استخدم كيفن من الفلبين محولًا هجينًا بقدرة 6.2kW من PowMr مع مجموعة 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 الشبكة.
تستخدم مجموعة الألواح الشمسية على سطح منزله، بقدرة 3.7kW، ستة ألواح بقدرة 620W لكل منها، مقترنةً بـ محول PowMr الهجين بقدرة 6.2kW وبنك بطاريات LiFePO4 بجهد 48V وسعة 11.5kWh، مكوّن من بطاريات LiFePO4. ويعمل النظام في وضع SBU—الطاقة الشمسية أولًا، ثم البطارية، ثم الشبكة كمصدر احتياطي—لتشغيل الأحمال اليومية مثل المصابيح والثلاجة والغسالات، بل ويمكنه أيضًا إبقاء مكيف هواء عاكس بقدرة 1HP قيد التشغيل طوال الليل اعتمادًا على الطاقة الشمسية المخزنة.
كيف يعمل وضع SBU من الصباح حتى الليل؟
ضبط كيفن محوله الهجين PowMr بقدرة 6.2kW على وضع SBU (الشمس → البطارية → الشبكة): الطاقة الشمسية أولًا، ثم البطارية، وأخيرًا الشبكة. وخلال اليوم العادي، يعمل النظام كما يلي:
الصباح (عند شروق الشمس): بمجرد أن تبدأ مجموعة الألواح الشمسية بقدرة 3.7kW على السطح (ستة ألواح بقدرة 620W لكل منها) في إنتاج الطاقة، ينفذ المحول مهمتين في الوقت نفسه—تشغيل الأحمال المنزلية وشحن بطارية LiFePO4 بجهد 48V باستخدام أي فائض. وتعمل المصابيح والموجه والثلاجة وغيرها من الأحمال الصباحية أساسًا بالطاقة الشمسية، كما تبدأ خلال هذه الفترة نافذة الشحن النهارية.
منتصف النهار (ذروة إنتاج الطاقة الشمسية): هذه هي الفترة الرئيسية لشحن البطارية. فعندما تكون أشعة الشمس قوية، يمكن للمحول زيادة تيار الشحن—ليصل في حالة كيفن إلى نحو 50A، أي ما يقارب 2.4kW تُرسل 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 كثيفة استهلاك الطاقة إلى منتصف النهار للاستفادة من قدر أكبر من الطاقة الشمسية مباشرة.
المساء والليل (بعد غروب الشمس): يتوقف الشحن بالطاقة الشمسية إلى حد كبير، ويعمل المنزل بالطاقة المخزنة في البطارية. وتبلغ الأحمال الليلية عادةً نحو 500–800W، بما في ذلك مكيف هواء عاكس بقدرة 1HP يعمل طوال الليل بالطاقة المخزنة. وعندما ينخفض جهد البطارية إلى حد العودة إلى الشبكة الذي حدده كيفن في المحول، 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 بطاريات الطاقة الشمسية لديك—ومن السهل تقديره:
مدة تشغيل البطارية (بالساعات) ≈ سعة البطارية القابلة للاستخدام (kWh) ÷ متوسط الحمل الليلي (kW)
تبلغ سعة تخزين بطاريات 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)، ويكون مكيف الهواء العاكس بقدرة 1HP أكبر مستهلك للطاقة. وعند تشغيل المكيف، يسحب محوله الهجين PowMr بقدرة 6.2kW عادةً نحو 12–19A من البطارية. وتؤكد عملية التحقق من القدرة ذلك:
القدرة (W) ≈ جهد البطارية × تيار التفريغ
48V × 12A ≈ 576W
48V × 19A ≈ 912W
باستخدام 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 مجموعة الألواح الشمسية على السطح بقدرة 3.7kW، يمكن لهذا النظام عادةً تغطية ليلة كاملة من الأحمال المنزلية الأساسية، إضافةً إلى تشغيل المكيف. وإذا لم تكن البطارية مشحونة بالكامل—أو عمل المكيف بقدرة أعلى—فإن مدة التشغيل تنخفض. وعندما يصل الجهد إلى حد العودة إلى الشبكة المحدد في المحول، يتحول النظام تلقائيًا إلى مصدر الشبكة الاحتياطي، ليظل المنزل مزودًا بالطاقة.
حساب وقت شحن البطارية
في إعداد أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية الخاص بكيفن، يعتمد وقت شحن البطارية على مقدار الطاقة الشمسية التي يستطيع المحول إرسالها إلى بنك بطاريات الطاقة الشمسية—ومن السهل تقديره:
وقت شحن البطارية (بالساعات) ≈ سعة البطارية المطلوب إعادة شحنها (kWh) ÷ قدرة الشحن (kW)
عندما تكون أشعة الشمس قوية، يستطيع محول كيفن الهجين PowMr بقدرة 6.2kW شحن بنك بطاريات الطاقة الشمسية LiFePO4 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 الفواقد):
11.5 ÷ 2.4 ≈ 4.8 ساعات
وباحتساب سعة قابلة للاستخدام تبلغ نحو 90% (أي حوالي 10.3kWh):
10.3 ÷ 2.4 ≈ 4.3 ساعات
في الاستخدام الفعلي، يكون الشحن غالبًا أسرع، لأن البطارية نادرًا ما تُفرغ بالكامل خلال الليل، وتحتفظ عادةً ببعض الشحنة المتبقية في الصباح. وفي منتصف النهار، تشغّل مجموعة الألواح الشمسية على السطح بقدرة 3.7kW الأحمال المنزلية 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 ويستغرق شحن البطارية وقتًا أطول.
