عند تركيب نظام الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة، لا تحتاج عادةً إلى تركيب بطارية منفصلة، بل يتم توصيله بالتوازي مع شبكة الكهرباء. تقوم الشبكة بدور البطارية: فخلال النهار، تُضخ الطاقة الشمسية الفائضة إلى الشبكة؛ وفي الليل، عندما لا تُنتج الطاقة الشمسية الكهرباء، تُضخ إلى الشبكة. بعد عام، يُحسب الفرق بين النظامين: إذا ضخ نظام الطاقة الشمسية الخاص بك كمية من الكهرباء إلى الشبكة تفوق استهلاك منزلك، يُباع الفائض إلى الشبكة، ولكن بسعر أقل. أما إذا استهلكت من الشبكة كهرباء أكثر مما يضخه نظامك الشمسي، فستظل بحاجة إلى شراء الفرق من الشبكة بنفس السعر السابق.
متى تحتاج إلى ضبط البطارية
1. الكهرباء الإضافية
عدم استقرار الشبكة أو انقطاع التيار الكهربائي المتكرر:إذا كانت شبكة الكهرباء في منطقتك غير مستقرة أو تحدث انقطاعات متكررة في التيار الكهربائي، فإن تكوين البطارية يمكن أن يضمن استمرار إمداد الطاقة.
ارتفاع أسعار الكهرباء خلال ساعات استخدام الشبكة:يمكن أن يؤدي استخدام الكهرباء المخزنة خلال فترات ذروة أسعار الكهرباء إلى تقليل نفقات الكهرباء.
في الحالتين المذكورتين أعلاه، لا يزال نظام الطاقة الشمسية بحاجة إلى التوازي مع الشبكة، ولكن في أوقات محددة فقط، يحتاج إلى استخدام طاقة البطارية، لذلك لا يلزم تكوين سعتها بشكل كبير، ويمكنها دعم 12 ساعة.
2. سلطة مستقلة
لا يوجد اتصال بالشبكة (نظام خارج الشبكة):في بعض المناطق النائية التي لا تغطيها الشبكة، يكون النظام الشمسي مستقلاً تماماً عن الشبكة (نظام خارج الشبكة)، ومن الواضح أن البطارية ضرورية لتخزين الكهرباء المولدة خلال النهار، بحيث يمكن استخدامها في الليل أو عندما يكون الضوء غير كافٍ.
في هذه الحالة، يكون النظام الشمسي منفصلاً تماماً عن الشبكة ويحتاج إلى الاعتماد كلياً على البطارية للحصول على الطاقة خلال الساعات التي لا يستطيع فيها النظام الشمسي توليد الطاقة، لذلك يجب أن يكون تكوين سعته كبيراً بما يكفي لدعم ما لا يقل عن 2-3 أيام.
المتطلبات البيئية لتخزين البطاريات:
التحكم في درجة الحرارة:يجب تخزين البطاريات في بيئة ذات درجة حرارة مستقرة نسبياً للحفاظ على كفاءتها وإطالة عمرها الافتراضي.
تهوية:قد تولد بعض أنواع البطاريات حرارة أو غازات أثناء الشحن والتفريغ، لذا يلزم توفير تهوية جيدة.
جاف وآمن:يجب أن تكون منطقة التخزين جافة لتجنب تلف البطارية بسبب الرطوبة، ويجب أن تكون بعيدة عن متناول الأطفال والحيوانات الأليفة لتجنب المخاطر الأمنية.
سهولة الوصول:لأغراض الصيانة والفحص، يجب وضع البطارية في مكان يسهل الوصول إليه.
سعة الألواح الشمسية:بالنسبة لنظام خارج الشبكة بالكامل، يلزم وجود سعة كافية من الألواح الشمسية لتوليد ما يكفي من الكهرباء، مما سيزيد من تكلفة الاستثمار الأولي.
تكاليف التركيب:يجب أيضًا مراعاة تكلفة تركيب الألواح الشمسية ونظام البطاريات.
الموقع الجغرافي وظروف الإضاءة الشمسية:سيؤثر هذا على كفاءة الألواح الشمسية وكمية الطاقة المنتجة، مما سيؤثر بدوره على سعة الألواح الشمسية والبطاريات المطلوبة.
قياس تكلفة البطارية
تعتمد تكلفة البطارية على سعتها ونوعها ونوع اتصالها بالشبكة. بالإضافة إلى تكلفة البطارية نفسها، يجب مراعاة تكلفة التركيب ودمج النظام.
لنفترض أن استهلاك أسرة من الكهرباء يبلغ 10000 كيلوواط ساعة سنويًا. سيكون متوسط الاستهلاك اليومي للكهرباء حوالي 27.4 كيلوواط ساعة (10000 كيلوواط ساعة / 365 يومًا).
تختلف تكلفة الوحدة للبطارية باختلاف نوعها وعلامتها التجارية. فعلى سبيل المثال، تتراوح تكلفة بطاريات الليثيوم أيون الأكثر شيوعًا في السوق اليوم بين 500 و1000 دولار أمريكي لكل كيلوواط ساعة.
فيما يلي القياسات المنفصلة
1. تكلفة البطارية لاستخدام الطاقة الإضافية
متطلبات سعة البطارية:إذا استُخدمت البطارية فقط لمواجهة انقطاعات التيار الكهربائي قصيرة الأجل وارتفاع أسعار الكهرباء، فلا يلزم أن تغطي كامل متوسط الاستهلاك اليومي للكهرباء. بافتراض الحاجة إلى 12 ساعة من الطاقة الاحتياطية، فإن سعة البطارية المطلوبة تبلغ حوالي 13.7 كيلوواط ساعة (27.4 كيلوواط ساعة / 2).
تكلفة البطارية:على سبيل المثال، تتراوح التكلفة الإجمالية لبطارية الليثيوم أيون من 6850 دولارًا (500 * 13.7) إلى 13700 دولارًا (1000 * 13.7).
2. تكاليف بطاريات الليثيوم لتوليد الكهرباء بشكل مستقل
يجب أن تتمتع البطاريات بسعة كافية لتلبية احتياجات الكهرباء لعدة أيام، خاصةً خلال الأيام الغائمة أو الممطرة المتواصلة. بافتراض الحاجة إلى طاقة احتياطية لمدة 3 أيام، فإن ذلك يتطلب سعة بطارية لا تقل عن 82.2 كيلوواط ساعة (27.4 كيلوواط ساعة × 3 أيام).
وبالتالي فإن التكلفة الإجمالية تتراوح بين 41100 دولار و 82200 دولار.
في ملخص
يؤدي تركيب بطارية الليثيوم إلى زيادة المرونة والاستقلالية في النظام الشمسي، ولكنه يؤدي أيضاً إلى تكاليف إضافية ومتطلبات صيانة.
ينبغي أن يستند النظر في الحاجة إلى البطاريات إلى الطلب على الكهرباء، والوضع المالي، وإمدادات الطاقة المحلية.
