استخدم كيفن من الفلبين عاكسًا هجينًا من PowMr بقدرة 6.2kW مع مصفوفة ألواح شمسية على السطح بقدرة 3.7kW لبناء أحد أكثر أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية العملية، إذ يحافظ على تشغيل الأحمال المنزلية اليومية مع تقليل اعتماد عائلته على شبكة الكهرباء.
تتكوّن مصفوفة الألواح الشمسية على سطح منزله بقدرة 3.7kW من ستة ألواح بقدرة 620W لكل منها، مقترنةً بـ عاكس هجين من PowMr بقدرة 6.2kW وبنك بطاريات LiFePO4 بجهد 48V وسعة 11.5kWh LiFePO4. ويعمل النظام في وضع SBU—الطاقة الشمسية أولًا، ثم البطارية، ثم الشبكة كمصدر احتياطي—لتشغيل الأحمال اليومية مثل الأضواء والثلاجة والغسالات، بل ويمكنه أيضًا إبقاء مكيف هواء عاكس بقدرة 1HP قيد التشغيل طوال الليل باستخدام الطاقة الشمسية المخزنة.
كيف يعمل وضع SBU من الصباح حتى الليل؟
ضبط كيفن عاكسه الهجين من PowMr بقدرة 6.2kW على وضع SBU (الطاقة الشمسية ← البطارية ← الشبكة): الطاقة الشمسية أولًا، ثم البطارية، وأخيرًا شبكة الكهرباء. وخلال اليوم العادي، يعمل النظام كالتالي:
الصباح (عند شروق الشمس): بمجرد أن تبدأ مصفوفة الألواح الشمسية على السطح بقدرة 3.7kW (ستة ألواح بقدرة 620W لكل منها) في إنتاج الطاقة، ينفذ العاكس مهمتين في الوقت نفسه—تشغيل الأحمال المنزلية وشحن بطارية LiFePO4 بجهد 48V بأي فائض متاح. تعمل الأضواء والموجّه والثلاجة والأحمال الصباحية الأخرى بشكل أساسي بالطاقة الشمسية، وتبدأ خلال هذه الفترة نافذة الشحن النهارية.
منتصف النهار (ذروة إنتاج الطاقة الشمسية): هذه هي الفترة الرئيسية لشحن البطارية. عندما تكون أشعة الشمس قوية، يستطيع العاكس رفع تيار الشحن—إلى نحو 50A في حالة كيفن، أي ما يقارب 2.4kW تتجه إلى البطارية (48V × 50A). وهذا يعني أن البطارية يمكنها استعادة شحنتها بسرعة خلال بضع ساعات فقط، بينما يغطي النظام أيضًا الأحمال النهارية الأعلى مثل الغسيل. كما ينقل كيفن المهام التي تستهلك طاقة كبيرة إلى منتصف النهار للاستفادة من قدر أكبر من الطاقة الشمسية مباشرةً.
المساء والليل (بعد غروب الشمس): يتوقف الشحن بالطاقة الشمسية إلى حد كبير، ويعمل المنزل بالطاقة المخزنة في البطارية. تبلغ الأحمال الليلية عادةً نحو 500–800W، بما في ذلك مكيف هواء عاكس بقدرة 1HP يعمل طوال الليل باستخدام الطاقة المخزنة. وعندما ينخفض جهد البطارية إلى حد التحويل إلى الشبكة الذي حدده كيفن في العاكس، يتحول النظام تلقائيًا إلى مصدر الشبكة الاحتياطي—وبذلك تظل الشبكة شبكة أمان فقط، وليست مصدر الإمداد الرئيسي.
