7 خطوات سهلة لبناء نظام الطاقة الشمسية بنفسك

تزداد تكلفة تركيبات الطاقة الشمسية الاحترافية، ولكن يمكنك بناء نظامك الخاص بتكلفة أقل بكثير. يعتقد الكثيرون أن تركيب نظام الطاقة الشمسية معقد للغاية، ولكنه في الواقع بسيط للغاية عند تقسيمه إلى خطوات.

يوضح لك هذا الدليل كيفية اختيار وتوصيل الألواح الشمسية والبطاريات ووحدة التحكم في الشحن والعاكس في 7 خطوات سهلةباستخدام الأدوات الأساسية وهذا الدليل، سيكون لديك نظام بطارية شمسية فعال يوفر لك المال ويوفر لك طاقة احتياطية موثوقة.

المكونات الرئيسية لإعدادات الطاقة الشمسية الخاصة بك

يتطلب تركيب بطارية شمسية بسيطة عدة مكونات رئيسية للعمل بفعالية. تعمل هذه المكونات معًا لالتقاط الطاقة وتخزينها وتوزيعها. طاقة شمسية لتطبيقات مختلفة.

• الألواح الشمسية هي المكون الرئيسي الذي يُحوّل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية. تستخدم معظم الأنظمة السكنية الألواح الكهروضوئية (PV)، والتي تتوفر بأحجام وقدرات مختلفة حسب احتياجات الطاقة.
• وحدات التحكم في الشحن تحمي البطاريات من الشحن الزائد والتفريغ الزائد. تنظم هذه الأجهزة الجهد والتيار الكهربائي القادمين من الألواح الشمسية، مما يضمن صحة وأداءً مثاليين للبطارية.
• بنك البطاريات تخزن الطاقة الشمسية المُلتقطة لاستخدامها لاحقًا. تُعد بطاريات الدورة العميقة مثالية لأنظمة الطاقة الشمسية، لأنها مصممة لتُفرّغ وتُشحن بانتظام.

شائع أنواع البطاريات يشمل:

1. الرصاص الحمضي (بأسعار معقولة ولكن عمر افتراضي أقصر)
2. ليثيوم أيون (عمر أطول(أكثر كفاءة، ولكن أكثر تكلفة)
3. AGM/Gel (خيارات خالية من الصيانة ومقاومة للانسكاب)

بالنسبة للإعدادات السكنية الأصغر أو غير المتصلة بالشبكة، ضع في اعتبارك سلسلة ديي للجهد المنخفض مع تصميم معياري، وتبريد طبيعي، وأكثر من 6000 دورة من التخزين الموثوق.

• العاكسات حوّل طاقة التيار المستمر (DC) المخزنة في البطاريات إلى طاقة تيار متردد (AC) تستخدمها معظم الأجهزة المنزلية. يعتمد الحجم المطلوب على عدد الأجهزة التي تخطط لتشغيلها في وقت واحد.
• أدوات التركيب يُثبّت الألواح الشمسية على الأسطح، أو الحوامل الأرضية، أو غيرها من الهياكل. يضمن التركيب الصحيح تعرّضًا مثاليًا لأشعة الشمس ويحمي الألواح من الأضرار البيئية.
• الأسلاك والموصلات تربط جميع المكونات معًا. الكابلات والموصلات عالية الجودة تقلل من هدر الطاقة وتقلل من مخاطر الحرائق.
• أنظمة المراقبة مساعدة المسار إنتاج الطاقة والاستهلاك. تتيح هذه الأدوات الاختيارية والقيّمة للمستخدمين تحسين أداء أنظمتهم وتحديد المشكلات المحتملة مبكرًا.

الخطوة 1. حساب الحمل

قبل شراء أي مكونات لتركيب بطارية الطاقة الشمسية، عليك تحديد كمية الطاقة التي ستستهلكها أجهزتك. يشكل هذا الحساب أساس نظامك بأكمله.

ابدأ بسرد جميع الأجهزة الكهربائية التي تخطط لتشغيلها بنظام الطاقة الشمسية. تشمل الأجهزة الشائعة المصابيح، والمراوح، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والهواتف، والأجهزة الصغيرة.

