بنوك بطاريات الرصاص الحمضية والليثيوم الشمسية لتوليد الطاقة خارج الشبكة

البطاريات هي حجر الأساس للعيش بعيدًا عن الشبكة. فهي تخزن الطاقة التي تجمعها الألواح الشمسية أو غيرها من الموارد المتجددة أثناء النهار، حتى تتمكن من الحصول على الكهرباء في الليل أو خلال الفترات التي يكون فيها توليد الطاقة منخفضًا. وبدون وجود بنك بطاريات موثوق به، يمكن أن تتحول تجربتك بعيدًا عن الشبكة بسرعة إلى تجربة صعبة، حيث ستعتمد بشكل مباشر على إنتاج الطاقة في الوقت الفعلي، وهو أمر غير متسق.

إن اختيار البطاريات الشمسية المناسبة لنظامك المستقل عن الشبكة يعني مراعاة السعة وعمق التفريغ وعمر الدورة والتكلفة. وقد تكون قابلية النقل أيضًا عاملاً مهمًا إذا كنت لا تقوم فقط بتشغيل منزل ثابت ولكن ربما إعداد متنقل أو تحتاج إلى طاقة احتياطية للطوارئ. يعد تكامل الطاقة الشمسية أمرًا بالغ الأهمية لإمدادات الطاقة المستدامة والصديقة للبيئة، مما يضمن لك الاستفادة من الطاقة المتجددة بشكل فعال وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. 

النقاط الرئيسية

• تقوم البطاريات بتخزين الطاقة لاستخدامها عندما لا تتوفر مصادر الطاقة خارج الشبكة.
• يتطلب اختيار البطاريات المناسبة فهم السعة ومدة دورة الحياة.
• يعد دمج الطاقة الشمسية أمرا ضروريا لنظام طاقة مستدام خارج الشبكة.

أساسيات الطاقة خارج الشبكة

عندما تختار العيش بعيدًا عن الشبكة، فإن فهم أساسيات نظام الطاقة الخاص بك أمر بالغ الأهمية. سيضمن لك هذا الحصول على مصدر موثوق للطاقة لتلبية احتياجاتك اليومية.

فهم الأنظمة غير المتصلة بالشبكة

يتيح لك نظام الطاقة المستقل عن الشبكة أن تكون مستقلاً تمامًا عن شبكة المرافق العامة. من خلال توليد وتخزين الطاقة الخاصة بك، يمكنك التحكم في إمدادات الطاقة واستهلاكها، وهو أمر مفيد بشكل خاص في المواقع النائية أو لأولئك الذين يسعون إلى أسلوب حياة مكتفٍ ذاتيًا.

مكونات النظام المستقل عن الشبكة

يتكون نظام الطاقة الخاص بك خارج الشبكة بشكل أساسي من:

• مصادر الطاقة:تولد هذه الطاقة الكهرباء. وتشمل المصادر الشائعة الألواح الشمسية وطواحين الهواء.
• تخزين الطاقة:يتم ذلك عادةً باستخدام بنوك البطاريات، حيث يعد تخزين الطاقة أمرًا حيويًا للحفاظ على الطاقة عندما لا تقوم مصادرك الأساسية بتوليد الكهرباء (على سبيل المثال، أثناء الليل للألواح الشمسية).
• إدارة الطاقة:يتضمن ذلك وحدات التحكم في الشحن لحماية البطاريات والمحولات لتحويل الطاقة المخزنة إلى طاقة قابلة للاستخدام للأجهزة الكهربائية في منزلك.

مصادر الطاقة خارج الشبكة

لديك عدة خيارات لمصادر الطاقة خارج الشبكة:

1. الطاقة الشمسية:تعتبر الألواح الشمسية خيارًا شائعًا للأنظمة غير المتصلة بالشبكة نظرًا لسهولة تركيبها وصيانتها نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، تعد الشمس مصدرًا ثابتًا وموثوقًا به، على الرغم من تأثرها بالطقس والتغيرات الموسمية.
2. طاقة الرياح:يمكن أن يكون تسخير الرياح مصدرًا مكملًا للطاقة الشمسية، وخاصة في المناطق التي تكون فيها الرياح أكثر من أشعة الشمس. يمكن لتوربينات الرياح إنتاج الطاقة ليلًا أو نهارًا، إذا كانت سرعات الرياح كافية.

كل مصدر للطاقة لديه مواصفاته ومتطلباته، لذلك من المهم اختيار المجموعة التي تناسب موقعك الجغرافي واحتياجاتك من الطاقة.

