقة خارج الشبكة يتضمن الحساب تحديد عدد الألواح الشمسية التي ستحتاجها. بعد أن تعرف مقدار الطاقة التي تحتاج إلى إنتاجها يوميًا من حسابات الحمل، يتعين عليك أن تأخذ في الاعتبار مقدار ضوء الشمس الذي سيكون متاحًا لك للحصاد منه، والمعروف أيضًا باسم "ساعات الشمس". يتم تحديد عدد "ساعات الشمس" بعدد الساعات التي تشرق فيها الشمس المتوفرة في موقع معين على الألواح الخاصة بك بزاوية محددة طوال اليوم. بالطبع، لا تكون الشمس ساطعة عند الساعة 8 صباحًا كما تكون عند الساعة 1 ظهرًا، لذلك يمكن احتساب ساعة شمس الصباح على أنها نصف ساعة، في حين يتم احتساب الساعة من الظهر إلى الساعة 1 ظهرًا على أنها ساعة كاملة. أيضًا، ما لم تكن تعيش بالقرب من خط الاستواء، فلن يكون لديك نفس عدد ساعات ضوء الشمس في الشتاء كما تفعل في الصيف.

من المستحسن أيضًا أن تعتمد حجم نظام الطاقة الشمسية الخاص بك على السيناريو الأسوأ لموقعك المحدد، والذي يتضمن أن تعتمد حساباتك على الموسم بأقل قدر من أشعة الشمس التي ستستخدم فيها النظام. بهذه الطريقة، ستضمن أنك لن تعاني من نقص الطاقة الشمسية لجزء من العام.

الخطوة رقم 5: حدد جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية

بمجرد تحديد عدد البطاريات والطاقة الشمسية التي تحتاجها، ستحتاج إلى طريقة لإدارة نقل الطاقة الشمسية إلى البطاريات. الحساب التقريبي الذي يمكنك استخدامه لتحديد حجم جهاز التحكم بالشحن الشمسي الذي تحتاجه هو أخذ الواط من الطاقة الشمسية، ثم تقسيم ذلك على جهد بنك البطارية، ثم إضافة 25 بالمائة أخرى لتكون آمنًا.

من المهم أيضًا ملاحظة أن وحدات التحكم في الشحن متوفرة بنوعين رئيسيين من التقنيات: الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة (MPPT) وتعديل عرض النبض (PWM). باختصار، إذا كان جهد بنك البطارية يتطابق مع جهد مجموعة الطاقة الشمسية، فيمكنك استخدام وحدة التحكم بالشحن الشمسي PWM. بمعنى آخر، إذا كان لديك بنك بطارية 24 فولت ومجموعة طاقة شمسية 24 فولت، فيمكنك استخدام PWM. إذا كان جهد بنك البطارية الخاص بك مختلفًا عن المصفوفة الشمسية، ولا يمكن توصيله على التوالي لجعله مطابقًا، فسوف تحتاج إلى استخدام وحدة تحكم الشحن MPPT. على سبيل المثال، إذا كان لديك بنك بطارية 12 فولت ومجموعة طاقة شمسية 12 فولت، فستحتاج إلى استخدام وحدة تحكم الشحن MPPT.

الخطوة رقم 6: أجهزة الحماية والتركيب وتوازن الأنظمة

من المهم دائمًا تثبيت الصمامات اللازمة وأجهزة حماية التيار الزائد وقطع الاتصال وما إلى ذلك لحماية مكوناتك وإنشاء نظام آمن وموثوق. ومن المؤكد أن تخطي هذه المكونات سيكون أكثر تكلفة في المستقبل.

ستحتاج أيضًا إلى التفكير في كيفية تخطيطك لتركيب الألواح الشمسية، وبأي زاوية، وأين. هناك العشرات من الخيارات المتاحة لكل من الأنظمة المثبتة على السقف والأرض - فقط تأكد من استشارة المورد الخاص بك للتأكد من أن نظام التثبيت متوافق مع اللوحات الخاصة بك.

نصائح: قبل تركيب لوحة طاقة شمسية

● التحقق من الدعم الحكومي للاستفادة القصوى من تركيب الطاقة الشمسية.

● اعتمادا على توفر الشبكة وموقعها، حدد نوع نظام الطاقة الشمسية المناسب لاحتياجاتك من الطاقة

● في حالة تركيب الطاقة الشمسية على السطح، تحقق من سعة السطح لتثبيت العدد المطلوب من الألواح الشمسية.

● للحصول على أفضل النتائج، يجب إجراء تحليل التظليل لضمان عدم تغطية الألواح الشمسية المثبتة بظل الأشجار/المباني المجاورة أو عوامل أخرى.

الجودة، الجودة، الجودة!

هناك المئات من مواقع الويب التي تقدم مواد شمسية اقتصادية جيدة جدًا وبأسعار لا تصدق. كمحترف شركة بطاريات الليثيوم الشمسية ، لا أستطيع أن أؤكد بما فيه الكفاية على أهمية المواد ذات الجودة العالية. تأكد من مراعاة عدد السنوات التي قضتها الشركة المصنعة في الصناعة وضمانات المنتج والمراجعات. باعتبارك متخصصًا في تركيب الطاقة الشمسية خارج الشبكة، ستحتاج بالتأكيد إلى الدعم الفني عبر الإنترنت والهاتف الذي تقدمه شركات الطاقة الشمسية من الدرجة الأولى!

آمل أن يكون هذا المقال قد زودك ببعض الأفكار حول تصميم نظام الطاقة الشمسية.

بعد الانتهاء من جميع هذه الخطوات الست، ستكون في طريقك إلى التصميم، والأهم من ذلك، استخدام نظام التخزين الشمسي الإضافي الجديد خارج الشبكة! إذا كنت تخطط لتركيب نظام الألواح الشمسية في موقعك ولا تزال لديك بعض الشكوك، فلا تقلق الفريق الفني سوف يرشدك إلى أفضل حل ممكن لنظام الطاقة خارج الشبكة.