بجانب كل جهاز، دوّن استهلاكه للطاقة بالواط. عادةً ما تجد هذه المعلومات على ملصق الجهاز أو في دليل المستخدم.

جدول استهلاك الطاقة النموذجي:

جهاز	واط	ساعات الاستخدام/اليوم	واط-ساعة/يوم
ضوء LED	10 واط	5 ساعات	50 واط في الساعة
كمبيوتر محمول	60 واط	3 ساعات	180 واط في الساعة
شاحن الهاتف	5 وات	ساعاتين	10 واط في الساعة
مروحة صغيرة	25 واط	4 ساعات	100 واط في الساعة
المجموع			340 واط في الساعة

اضرب قوة كل جهاز في عدد الساعات التي تتوقع استخدامه يوميًا. هذا يعطيك واط-ساعة (Wh) هو استهلاك الطاقة في اليوم الواحد.

للأجهزة التي تُدرج الأمبير بدلاً من الواط، استخدم الصيغة التالية: الواط = الفولت × الأمبير. تعمل معظم الأجهزة المنزلية بجهد ١٢٠ فولت في الولايات المتحدة.

أضف احتياطيًا بقيمة 20% إلى إجمالي استهلاكك للطاقة في حال عدم كفاءة النظام والاستخدام غير المتوقع. في مثالنا، 340 واط/ساعة + 20% = 408 واط/ساعة من استهلاك الطاقة اليومي.

سيساعدك هذا الرقم النهائي في تحديد سعة البطارية وحجم اللوحة الشمسية المطلوبة لنظامك.

الخطوة 2: تحضير البطاريات

سليم تحضير البطارية أمر بالغ الأهمية لنجاح نظام الطاقة الشمسية. ابدأ بفحص كل بطارية بحثًا عن أي الضرر الماديبما في ذلك الشقوق أو التسريبات أو التآكل. نظّف الأطراف بمزيج من صودا الخبز والماء لإزالة أي تآكل موجود.

بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية، تحقق من مستويات الإلكتروليت إذا لم تكن مُحكمة الإغلاق. أضف الماء المقطر إذا لزم الأمر، ولكن لا تستخدم ماء الصنبور أبدًا لأن المعادن قد تُتلف خلايا البطارية. تذكر ارتداء قفازات ونظارات واقية عند التعامل مع البطاريات.

خيارات تكوين البطارية:

• اتصال متسلسل: يزيد الجهد مع الحفاظ على نفس السعة
• اتصال متوازي: يزيد السعة مع الحفاظ على نفس الجهد
• سلسلة متوازية: يجمع بين كلا النهجين للحصول على جهد وسعة أعلى

قم بقياس جهد كل بطارية باستخدام مقياس متعدد للتأكد من أنها متشابهة مستويات الشحن قبل توصيلها. قد تؤدي الاختلافات الكبيرة في مستويات الشحن إلى مشاكل في الأداء عند توصيل البطاريات.

سجّل تاريخ تركيب كل بطارية ومواصفاتها للرجوع إليها مستقبلاً. تُبسّط هذه الممارسة جداول الصيانة والاستبدال.

تأكد من وضع البطاريات في مكانها منطقة جيدة التهوية بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة. درجات الحرارة العالية قد تُقلل بشكل كبير من عمر البطارية وأدائها. بيئة مُتحكم في درجة حرارتها بين ٢٠ و٢٥ درجة مئوية (٦٨ و٧٧ درجة فهرنهايت) مثالية.

وصّل البطاريات باستخدام كابلات ذات حجم مناسب تتحمل التيار المتوقع. الكابلات السميكة (بأرقام قياس أقل) تقلل المقاومة وتراكم الحرارة أثناء دورات الشحن والتفريغ.

الخطوة 3: وضع البطاريات في الحاوية

بعد توصيل البطاريات بشكل صحيح، يجب تثبيتها بإحكام في الحاوية. هذه الخطوة أساسية لضمان سلامة وكفاءة تشغيل نظام بطارية الطاقة الشمسية.