اختيار البطاريات للأنظمة غير المتصلة بالشبكة

عند اختيار بطارية لنظامك المستقل عن الشبكة، فإن اختياراتك لن تؤثر فقط على الأداء ولكن أيضًا على كفاءة وطول عمر مصدر الطاقة لديك. من الضروري فهم الأنواع المختلفة من البطاريات وسعاتها وفولتياتها وأهمية عمرها الافتراضي لاتخاذ قرار مستنير.

أنواع البطاريات

يعد بنك البطاريات هو قلب نظامك المستقل عن الشبكة، ويؤثر نوع البطارية الذي تختاره بشكل كبير على فعالية نظامك بشكل عام. بطاريات ليثيوم أيون مفضلة للغاية بسبب كثافة طاقة أعلى والكفاءة. فهي أخف وزنًا، وتشحن بشكل أسرع، وتوفر عمق تفريغ أعلى من بطاريات الرصاص الحمضية. فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) توفر البطاريات، وهي فئة فرعية من بطاريات أيونات الليثيوم، مستوى أفضل من السلامة وطول العمر بتكلفة أولية أعلى.

السعة والجهد

تحدد سعة البطارية، المقاسة بالكيلووات في الساعة (كيلووات في الساعة)، مقدار الطاقة التي يمكنها تخزينها، بينما يؤثر الجهد على تدفق الكهرباء. بنك البطارية يجب أن يكون لديك سعة كافية لتشغيل الأجهزة الأساسية لديك دون الحاجة إلى إعادة الشحن بشكل متكرر. على سبيل المثال، قد يتطلب المنزل النموذجي بنك بطاريات بسعة 10000 مللي أمبير. 13.5 كيلوواط/ساعة القدرة، ويفضل أن تكون بجهد يتناسب مع نظامك الشمسي.

• إجمالي السعة المطلوبة = استخدام الطاقة اليومي (كيلوواط ساعة) × أيام الاستقلالية

أهمية عمر البطارية

إن عمر البطارية، والذي يُشار إليه غالبًا بعدد دورات الشحن التي يمكنها التعامل معها، أمر بالغ الأهمية لتحديد عدد المرات التي ستحتاج فيها إلى استبدالها. توفر معظم بطاريات الرصاص الحمضية حوالي 300-700 دورة عند عمق تفريغ 50%، بينما يمكن لبطاريات الليثيوم عالية الجودة أن توفر أكثر من 2000 دورة عند تفريغ أعمق، مما يجعلها حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة بمرور الوقت. من الضروري مراعاة التكلفة الفورية والاستثمار الطويل الأجل عند اختيار بطارية لنظامك خارج الشبكة.

تكنولوجيا البطاريات

عندما يتعلق الأمر بالعيش بعيدًا عن الشبكة، فإن نوع البطارية الذي تختاره أمر بالغ الأهمية لضمان استمرارية الطاقة وتخزين الطاقة بكفاءة. دعنا نستكشف النوعين الرئيسيين وأحدث الابتكارات في هذا المجال.

الرصاص الحمضي مقابل الليثيوم

بطاريات الرصاص الحمضية لقد كانت هذه الأنظمة منذ فترة طويلة الخيار القياسي لتخزين الطاقة خارج الشبكة. ويمكن تصنيفها بشكل أكبر إلى البطاريات المغمورة، والتي تتطلب صيانة منتظمة، و بطاريات هلامية، والتي لا تحتاج إلى صيانة ولكنها عادة ما تكون أكثر تكلفة. وعلى الرغم من أنها أقل تكلفة في البداية، فإن بطاريات الرصاص الحمضية لها عمر أقصر وكثافة طاقة أقل مقارنة بنظيراتها من الليثيوم.

على الجانب الآخر، بطاريات ليثيوم أيون، مشتمل فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4)، تقدم العديد من المزايا:

• كثافة طاقة أعلى
• كفاءة شحن/تفريغ أكبر
• عمر أطول
• لا توجد متطلبات صيانة

أصبحت بطاريات LiFePO4، وهي نوع من تكنولوجيا أيون الليثيوم، تحظى بشعبية متزايدة بسبب ميزات الاستقرار والسلامة التي تتمتع بها. 

بينما تكنولوجيا أيونات الليثيوم تستخدم بطاريات LiFePO4 الكوبالت بشكل عام، مما يقلل من المخاوف البيئية المرتبطة بتعدين الكوبالت.

ابتكارات البطاريات الناشئة

يتطور عالم تكنولوجيا البطاريات بسرعة كبيرة، مع وجود تقدمات مثيرة تبشر بأداء أفضل للتطبيقات خارج الشبكة.

الابتكارات التي يجب البحث عنها تشمل:

• زيادة سرعات الشحن وقدرات تخزين الطاقة.
• التطورات في بطارية الليثيوم التقنيات التي تدفع نحو عمر بطارية أطول وإنتاج طاقة أعلى.

