الطاقة الشمسية خارج الشبكة: دليل تخزين البطارية الكامل للمنازل البعيدة

فهم أساسيات تخزين البطارية الشمسية خارج الشبكة

ما هو النظام الشمسي خارج الشبكة؟

يعمل نظام شمسي خارج الشبكة ، يسمى أيضًا نظام مستقل ، بشكل مستقل عن الكهرباء العامة شبكة. هو - هي يتكون في المقام الأول من الألواح الشمسية ووحدة تحكم شحن وبطاريات تخزين وعاكس لتحويل طاقة DC ل قوة التيار المتردد.

مكونات النظام الأساسية

لوحات الطاقة الشمسية الكهروضوئية تشكل اللوحات مصدر الطاقة الأساسي. الاختيار بين تؤثر الألواح الشمسية متعددة البلورات أحادية البلورة بشكل مباشر على كفاءة النظام وفعالية التكلفة. توفر الألواح أحادية البلورة عمومًا أداءً أفضل في المساحات المحصورة.

وحدة تحكم الشحن يحمي هذا الجهاز البطاريات من الإفراط في الشحن ويحسن عملية الشحن. يوصى باستخدام وحدات تحكم MPPT (أقصى تتبع نقاط الطاقة) لزيادة كفاءة الطاقة إلى الحد الأقصى.

بطاريات التخزين قلب النظام المستقل ، تخزن البطاريات الطاقة لاستخدامها لاحقًا. التحجيم الصحيح أمر بالغ الأهمية لضمان الحكم الذاتي الكافي.

العاكس يحول تيار العاصمة من البطاريات إلى تيار التيار المتردد المتوافق مع المعيار أُسرَة الأجهزة.

أنواع البطاريات للتخزين الشمسي

بطاريات ليثيوم أيون (LIFEPO4)

تمثل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الأكثر تقدماً لتخزين البطارية الشمسية خارج الشبكة. هم يعرض:

• عمر استثنائي: من 6000 إلى 8000 دورة
• عمق التفريغ العالي: ما يصل إلى 95 ٪
• شحن الكفاءة: 95-98 ٪
• الحد الأدنى من الصيانة: لا مطلوب صيانة
• انخفاض الوزن: 50 ٪ أخف وزنا من بطاريات الرصاص

بطاريات AGM (حصيرة زجاجية ممتصة)

تشكل بطاريات AGM حل وسط مثير للاهتمام بين الأداء والتكلفة:

• عمر: 1200 إلى 1500 دورة
• عمق التفريغ: 50-80 ٪
• خالية من الصيانة: لا مطلوب إضافة الماء
• مقاومة الاهتزاز: مناسبة للبيئات القاسية

بطاريات هلام

مناسبة بشكل خاص للمناخات المتطرفة:

• تحمل درجة الحرارة: العملية من -20°ج إلى +50°ج
• انخفاض تفريغ الذات: 2-3 ٪ في الشهر
• عمر: 1000 إلى 1200 دورة
• سلامة عالية: لا خطر تسرب المنحل بالكهرباء

تحجيم تخزين البطارية

حساب احتياجات الطاقة الخاصة بك

يتطلب التحجيم الصحيح لتخزين البطارية الشمسية خارج الشبكة تحليلًا دقيقًا لاستهلاك الطاقة اليومي. هنا ال المنهجية:

الخطوة 1: جرد الأجهزة سرد جميع الأجهزة الكهربائية مع قوتها واستخدامها اليومي مدة:

• إضاءة LED: 10W × 6H = 60WH
• A ++ الثلاجة: 150W × 8H = 1200WH
• الكمبيوتر المحمول: 65W × 4H = 260WH
• مضخة المياه: 500W × 1H = 500WH

الخطوة 2: حساب الاستهلاك الكلي أضف جميع احتياجات الطاقة اليومية وتشمل 20-30 ٪ أمان هامِش.

الخطوة 3: تحديد الحكم الذاتي المطلوب للمنازل البعيدة ، من 3 إلى 5 أيام من الحكم الذاتي بدون أشعة الشمس مُستَحسَن.

صيغة التحجيم

سعة البطارية (AH) = (الاستهلاك اليومي × أيام الحكم الذاتي × عامل السلامة) / (جهد النظام × عمق التفريغ)

مثال عملي:

• الاستهلاك: 3،000WH/يوم
• الحكم الذاتي: 3 أيام
• نظام 24V
• بطاريات الليثيوم (تصريف 90 ٪)
• عامل السلامة: 1.2

السعة = (3000 × 3 × 1.2) / (24 × 0.9) = 500 AH

استخدام PVGIS أدوات

لتحسين التحجيم الخاص بك ، استخدم PVGIS حاسبة شمسية الذي يمثل بيانات الطقس المحلية وتحسب بدقة الإنتاج الشمسي المتوقع لمنطقتك.