أولاً، تأكد من أن الحاوية نظيفة وجافة. أي رطوبة أو بقايا قد تُسبب مشاكل كهربائية أو تلفًا للبطاريات.

بطّن قاع الحاوية بمادة غير موصلة، مثل حصيرة مطاطية. هذا يُساعد على منع أضرار الاهتزاز ويوفر عزلًا.

ملاحظة هامة حول السلامة: ارتدِ دائمًا القفازات عند التعامل مع البطاريات لحماية نفسك من التعرض المحتمل للمواد الكيميائية.

ضع البطاريات في الحاوية مع ترك مساحة كافية بينها التهوية المناسبةيمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تقليل عمر البطارية وأدائها بشكل كبير.

يجب ترتيب البطاريات بطريقة تُسهّل الوصول إلى الوصلات الطرفية. هذا يُسهّل الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها مستقبلًا.

ثبّت البطاريات بأحزمة أو دعامات غير موصلة لمنع حركتها. قد تؤدي الحركة أثناء النقل أو الاهتزاز إلى إتلاف التوصيلات والبطاريات نفسها.

اعتبارات درجة الحرارة: تعمل البطاريات بشكل أفضل بين 68-77 درجة فهرنهايت (20-25 درجة مئوية)إذا كان ذلك ممكنًا، ضع الحاوية في مكان يتمتع بدرجات حرارة مستقرة نسبيًا.

تأكد من إحكام جميع التوصيلات بعد تركيب البطاريات. قد يؤدي عدم ثبات التوصيلات إلى انقطاع التيار الكهربائي أو إلى مواقف خطيرة.

الخطوة 4: إنشاء القفزات

تعد كابلات التوصيل مكونات أساسية تربط اللوحة الشمسية بالتيار الكهربائي. وحدة تحكم الشحن والبطارية. تضمن هذه التوصيلات تدفقًا سليمًا للكهرباء في جميع أنحاء النظام.

لإنشاء قافزات فعالة، قم بجمع سلك مقاس 10 للأنظمة الأصغر أو سلك قياس 8 للتركيبات الأكبر حجمًا. ستحتاج أيضًا إلى أداة لتجريد الأسلاك، وأنبوب انكماش حراري، وموصلات مناسبة لمكوناتك المحددة.

ابدأ بقياس الأطوال المطلوبة بين المكونات. أضف دائمًا ٢-٣ بوصات إضافية لاستيعاب أي تعديلات قد تحتاجها لاحقًا.

الأدوات المطلوبة:

• قواطع/مجردات الأسلاك
• مسدس حراري
• أداة العقص
• أنابيب الانكماش الحراري

انزع حوالي ¾ بوصة من العازل من كل طرف من السلك. لفّ خيوط النحاس المكشوفة بإحكام لمنع التآكل. مرر قطعة من أنبوب الانكماش الحراري على السلك قبل توصيل الموصلات.

قم بربط الموصلات المناسبة لكل طرف وفقًا لمتطلبات نظامك. تُستخدم موصلات MC4 عادةً لتوصيلات الألواح الشمسية، بينما تعمل أطراف الحلقة بشكل جيد لـ أطراف البطارية.

استخدم مسدس الحرارة لتقليص حجم الأنابيب فوق نقاط التوصيل. هذا يوفر عزلًا حراريًا ويخفف الضغط عن الوصلات.

حدّد وظيفة كل وصلة بوضوح (مثلاً: "اللوحة إلى وحدة التحكم"، "وحدة التحكم إلى البطارية"). هذه الخطوة البسيطة تمنع أي لبس أثناء التركيب والصيانة المستقبلية.

قم باختبار كل وصلة مكتملة باستخدام مقياس متعدد للتأكد من الاستمرارية المناسبة قبل تثبيتها في نظام بطارية الطاقة الشمسية الخاص بك.

الخطوة 5: تحضير الغطاء

يتطلب غطاء صندوق البطارية تحضيرًا دقيقًا لاستيعاب مكونات الطاقة الشمسية مع الحفاظ على حمايتها من العوامل الجوية. ابدأ بقياس وتحديد مكان وحدة التحكم في الشحن ونقاط دخول الكابلات.