من المتوقع أن تعمل هذه التقنيات الناشئة على تحسين المعيشة خارج الشبكة من خلال توفير حلول أكثر كفاءة وقوة لتخزين الطاقة المتجددة. ترقب هذه التطورات عندما تصبح متاحة تجاريًا وقد تغير مشهد تخزين الطاقة خارج الشبكة.

تكامل الطاقة الشمسية

يتضمن تكامل الطاقة الشمسية تنسيق الألواح الشمسية والبطاريات لضمان إمداد مستمر بالطاقة. يتعلق الأمر بإيجاد التوازن بين ما تولده وما تخزنه لاستخدامه لاحقًا.

الألواح الشمسية والبطاريات

يعتمد نظام الطاقة الشمسية الخاص بك خارج الشبكة على عنصرين رئيسيين: الألواح الشمسية و البطاريات. 

الألواح الشمسية مسؤولة عن إنتاج الكهرباء، ولكنها تفعل ذلك بشكل متقطع. إن البطاريات الشمسية، أو "بطاريات الدورة العميقة"، هي التي تضمن إمدادًا ثابتًا بالكهرباء للحياة خارج الشبكة طوال اليوم والليل. سميت هذه البطاريات بقدرتها على تحمل دورات شحن وتفريغ طويلة ومنتظمة وعميقة. وبصرف النظر عن الطاقة الشمسية، يمكن أيضًا استخدام بطاريات الدورة العميقة في أنظمة الطاقة الخضراء الأخرى مثل أنظمة طاقة الرياح والطاقة الكهرومائية.

• الألواح الشمسية:اختر الألواح الشمسية بناءً على كفاءتها ومتانتها. فالألواح ذات الكفاءة الأعلى يمكنها توليد المزيد من الكهرباء في مساحة أقل، ولكنها قد تكون أعلى تكلفة.
• البطاريات: كما تحدثنا من قبل، فإن بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم أيون هما النوعان الرئيسيان. تُعد بطاريات ليثيوم أيون أكثر تكلفة ولكنها تتمتع بكثافة طاقة أعلى وعمر أطول وكفاءة شحن وتفريغ أفضل مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية.

موازنة مدخلات الطاقة الشمسية وتخزينها

للحفاظ على نظام طاقة شمسية يعمل بشكل جيد خارج الشبكة، يجب عليك موازنة مدخلات الطاقة الشمسية مع سعة التخزين لديك. والهدف هو التقاط ما يكفي من الطاقة الشمسية اليومية وتخزينها دون الإفراط في الشحن أو استنفاد البطاريات.

• احتياجات الطاقة اليومية:احسب استهلاكك اليومي للطاقة بالكيلووات في الساعة (كيلووات ساعة).
• إنتاج الألواح الشمسية:تعرف على إنتاجية الألواح الشمسية لديك، والتي تعتمد على عوامل مثل حجم اللوحة وكمية ضوء الشمس التي تتلقاها.
• سعة البطارية:يجب أن تتوافق سعة تخزين البطارية لديك مع احتياجاتك من الطاقة والإنتاج المتوقع للوحة الشمسية.

وهنا مثال مبسط:

تذكر أن الأمر يتعلق بالحصول على ما تحتاجه أثناء النهار والتأكد من إمكانية الاستفادة من طاقتك المخزنة أثناء الليل أو الأيام الغائمة.

التطبيقات العملية

عند التفكير في تطبيقات البطاريات غير المتصلة بالشبكة، ستحدد احتياجاتك عملية تحديد الحجم والاختيار. سواء كنت تقوم بتشغيل كابينة بعيدة، أو تسافر على الطريق في مركبة ترفيهية، أو تضمن طاقة احتياطية أثناء الطوارئ، فإن إعداد البطارية المناسب هو مفتاح الاستقلال والموثوقية.

المنازل المستقلة عن الشبكة والمزارع

إذا كنت تبحث عن تشغيل منزلك الذي لا يعتمد على الشبكة، فإن حساب استهلاكك اليومي للطاقة بعناية أمر بالغ الأهمية. عادةً ما تتضمن مجموعة متنوعة من الأجهزة مثل الثلاجات وأنظمة الإضاءة في ملف تعريف استهلاك الطاقة الخاص بك. على سبيل المثال، ستحتاج ثلاجة بقوة 1000 واط تعمل لمدة 24 ساعة إلى 24000 واط في اليوم. ستحتاج إلى مجموعة بطاريات يمكنها تلبية هذه الاحتياجات وأكثر، مع توفير طول العمر وسهولة الصيانة أيضًا.

