شارك كريستوفر، وهو أحد مالكي المنازل في الفلبين، نظام الطاقة الشمسية الذي يستخدمه في منزله: عاكس هجين PowMr بقدرة 6.2 كيلوواط هجين، وبطارية LiFePO4 بسعة 7 كيلوواط ساعة، ونحو 3 كيلوواط ذروة (3,000 واط) من الألواح الشمسية ثنائية الوجه. ويمكن للعاكس الاتصال بالألواح الشمسية والبطارية والشبكة في الوقت نفسه، لذلك يستخدم المنزل الطاقة الشمسية خلال النهار وينتقل إلى البطارية عند انقطاع الكهرباء.
النظام ليس كبيرًا، لكنه يتضمن بالفعل الأجزاء الأساسية الثلاثة لإعداد هجين منزلي. فيما يلي نظرة على وظيفة كل من عاكس الطاقة الشمسية وبطارية الليثيوم والألواح ثنائية الوجه في نظام كريستوفر، والمنازل التي يناسبها هذا النوع من الإعداد.
ما بداخل العاكس الهجين بقدرة 6.2 كيلوواط لدى كريستوفر
يستخدم نظام الطاقة الشمسية المنزلي لدى كريستوفر في الفلبين عاكسًا هجينًا من PowMr بقدرة 6.2 كيلوواط، (SKU:POW-HVM6.2K-48V-E). تبلغ قدرته الاسمية 6200 واط، ويوفر طاقة بموجة جيبية نقية بجهد 230 فولت، وهو ما يتوافق مع الأجهزة المنزلية الشائعة بجهد 220–230 فولت. وبالنسبة للأحمال التي تحتوي على محركات، مثل الثلاجة أو مضخة المياه، يمكن لعاكس الطاقة الشمسية الهجين توفير نحو ضعف قدرته الاسمية لمدة 3 ثوانٍ، لذا تتم تغطية تيار الإقلاع.
يستخدم هذا العاكس بقدرة 6.2 كيلوواط بطارية LiFePO4 بجهد 48 فولت. ويجب إقرانه ببطارية LiFePO4 بجهد 48 فولت، وليس بمجموعة بطاريات بجهد 12 أو 24 فولت. وعلى جانب الطاقة الشمسية، يبلغ الحد الأقصى لمدخل الطاقة الكهروضوئية نحو 8000 واط، ويتراوح نطاق جهد MPPT بين 60 و450 فولت، ويجب أن يظل جهد الدائرة المفتوحة للألواح الكهروضوئية أقل من 500 فولت. وتندرج مصفوفة الألواح الشمسية ثنائية الوجه بقدرة 3 كيلوواط ذروة لدى كريستوفر ضمن هذا الحد، لذا يمكن إضافة المزيد من الألواح لاحقًا. ومع الشحن بالطاقة الشمسية ومن الشبكة معًا، يبلغ الحد الأقصى لتيار الشحن نحو 120 أمبير.
يحتوي العاكس أيضًا على مخرجين للتيار المتردد. يمكن أن يصل المخرج الرئيسي إلى 6200 واط، بينما يتراوح المخرج الثاني بين نحو 1240 و4340 واط. أثناء انقطاع الكهرباء، أبقِ الثلاجة والأضواء والموجّه متصلة بمخرج النسخ الاحتياطي، واترك الأجهزة عالية الاستهلاك على المخرج الآخر حتى لا تتعرض بطارية المنزل الاحتياطية للحمل الزائد.
لماذا تهم بطارية LiFePO4 بسعة 7 كيلوواط ساعة
تخزن بطارية LiFePO4 بسعة 7 كيلوواط ساعة الطاقة الشمسية الفائضة خلال النهار، وتحافظ على تشغيل المنزل ليلًا أو أثناء انقطاع الكهرباء. ووفقًا للدليل، يحتاج هذا العاكس الهجين بقدرة 6.2 كيلوواط إلى بطارية بجهد 48 فولت، لذلك يجب أن يتطابق جهد البطارية مع جهد العاكس.
يمكنك تقدير مدة النسخ الاحتياطي بهذه الطريقة:
مدة النسخ الاحتياطي (بالساعات) ≈ طاقة البطارية القابلة للاستخدام (كيلوواط ساعة) ÷ الحمل (كيلوواط)
مع سعة قابلة للاستخدام تبلغ نحو 80%، توفر بطارية شمسية بسعة 7 كيلوواط ساعة نحو 5.6 كيلوواط ساعة تقريبًا.
وعند متوسط حمل يبلغ 1 كيلوواط، تكفي هذه الطاقة لنحو 5–6 ساعات. وعند 2 كيلوواط، تكفي لنحو 2–3 ساعات. وعادةً ما تكون الثلاجة والمراوح والأضواء مناسبة؛ أما مكيفات الهواء ومضخات المياه، فينبغي تشغيلها بشكل منفصل متى أمكن.
في هذا الإعداد، لا يتمثل الهدف في تشغيل العاكس بقدرة 6.2 كيلوواط بأقصى حمل طوال الوقت. فبطارية المنزل الاحتياطية مخصصة لتغطية الأحمال الأساسية أثناء انقطاع الكهرباء. وإذا احتاج كريستوفر إلى فترة نسخ احتياطي أطول لاحقًا، فيمكن إضافة المزيد من بطاريات LiFePO4 على التوازي.
ألواح شمسية ثنائية الوجه بقدرة 3 كيلوواط ذروة في نظام هذا المنزل
في هذا الإعداد، تتولى الألواح الشمسية ثنائية الوجه بقدرة 3 كيلوواط ذروة توليد الطاقة خلال النهار. وتغطي الطاقة الشمسية أولًا الأحمال العاملة في المنزل، ثم تشحن أي طاقة متبقية بطارية LiFePO4 بسعة 7 كيلوواط ساعة.
وعلى عكس الألواح أحادية الوجه القياسية، تجمع الألواح الشمسية ثنائية الوجه ضوء الشمس من الجانب الأمامي، وتستفيد أيضًا من الضوء المنعكس عن الأرض أو السطح من الجانب الخلفي. وقد يعني ذلك الحصول على قدر أكبر قليلًا من الطاقة من مساحة السطح نفسها، وهو أمر مفيد عندما تكون مساحة التركيب محدودة.
هناك نقطة مهمة: 3 كيلوواط ذروة لا تساوي 6.2 كيلوواط. إذ تشير قدرة الألواح الشمسية إلى مقدار الطاقة التي يمكن للمصفوفة توليدها، بينما تشير قدرة العاكس الهجين إلى مقدار الحمل الذي يمكنه تشغيله في الوقت نفسه. ولا تزال مصفوفة الألواح الكهروضوئية لدى كريستوفر أقل من الحد الأقصى لمدخل الطاقة الشمسية للعاكس، لذا يمكن للنظام العمل الآن وإضافة المزيد من الألواح الشمسية لاحقًا.
