ومن المتوقع أن يصل سوق أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة إلى 5.8 مليار دولار بحلول عام 2031، مدفوعًا بالرغبة في إلغاء فواتير الطاقة وتجنب انقطاع التيار الكهربائي. يعد فهم المكونات الرئيسية لهذه الأنظمة أمرًا ضروريًا لأولئك الذين يتطلعون إلى الانضمام إلى الملايين الذين يستخدمون الطاقة الشمسية. دعونا نستكشف!
ما هو النظام الشمسي خارج الشبكة؟
ان النظام الشمسي خارج الشبكة يستخدم ضوء الشمس لتلبية جميع احتياجاتك من الطاقة دون الاتصال بالشبكة. تحظى هذه الأنظمة بشعبية كبيرة لتقليل التأثير البيئي وتقليل النفقات الشهرية. إنها مثالية لمركبات RVers، والتخييم، وراكبي القوارب الذين يبحثون عن طاقة موثوقة بعيدًا عن أراضي التخييم القائمة أو قوة الشاطئ، مما يعزز نمط حياة أكثر استقلالية.
بناء نظام شمسي خارج الشبكة
يتضمن النظام الشمسي خارج الشبكة أكثر من مجرد الألواح الشمسية. يتطلب ذلك الألواح الشمسية لالتقاط ضوء الشمس، وجهاز تحكم بالشحن الشمسي لتحويل الطاقة، وبنك بطارية للتخزين، وعاكس للاستخدام. وبدون التكييف المناسب، يمكن أن تؤدي هذه الكهرباء إلى إتلاف البطاريات.
بشكل عام، تقوم وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية بتنظيم الجهد والتيار من الألواح للتخزين الآمن في أ بنك بطارية تيار مستمر 12 فولت. بالنسبة لمعظم التطبيقات، ستحتاج أيضًا إلى طاقة تيار متردد بقوة 120 فولت، والتي يوفرها العاكس عن طريق تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد لمنافذ البيع الخاصة بك.
الألواح الشمسية
عند إنشاء نظام شمسي خارج الشبكة، فكر في الأنواع المختلفة من الألواح الشمسية.
تتميز الألواح الرقيقة وشبه المرنة بخفة الوزن ومثالية للقوارب أو المركبات الترفيهية لأنها يمكن أن تنحني لتناسب الأسطح المنحنية، على الرغم من أنها ليست الأكثر كفاءة.
تبدو الألواح متعددة البلورات وأحادية البلورية متشابهة ولكنها تختلف في الكفاءة. عادةً ما توفر الألواح أحادية البلورية كفاءة أعلى ولكنها أكثر تكلفة. إنها مثالية للمنازل أو المناطق المسطحة مثل الأسطح أو الحقول، وتعمل بشكل جيد في الطقس الدافئ والإضاءة المنخفضة. للحصول على أداء من الدرجة الأولى خارج الشبكة، فإن أحادي البلورية هو أفضل رهان لك بشكل عام!
جهاز التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية
تعمل وحدة التحكم في الشحن بالطاقة الشمسية على منع الشحن الزائد للبطارية وتحسين نقل الطاقة. هناك نوعان رئيسيان:
1. وحدات تحكم PWM: ميسورة التكلفة ولكنها أقل كفاءة، ومناسبة للأنظمة الصغيرة ذات الفولتية المطابقة للوحة والبطارية.
2. وحدات التحكم MPPT: تعمل على تعزيز الكفاءة بنسبة 15-30%، وهي مثالية للأنظمة الأكبر حجمًا في ظروف ضوء الشمس المختلفة. توفر النماذج المتقدمة تعويضًا لدرجة الحرارة والمراقبة عن بعد.
عاكس الطاقة خارج الشبكة
تتطلب معظم الأجهزة طاقة تيار متردد، لذلك نحتاج إلى عاكس طاقة لتحويل طاقة التيار المستمر إلى طاقة تيار متردد.
تناسب محولات الموجة الجيبية النقية الأجهزة الإلكترونية الحساسة، في حين أن محولات الموجة الجيبية المعدلة مناسبة للأجهزة الأساسية.