النسخ الاحتياطي للطوارئ

أ النسخ الاحتياطي للطوارئ يعد نظام الطاقة أمرًا حيويًا للحفاظ على الأنظمة الحرجة عندما تفشل الشبكة. يمكن لمجموعة البطاريات ذات الحجم المناسب أن تحافظ على الخدمات الأساسية مثل التدفئة وأجهزة الاتصال وبعض الأجهزة الرئيسية الأجهزة قيد التشغيل حتى عودة الطاقة.

• قائمة الأحمال الأساسية:
  • نظام التدفئة: مهم للمناخات الباردة
  • الأجهزة الطبية: إذا كان ذلك ممكنًا، مثل أجهزة CPAP
  • تواصل: الهواتف، وأجهزة الراديو، وما إلى ذلك.
  • ثلاجة: للحفاظ على الطعام

تذكر أن طبيعة احتياجاتك ستحدد بشكل مباشر نوع نظام البطارية الذي تقوم بتثبيته - سواء كان للاستخدام السكني المستمر، أو الراحة المتنقلة، أو النسخ الاحتياطي الحاسم أثناء الطوارئ.

اعتبارات متقدمة

عند التفكير في تحسين نظامك المستقل عن الشبكة والذي يعمل بالبطاريات، من الأهمية بمكان التركيز على الآفاق المستقبلية. وهذا يعني التخطيط للتوسع، واعتماد مصادر الطاقة المتنوعة، والحصول على المشورة المهنية لضمان أن نظامك لا يلبي احتياجاتك الحالية فحسب، بل إنه أيضًا جاهز للمتطلبات المستقبلية.

ترقية وتوسيع الأنظمة

لضمان مواكبة نظامك خارج الشبكة لاحتياجاتك المتزايدة من الطاقة، يجب عليك التخطيط لـ الترقية والتوسع نظامك حيوي. 

من ناحية جهد البطارية، تعمل الأنظمة عادةً على 12 فولت، 24 فولت، أو 48 فولت اعتمادًا على الحجم والمتطلبات. الترقية من 12 فولت الى 24 فولت أو 48 فولت يمكن أن يوفر النظام كفاءة أفضل ويسمح بتمديدات توصيل أطول دون خسائر كبيرة. ضع أيضًا في اعتبارك المكان الذي قد تضع فيه أسلاكًا إضافية بنوك البطاريات وما إذا كان لديك عاكس يمكن التعامل مع الحمل المتزايد.

دمج مصادر الطاقة البديلة

بالإضافة إلى البطاريات، فإن دمج مصادر الطاقة البديلة يمكن أن يعزز مرونة نظامك واستقلاليته. الألواح الشمسية غالبًا ما تكون هي الخيار الأفضل، ولكن لا تتجاهلها توربينات الرياح أو أنظمة الطاقة الكهرومائية الصغيرة اعتمادًا على موقعك. استخدم عاكس هجين التي يمكن أن تقبل تيار مستمر من مصادر متعددة وإدارتها الأمبير إن هذا التنوع يضمن أنه عندما يصبح أحد المصادر أقل فعالية، فإن المصادر الأخرى قادرة على التعويض، وبالتالي الحفاظ على إمدادات مستقرة من الطاقة.

عند إضافة مصادر طاقة جديدة، ضع في اعتبارك كيفية تكاملها مع تخزين البطارية. على سبيل المثال، بطاريات AGM (سجادة زجاجية ممتصة) يمكن اختيارها لمتانتها وفوائدها الخالية من الصيانة.

المشورة والدعم المهني

يُنصح بشدة بالاستعانة بالخبراء عند اتخاذ قرارات معقدة بشأن إعدادك للكهرباء خارج الشبكة. يمكن لهؤلاء المحترفين الإجابة على أسئلة محددة أسئلة، مثل أفضل البطاريات للاستخدام طويل الأمد استقلال أو الأكثر ملاءمة تكنولوجيا البطارية يحب بطاريات AGM من أجلك بشكل خاص أنظمة خارج الشبكة.

استشر الخبراء لفهم الحل الأمثل تخزين البطارية القدرة والمناسبة جهد البطارية لاستهلاكك للطاقة. ضع في اعتبارك أن الأمبير ونوع من عاكس يجب أن يكون اختيارك متوافقًا مع النظام بأكمله، بما في ذلك المولدات إذا كانت لديك هذه المعلومات كنسخة احتياطية. من خلال الاستفادة من المعرفة المتخصصة، يمكنك ضمان أن نظامك لا يعمل بشكل فعال اليوم فحسب، بل إنه جاهز أيضًا للتقدم في المستقبل.