باستخدام مثقاب ذي حجم مناسب، اصنع ثقوبًا لتثبيت وحدة التحكم بالشحن. تأكد من محاذاة هذه الثقوب تمامًا مع حوامل التثبيت في وحدة التحكم.

عند نقاط دخول الكابلات، استخدم حلقات مطاطية لحماية الأسلاك من الحواف الحادة. هذه المكونات منخفضة التكلفة تمنع تلف الكابلات وقصر الدوائر الكهربائية المحتمل مع مرور الوقت.

المواد المطلوبة:

• حفر بأحجام مختلفة من البتات
• حلقات مطاطية (مناسبة لسمك الكابل الخاص بك)
• علامة دائمة
• شريط قياس
• بانوراما (إذا كانت هناك حاجة إلى قطع أكبر)

ضع مانع تسرب السيليكون حول أي فتحات لضمان العزل المائي. هذه الخطوة ضرورية للتركيبات الخارجية حيث قد تتلف الرطوبة المكونات الإلكترونية.

إذا كان إعدادك يتضمن شاشات مراقبة، فقم بقياس وقص نوافذ المشاهدة بالحجم المناسب بعناية. فكّر في استخدام ألواح أكريليك شفافة مُثبّتة بالسيليكون للحفاظ على الرؤية مع الحفاظ على مقاومة العوامل الجوية.

اختبر جميع المكونات قبل التركيب النهائي. هذا يمنع التعديلات المزعجة لاحقًا عند توصيل المكونات، ويزيد من صعوبة تغيير موضعها.

الخطوة 6: توصيل وحدة التحكم في الشحن والعاكس بالبطاريات

ربط وحدة التحكم في الشحن و عاكس إن توصيل البطاريات هو خطوة بالغة الأهمية تتطلب الاهتمام الدقيق بالقطبية وحجم الكابل المناسب. السلامة أولاً:ارتدي دائمًا قفازات معزولة وانزع المجوهرات قبل التعامل معها توصيلات البطارية.

ابدأ بتحديد الأطراف الموجبة والسالبة لكلٍّ من البطاريات ووحدة التحكم في الشحن. عادةً ما تكون الأطراف مُرمَّزة بالألوان (الأحمر للموجب، والأسود للسالب) ومُعلَّمة برمزي + و-.

قم بتوصيل وحدة التحكم بالشحن بالبطاريات أولاً. استخدم كابلات ذات حجم مناسب لمتطلبات نظامك الحالية. أما بالنسبة للأنظمة ذات التيار العالي، فتحتاج إلى كابلات أكثر سمكًا (بأرقام قياس أقل).

مهم: قم دائمًا بتوصيل الطرف السالب أخيرًا وفصله أولاً عند العمل بالبطاريات لتجنب حدوث ماس كهربائي عرضي.

لتسلسل الاتصال:

1. قم بتوصيل الكابل الموجب من وحدة التحكم في الشحن إلى الطرف الموجب للبطارية
2. قم بتوصيل الكابل السالب من وحدة التحكم في الشحن بالطرف السالب للبطارية
3. قم بربط جميع الوصلات بقوة ولكن لا تشدها أكثر من اللازم

بعد ذلك، وصّل العاكس بالبطاريات بنفس الطريقة. عادةً ما يتطلب العاكس كابلات أثقل من وحدة التحكم في الشحن نظرًا لارتفاع متطلبات التيار.

ضع معجونًا مضادًا للتآكل على أطراف البطارية لمنع الأكسدة. هذه الخطوة البسيطة تُطيل عمر الوصلات وتُحسّن التوصيل الكهربائي.

افحص جميع التوصيلات مرتين قبل تشغيل النظام. قد تؤدي التوصيلات غير المحكمة إلى انخفاض الجهد، أو انخفاض كفاءة النظام، أو حتى مخاطر نشوب حريق.

للحصول على اتصال سلس بين البطاريات ووحدات التحكم في الشحن والعاكسات، استكشف حلول Deye الشاملة مثل وحدة GE-F120-2H2، والذي يوفر نهجًا خاليًا من المتاعب لتكامل النظام والانتقال إلى الطاقة الاحتياطية في غضون مللي ثانية.