لتحديد حجم العاكس المناسب، قم بجمع القوة الكهربائية لأجهزتك. على سبيل المثال، يوصي الميكروويف بقدرة 1700 واط، والأضواء بقدرة 200 واط، والثلاجة بقدرة 600 واط، باستخدام عاكس بقدرة 3000 واط (3 كيلوواط).
الجزء الأكثر أهمية في إعداد الطاقة الشمسية خارج الشبكة: البطارية
تؤثر البطاريات على موثوقية النظام وطول عمره. فيما يلي تقنيتان رئيسيتان:
بطاريات الرصاص الحمضية
دورة عميقة حمض الرصاص لطالما كانت البطاريات هي الخيار المفضل للسيارات والمركبات الترفيهية والقوارب وأجهزة الطاقة الشمسية. من السهل العثور عليها وفعالة. ومع ذلك، فهي عادةً لا تخزن الكثير من الطاقة، وتفتقر إلى الكفاءة، ولها عمر افتراضي محدود، وتتطلب صيانة كبيرة.
الايجابيات
- تكلفة أولية أقل (50%-70% أرخص من بطاريات الليثيوم)
- موثوقية مثبتة في التطبيقات خارج الشبكة
سلبيات
- ثقيل (الليثيوم ثقيل بمقدار النصف فقط)
- عمر أقصر (500-1000 دورة)
- صيانة أعلى (على سبيل المثال، عبوات المنحل بالكهرباء)
- محدود عمق التفريغ (50% مقابل 80% لبطاريات الليثيوم).
بطاريات الليثيوم
هناك اتجاه متزايد في أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة يستخدم بطاريات الليثيوم ذات الدورة العميقة تخزين الطاقة. تستخدم هذه البطاريات ملح الليثيوم، مما يوفر حلول تخزين فعالة وخفيفة الوزن.
الايجابيات
- الضوء (حوالي 50% من بطاريات الرصاص الحمضية)
- عمر أطول (1000-6000 دورة)
- كثافة طاقة أعلى (تصل إلى 260 واط/كجم)
- الحد الأدنى من الصيانة وشحن أسرع
سلبيات
- تكلفة أولية أعلى (2-3 أضعاف حمض الرصاص)
- حساسة لدرجات الحرارة القصوى دون الإدارة الحرارية
ما هي تكلفة النظام الشمسي خارج الشبكة؟
تختلف أسعار النظام الشمسي خارج الشبكة حسب احتياجاتك.
- لتشغيل عربة سكن متنقلة أو التخييم، يتكلف إعداد صغير بلوحة 100 واط وبطارية 100 أمبير بضع مئات من الدولارات، كما أنه سهل التثبيت للأدوات الأساسية.
- بالنسبة للمقصورة، ستحتاج إلى حوالي 1000 واط من الألواح، وعاكس بقدرة 3000 واط، وحوالي 400 أمبير في البطاريات، بتكلفة تتراوح بين 5000 دولار و10000 دولار اعتمادًا على البطاريات.
- يعد الابتعاد تمامًا عن الشبكة في المنزل أكثر تكلفة؛ نتوقع إنفاق أكثر من 25000 دولار أمريكي مقابل ما لا يقل عن 12000 واط من الألواح والمحولات المتعددة مع ما يصل إلى 1200 أمبير من البنوك. إنه أمر معقد، لذا يُنصح بالتركيب الاحترافي.
هناك حاجة إلى معدات أخرى للنظام الشمسي خارج الشبكة
لذلك، قمنا بتغطية أساسيات النظام خارج الشبكة، ولكنك ستحتاج إلى بعض العناصر الإضافية لإكماله. ستحتاج بالتأكيد إلى جهاز مراقبة البطارية والأسلاك والصمامات وقضبان التوزيع. تأكد من تصنيف كل شيء وفقًا لحجم نظامك ويحتاج إلى تجنب مخاطر الحريق. إذا لم تكن متأكدًا من أي شيء، فمن الحكمة دائمًا استشارة المحترفين!
