روجر هوج يعيش في جزيرة بونير، وهي إقليم هولندي مشمس ونائي في منطقة الكاريبي. بصفته مدير عمليات الغوص في منتجع غوص محلي كبير، يجمع روجر بين الخبرة التقنية العملية والمعرفة الكهربائية المعتمدة.
قام روجر بإعادة تهيئة منزله، الذي كان يعمل سابقًا على شبكة ثلاثية الطور 220 فولت/110 فولت، ليعمل بالكامل بالطاقة الشمسية. ولتلبية احتياجات الأجهزة المنزلية التي تعمل على 220 فولت و110 فولت، صمم نظامًا حيث يخرج العاكس طاقة 220 فولت تيار متردد، ويتم خفضها إلى 110 فولت باستخدام محولين مخصصين.
بالمقارنة مع العواكس التي تعمل على 110 فولت، فإن عواكس الطاقة الشمسية التي تعمل على 220 فولت عادة ما تكون أكثر اقتصادية قليلاً. خاصة في المناطق التي تستخدم فيها الأجهزة على كلا الجهدين 220 فولت و110 فولت، يعد نظام روجر مرجعًا عمليًا وفعالًا من حيث التكلفة للطاقة الشمسية المنزلية.
مصدر الطاقة من الطاقة الشمسية 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 حتى 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 مكون من أربع بطاريات على التوالي. هذا التكوين يوفر جهدًا اسميًا يبلغ 52.4 فولت، متوافق تمامًا مع العاكس.
كطبقة إضافية من المرونة، قام روجر بتركيب مولد احتياطي بقدرة 5 كيلوواط يمكنه توفير دعم مؤقت خلال فترات الغيوم الطويلة. ومع ذلك، وبفضل الجمع القوي بين الطاقة الشمسية والبطاريات، يكون استخدام المولد محدودًا ويقتصر على الحالات الطارئة فقط.
مقال ذو صلة:
محول خافض من 220 فولت إلى 110 فولت وتوزيع الأحمال
يقدم عاكس الطاقة الشمسية الخاص بروجر خرجًا مستقرًا بجهد 220 فولت تيار متردد، يمر عبر صمام أمان 60 أمبير قبل الوصول إلى سكة الطاقة التي تتكون من L1 والمحايد. ثم يتم توزيع الطاقة جزئيًا مباشرة إلى الأحمال التي تعمل على 220 فولت وجزئيًا إلى زوج من المحولات الخافضة من 220 فولت إلى 110 فولت.
من هناك، يزود مسار واحد الأحمال المباشرة على 220 فولت، بينما يغذي مسار آخر فرع 40 أمبير إلى محولين خافضين بقدرة 5 كيلوواط، يحولان 220 فولت إلى 110 فولت تيار متردد، كل منهما محمي بواسطة صمامات أمان 60 أمبير، ويوفران دائرتين منفصلتين على 110 فولت.
لضمان السلامة والقدرة المناسبة على التيار، استبدل روجر جميع الموصلات الرئيسية أثناء عملية التركيب. تم ترقية التوصيلات الرئيسية من العاكس إلى صندوق الصمامات من 2 مم² إلى 10 مم²، بينما استخدمت كابلات 6 مم² للخطوط التي تربط سكك التوزيع بالدارات الفردية.
بالإضافة إلى ذلك، يحتوي مولد الطاقة على مفتاح Y، إما للاتصال بمدخل العاكس، أو لقطع خرج العاكس والاتصال مباشرة بسكة 220 فولت. ومن هناك يزود مجموعات 220 فولت ومدخل 220 فولت للملفين 110 فولت.
💡نصائح لتحسين النظام:
استبدال صمامات الأمان 220 فولت على جانب سكة الطاقة بـمفتاح التحويل التلقائي (ATS) يمكن أن يمنع تدفق التيار العكسي المحتمل من المولد إلى دائرة العاكس عند توصيل المولد مباشرة بسكة الطاقة.
أحمال الأجهزة واستهلاك الطاقة
استهلاك روجر للطاقة موزع بشكل متوازن بين الأحمال على 220 فولت و110 فولت، ومُحسّن ليتناسب مع توليد الطاقة الشمسية وسعة تخزين البطارية.
على جانب 220 فولت، تشمل الأحمال مضخة حمام السباحة، أربع وحدات تكييف هواء، سخانين للمياه، وثلاجة تستهلك حوالي 140 واط ساعة في الساعة. عادةً ما تعمل وحدتا تكييف في نفس الوقت للحفاظ على الراحة في المناخ الاستوائي. لتسخين المياه، يعمل سخان مياه بقدرة 3 كيلوواط لمدة حوالي 10 دقائق لكل جلسة استحمام. يتم التحكم في مضخة حمام السباحة بواسطة مؤقت، تعمل مرتين يوميًا لمدة ساعة في كل مرة.
على جانب 110 فولت، تزود المحولات الخافضة الطاقة لـإضاءة LED والاستخدام العرضي لأجهزة مثل المكنسة الكهربائية أو الغسالة. عند التشغيل، تتراوح الأحمال على 110 فولت بين 0.6 إلى 1.6 كيلوواط.
بفضل التكامل السلس بين الطاقة الشمسية، المولد الاحتياطي، ومحولات 220 فولت إلى 110 فولت، يعمل نظام روجر الذي يعمل بالكامل خارج الشبكة منذ 21 أبريل بشكل موثوق، ويغطي باستمرار استهلاكه اليومي من الطاقة بين 24–28 كيلوواط ساعة، بمجموع حوالي 800 كيلوواط ساعة شهريًا، ويوفر حوالي 400 دولار شهريًا في تكاليف الكهرباء.