الخطوة 7: الإعداد النهائي والاختبار

بعد توصيل جميع المكونات، حان الوقت لإكمال تركيب بطارية الطاقة الشمسية والتأكد من عملها بشكل صحيح. ضع البطارية في مكان بارد وجاف بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة ودرجات الحرارة العالية.

تأكد جيدًا من سلامة جميع التوصيلات وعزلها بشكل صحيح. قد تتسبب التوصيلات غير المحكمة في انقطاع التيار الكهربائي أو مواقف خطيرة محتملة، لذا خذ وقتك في هذه الخطوة.

إجراء الاختبار:

1. يفحص جهد البطارية مع مقياس متعدد
2. التحقق من أن اللوحة الشمسية تولد الطاقة
3. تأكد من أن وحدة التحكم في الشحن تعمل
4. عمليات تحميل الاختبار

راقب النظام لمدة ٢٤ ساعة على الأقل لضمان شحن البطارية خلال النهار وتفريغها بشكل صحيح عند تشغيل الأجهزة. يجب أن يعرض جهاز التحكم في الشحن معلومات مهمة حول حالة النظام.

فحوصات السلامة الهامة: ابحث عن أي تدفئة غير عادية في الأسلاك أو المكونات. انتبه للطنين أو أي أصوات غريبة أخرى قد تشير إلى مشاكل كهربائية.

احتفظ بسجل صيانة لمتابعة أداء النظام. راقب جهد البطارية في أوقات مختلفة، ومدى كفاءة تشغيل أجهزتك.

فكر في إضافة شيء بسيط نظام المراقبة إذا لم يتضمن إعدادك واحدًا. قد يكون هذا بسيطًا كعرض الجهد أو معقدًا كحل مراقبة لاسلكي.

تتطلب معظم الأنظمة صيانة بسيطة، باستثناء التنظيف الدوري للألواح الشمسية وفحص التوصيلات كل بضعة أشهر. مع العناية المناسبة، يُفترض أن يوفر نظام بطارية الطاقة الشمسية البسيط لديك طاقة موثوقة لسنوات.

الأسئلة الشائعة

س: كم تكلفة نظام البطارية الشمسية الأساسي DIY؟

ج: عادةً ما تتراوح تكلفة نظام التشغيل البسيط بين $500 و$2000، حسب السعة وجودة المكونات. نظام أساسي بقوة 400 واط/ساعة مع لوحة واحدة بقوة 100 واط، ووحدة تحكم في الشحن، وبطارية 100 أمبير/ساعة، ووحدة تحكم صغيرة. عاكس يتراوح سعرها بين $600 و$800. أما الأنظمة ذات السعة الأعلى المزودة ببطاريات ليثيوم، فقد يتراوح سعرها بين 1500 و13000 دولار أمريكي، لكنها تقدم أداءً وعمرًا افتراضيًا أفضل.

س: كم من الوقت سوف تستمر البطاريات الخاصة بي؟

ج: يختلف عمر البطارية باختلاف نوعها واستخدامها. عادةً ما تدوم بطاريات الرصاص الحمضية من 3 إلى 5 سنوات مع الصيانة الدورية، بينما تدوم بطاريات الليثيوم أيون من 10 إلى 15 عامًا. تشمل العوامل المؤثرة على عمر البطارية عمق التفريغ، ودرجة الحرارة، وعادات الشحن، وجودة الصيانة العامة.

س: هل يمكنني توسيع نظامي لاحقًا؟

ج: نعم، معظم أنظمة بطاريات الطاقة الشمسية مصممة لتكون قابلة للتوسعة. يمكنك إضافة المزيد من الألواح أو البطاريات أو ترقية المكونات حسب احتياجاتك. مع ذلك، تأكد من توافق جميع المكونات وتناسب حجمها مع النظام الموسع لتجنب مشاكل الأداء.