حساب استخدام البطارية ليلًا
بالنسبة إلى أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية، يعتمد وقت التشغيل طوال الليل على بنك البطاريات الشمسية لديك—ومن السهل تقديره:
مدة تشغيل البطارية (بالساعات) ≈ سعة البطارية القابلة للاستخدام (kWh) ÷ متوسط الحمل الليلي (kW)
تبلغ سعة تخزين بطارية كيفن نحو 11.5kWh من بطاريات LiFePO4 بجهد 48V. ومع احتساب سعة قابلة للاستخدام تبلغ نحو 90%، يتبقى حوالي 10.3kWh للاستخدام ليلًا.
يبلغ حمله الليلي المعتاد نحو 500–800W (أي 0.5–0.8kW)، ويُعد مكيف الهواء العاكس بقدرة 1HP أكبر مصدر استهلاك. وعند تشغيل المكيف، يسحب عاكس PowMr الهجين بقدرة 6.2kW عادةً نحو 12–19A من البطارية. وتؤكد معادلة القدرة ذلك:
القدرة (W) ≈ جهد البطارية × تيار التفريغ
48V × 12A ≈ 576W
48V × 19A ≈ 912W
وباستخدام معادلة مدة التشغيل:
- عند 0.5kW: 10.3 ÷ 0.5 ≈ 20.6 ساعة
- عند 0.7kW: 10.3 ÷ 0.7 ≈ 14.7 ساعة
- عند 0.8kW: 10.3 ÷ 0.8 ≈ 12.9 ساعة
لذلك، مع شحن نهاري جيد من مصفوفة الألواح الشمسية على السطح بقدرة 3.7kW، يستطيع هذا النظام عادةً تغطية ليلة كاملة من الأحمال المنزلية الأساسية بالإضافة إلى المكيف. وإذا لم تكن البطارية مشحونة بالكامل—أو عمل المكيف بقدرة أعلى—فستقل مدة التشغيل. وعندما يصل الجهد إلى حد التحويل إلى الشبكة المحدد في العاكس، يتحول النظام تلقائيًا إلى مصدر الشبكة الاحتياطي، وبذلك يظل المنزل مزودًا بالطاقة.
حساب وقت شحن البطارية
في نظام كيفن للطاقة الشمسية المنزلية، يعتمد وقت شحن البطارية على مقدار الطاقة الشمسية التي يستطيع العاكس إرسالها إلى بنك البطاريات الشمسية—ومن السهل تقديره:
وقت شحن البطارية (بالساعات) ≈ سعة البطارية المطلوب إعادة شحنها (kWh) ÷ قدرة الشحن (kW)
عندما تكون أشعة الشمس قوية، يستطيع عاكس PowMr الهجين بقدرة 6.2kW شحن بنك بطاريات LiFePO4 الشمسية بجهد 48V بمعدل يقارب 50A. وتكون قدرة الشحن كما يلي:
قدرة الشحن (kW) ≈ جهد البطارية × تيار الشحن ÷ 1000
48V × 50A ÷ 1000 = 2.4kW
تبلغ سعة بطاريته نحو 11.5kWh. ومن حالة شبه فارغة إلى الامتلاء (قبل احتساب الفاقد):
11.5 ÷ 2.4 ≈ 4.8 ساعات
وباستخدام سعة قابلة للاستخدام تبلغ نحو 90% (أي حوالي 10.3kWh):
10.3 ÷ 2.4 ≈ 4.3 ساعات
لكن في الاستخدام الفعلي، غالبًا ما تكون المدة أقصر، لأن البطارية نادرًا ما تُفرّغ بالكامل خلال الليل، وتظل فيها شحنة متبقية في الصباح. وفي منتصف النهار، تعمل مصفوفة الألواح الشمسية على السطح بقدرة 3.7kW على تشغيل أحمال المنزل أولًا، ثم ترسل الطاقة الفائضة إلى البطارية الشمسية—لذلك يمكن للبنك استعادة شحنه خلال بضع ساعات فقط في الأيام المشمسة. أما في الأيام الغائمة، أو عندما يكون الطلب المنزلي مرتفعًا، فتتجه طاقة أقل إلى الشحن ويصبح وقت شحن البطارية أطول.
