روجر هوج يعيش في جزيرة بونير، وهي إقليم هولندي مشمس ونائي في الكاريبي. كمدير عمليات الغوص في منتجع غوص محلي كبير، يجلب روجر خبرة تقنية عملية ومعرفة كهربائية معتمدة.
أعاد روجر تكوين منزله، الذي كان يعمل سابقًا على شبكة ثلاثية الطور 220 فولت/110 فولت، ليعمل فقط بالطاقة الشمسية. لاستيعاب الأجهزة المنزلية التي تعمل على 220 فولت و110 فولت، صمم إعدادًا حيث يخرج العاكس 220 فولت تيار متردد، ويتم خفض جزء منه إلى 110 فولت باستخدام محولين مخصصين.
بالمقارنة مع العواكس 110 فولت، فإن العواكس الشمسية 220 فولت عادة ما تكون أكثر اقتصادية قليلاً. خاصةً في المناطق التي تستخدم فيها الأجهزة 220 فولت و110 فولت معًا، فإن إعداد روجر يعمل كـ مرجع عملي وفعال من حيث التكلفة للطاقة الشمسية DIY.
مصدر الطاقة من الشمس، والمولد، وتخزين البطارية
يعمل نظام الطاقة خارج الشبكة الخاص بروجر بواسطة الألواح الشمسية، وبنك بطاريات كبير، ومولد احتياطي. في المركز يوجد العاكس POW-HVM11KW-48V، الذي يوفر 220 فولت تيار متردد وينسق تدفق الطاقة بالكامل.
تولد 24 لوحة شمسية JA Solar بقدرة 450 واط ما يصل إلى 10.8 كيلوواط، لتشغيل الأحمال المنزلية وشحن بنك بطاريات بسعة 30 كيلوواط ساعة مكون من اثني عشر بطارية LiFePO₄ بسعة 200 أمبير ساعة مرتبة في ثلاث سلاسل متوازية كل منها يحتوي على أربع بطاريات على التوالي. توفر هذه التكوينات جهدًا اسميًا يبلغ 52.4 فولت، متوافقًا تمامًا مع العاكس.
كطبقة إضافية من المرونة، قام روجر بتركيب مولد احتياطي بقوة 5 كيلوواط يمكنه توفير دعم مؤقت خلال فترات الغيوم الطويلة. ومع ذلك، وبفضل الجمع القوي بين الطاقة الشمسية والبطاريات، يكون استخدام المولد ضئيلاً ويقتصر فقط على الحالات الطارئة.
مقال ذو صلة:
محول خافض من 220 فولت إلى 110 فولت وتوزيع الأحمال
يوفر عاكس الطاقة الشمسي الخاص بروجر خرجًا مستقرًا بجهد 220 فولت تيار متردد، يمر عبر فيوز 60 أمبير قبل الوصول إلى سكة الطاقة التي تتكون من L1 والمحايد. ثم يتم توزيع الطاقة جزئيًا مباشرة إلى أحمال 220 فولت وجزئيًا توجيهها إلى زوج من المحولات الخافضة من 220 فولت إلى 110 فولت.
من هناك، يزود دارة واحدة الأحمال المباشرة 220 فولت، وتغذي أخرى فرع 40 أمبير إلى محولين خافضين بقوة 5 كيلوواط لكل منهما، يحولان 220 فولت إلى 110 فولت تيار متردد، كل منهما محمي بـ فيوزات 60 أمبير، ويوفران دائرتين منفصلتين 110 فولت.
لضمان السلامة والقدرة المناسبة للتيار، استبدل روجر جميع الموصلات الرئيسية أثناء عملية التثبيت. تم ترقية الاتصالات الرئيسية من العاكس إلى صندوق الفيوزات من 2مم² إلى 10مم²، بينما استخدمت كابلات 6مم² للخطوط التي تربط سكك التوزيع بالدارات الفردية.
بالإضافة إلى ذلك، يحتوي مولد الطاقة على مفتاح Y، إما لإدخال العاكس، أو لقطع خرج العاكس والاتصال مباشرة بسكة 220 فولت. من هناك، يزود مجموعات 220 فولت ومدخل 220 فولت لملفين 110 فولت.
💡نصائح للتحسين:
استبدال الفيوزات 220 فولت على جانب سكة الطاقة بـ مفتاح التحويل التلقائي (ATS) يمكن أن يمنع التيار العكسي المحتمل من المولد الذي يتدفق مرة أخرى إلى دائرة العاكس عند توصيل المولد مباشرة بسكة الطاقة.
أحمال الأجهزة واستهلاك الطاقة
استهلاك روجر للطاقة متوازن جيدًا بين أحمال 220 فولت و110 فولت، ومحسّن ليتناسب مع توليد الطاقة الشمسية وسعة تخزين البطارية الخاصة به.
على جانب 220 فولت، تشمل الأحمال مضخة المسبح، أربع وحدات تكييف، سخانين للمياه، وثلاجة تستهلك حوالي 140 واط ساعة في الساعة. عادةً، تعمل وحدتا تكييف في نفس الوقت للحفاظ على الراحة في المناخ الاستوائي. لتسخين المياه، يعمل سخان مياه بقوة 3 كيلوواط لمدة حوالي 10 دقائق لكل جلسة استحمام. يتم التحكم في مضخة المسبح بواسطة مؤقت، تعمل مرتين يوميًا لمدة ساعة واحدة في كل مرة.
على جانب 110 فولت، تزود المحولات الخافضة الطاقة لـ إضاءة LED والاستخدام العرضي للأجهزة مثل المكنسة الكهربائية أو الغسالة. عند التشغيل، تتراوح الأحمال 110 فولت بين 0.6 إلى 1.6 كيلوواط.
بفضل التكامل السلس بين الطاقة الشمسية والمولد الاحتياطي ومحول الجهد من 220 فولت إلى 110 فولت، يعمل نظام روجر المستقل عن الشبكة بنسبة 100% بشكل موثوق منذ 21 أبريل، حيث يغطّي استهلاكه اليومي من الطاقة البالغ 24–28 كيلوواط ساعة باستمرار، بإجمالي شهري يقارب 800 كيلوواط ساعة، مما يوفر له حوالي 400 دولار شهريًا في تكاليف الكهرباء.