س: ماذا يحدث خلال الأيام الغائمة أو الشتاء؟

ج: تُنتج الألواح الشمسية الطاقة في الأيام الغائمة، وإن كانت قدرتها أقل (عادةً ما بين 10 و251 طنًا طنًا/طنًا مكعبًا من ذروة الإنتاج). خلال أشهر الشتاء ذات الأيام الأقصر، قد تحتاج إلى تقليل استهلاك الطاقة أو التفكير في إضافة المزيد من الألواح لتعويض انخفاض ساعات سطوع الشمس.

س: هل أحتاج إلى تصاريح لإنشاء نظام الطاقة الشمسية بنفسي؟

ج: عادةً لا تتطلب الأنظمة الصغيرة المحمولة تصاريح. مع ذلك، غالبًا ما تتطلب الأنظمة المثبتة بشكل دائم أو تلك المتصلة بلوحات الكهرباء المنزلية تصاريح وفحوصات. استشر إدارة المباني المحلية وجمعية مالكي المنازل قبل التركيب.

س: كيف أعرف أن نظامي يعمل بشكل صحيح؟

ج: راقب المؤشرات الرئيسية، بما في ذلك جهد البطارية، ومخرجات اللوحة الشمسية، وحالة وحدة التحكم بالشحن. يجب أن تكون قراءة بطاريات الرصاص الحمضية السليمة ١٢.٦ فولت فأكثر عند الشحن الكامل، بينما يجب أن تُظهر وحدة التحكم بالشحن نشاط الشحن خلال فترات سطوع الشمس. احتفظ بسجل بسيط للأداء اليومي.

س: ما هي الصيانة التي يحتاجها نظام البطارية الشمسية؟

ج: نظّف الألواح الشمسية شهريًا أو عند الحاجة لإزالة الغبار والحطام. افحص أطراف البطارية بحثًا عن أي تآكل كل 3-6 أشهر، وشدّ الوصلات. بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية المغمورة، افحص مستوى الماء شهريًا. افحص الأسلاك والوصلات سنويًا بحثًا عن أي تآكل أو تلف.

س: هل يمكن لهذا النظام أن يزود منزلي بالطاقة بالكامل؟

ج: صُمم النظام البسيط الموصوف في هذا الدليل للأجهزة الأساسية والأجهزة الصغيرة. يتطلب تشغيل منزل كامل نظامًا أكبر بكثير مع تركيب احترافي، ومجموعات بطاريات متعددة، وقدرة على ربط الشبكة. ابدأ بمشروع صغير، ثم وسّع نطاقه مع اكتسابك الخبرة.

س: هل من الآمن أن أقوم ببناء هذا بنفسي؟

ج: نعم، عند اتباع إجراءات السلامة المناسبة. ارتدِ دائمًا معدات الوقاية، وتحقق جيدًا من التوصيلات، ولا تعمل أبدًا على دوائر كهربائية موصولة بتيار كهربائي. إذا كنت لا تشعر بالراحة في الأعمال الكهربائية، ففكّر في الاستعانة بفني كهربائي مؤهل لتركيب التوصيلات المهمة أثناء قيامك بأعمال التجميع البسيطة بنفسك.

س: ماذا لو ارتكبت خطأ في الأسلاك؟

ج: تشمل الأخطاء الشائعة في التوصيلات الكهربائية عكس القطبية أو ضعف التوصيلات. استخدم دائمًا مقياسًا متعددًا للتحقق من التوصيلات قبل تشغيل النظام. ركّب الصمامات أو القواطع الكهربائية المناسبة للحماية من حالات التيار الزائد. في حال وجود أي شك، استشر المنتديات الإلكترونية أو اطلب المشورة من متخصص.

س: كيف يمكنني حساب ما إذا كانت الطاقة الشمسية تستحق ذلك في منطقتي؟

ج: ابحث عن متوسط ساعات سطوع الشمس اليومية وأسعار الكهرباء في منطقتك. اضرب احتياجاتك اليومية من الطاقة في تكاليف الكهرباء المحلية لإيجاد التوفير المُحتمل. ضع في اعتبارك تكاليف النظام وفترة الاسترداد. يمكن لحاسبات الطاقة الشمسية الإلكترونية مساعدتك في تقدير الأداء في موقعك.