ال PVGIS محاكاة مالية يسمح أيضا أنت لتقييم ربحية استثمار تخزين البطارية.

تكوين النظام والتثبيت

بنية النظام

تكوين 12V مناسبة للتركيبات الصغيرة (< 1500WH/يوم):

• تثبيت بسيط
• مكونات أقل تكلفة
• مناسبة للكبائن والملاجئ

تكوين 24V موصى به للمنازل (من 1500 إلى 5000WH/يوم):

• أفضل كفاءة الطاقة
• الأسلاك الأقل ضخمة
• توازن التكلفة/الأداء الأمثل

تكوين 48V للتركيبات الكبيرة (> 5000WH/يوم):

• أقصى كفاءة
• تقليل الخسائر
• متوافق مع المحولات عالية الطاقة

الأسلاك والحماية

تغيير حجم الكابلات يعد حساب قسم الكابل أمرًا ضروريًا لتقليل الخسائر:

• الحد الأقصى الحالي × 1.25 = تحجيم الحالي
• انخفاض الجهد < أوصت 3 ٪
• استخدم الكابلات الشمسية المعتمدة

الحماية الكهربائية

• الصمامات أو قواطع الدوائر في كل فرع
• صاعقة صاعقة لحماية البرق
• مفتاح قطع الاتصال الرئيسي
• تأريض النظام

تحسين الطاقة وإدارتها

استراتيجيات توفير الطاقة

أجهزة الاستهلاك المنخفضة إعطاء الأولوية للمعدات الفعالة:

• إضاءة LED حصريًا
• A +++ الأجهزة المصنفة
• مضخات عالية الكفاءة
• محركات السرعة المتغيرة

إدارة الحمل الذكية استخدم المبرمجين ومديري التحميل إلى:

• تحول الأحمال غير الحرجة
• استفد من ساعات الإنتاج الشمسي
• تجنب قمم الاستهلاك

المراقبة والمراقبة

أنظمة المراقبة تمكين أنظمة المراقبة:

• مراقبة الإنتاج في الوقت الحقيقي
• التحكم في حالة البطارية
• اكتشاف الخلل المبكر
• تحسين التحميل التلقائي

للإدارة المتقدمة ، فكر في استخدام PVGIS24 الذي يوفر ميزات المراقبة والتحسين ل أنظمة الطاقة الشمسية ذاتية الحكم.

الصيانة والمتانة

الصيانة الوقائية

بطاريات الليثيوم

• التحقق الشهري الاتصال
• التنظيف الطرفي (كل 6 أشهر)
• توازن الخلية السيطرة
• تحديثات BMS (نظام الإدارة)

بطاريات الرصاص

• التحقق من مستوى الإلكتروليت الأسبوعي
• التنظيف الطرفي (شهريًا)
• التحكم في الكثافة (كل 3 أشهر)
• المعادلة الفصلية

علامات الشيخوخة للمراقبة

مؤشرات الشيخوخة

• انخفاض سعة التخزين
• وقت الشحن الممتد
• جهد راحة منخفض بشكل غير طبيعي
• التدفئة المفرطة أثناء الشحن

الحلول الهجينة والتكميلية

اقتران المولد

لزيادة الموثوقية ، الجمع بين تخزين البطارية مع:

مولد النسخ الاحتياطي

• بداية تلقائية على شحنة منخفضة
• تحجيم التكيف مع الأحمال الحرجة
• صيانة منتظمة مطلوبة

المولدات الشمسية المحمولة الطاقة الشمسية المحمولة المولدات للنسخ الاحتياطي للطوارئ تشكل حلًا احتياطيًا ممتازًا للمواقف الاستثنائية.

طاقة الرياح التكميلية

يمكن أن تؤدي إضافة طاقة الرياح الصغيرة إلى تحسين الاستقلالية ، خاصة في فصل الشتاء عندما يتناقص إنتاج الطاقة الشمسية.

الجوانب الاقتصادية والربحية

تكاليف التثبيت

الاستثمار الأولي

• بطاريات الليثيوم: 800-1،200 دولار/كيلو واط ساعة
• بطاريات AGM: 300-500 دولار/كيلو واط ساعة
• MPPT Controller: 200-800 $
• العاكس: 300-1،500 دولار
• التثبيت: 1000-3000 دولار

تكلفة الطاقة ذات المستوى بالنسبة للمنازل البعيدة ، تتراوح تكلفة KWH ​​ذاتية الحكم بشكل عام بين 0.25 دولار و 0.35 دولار ، مقارنة بـ 0.40-0.80 دولار لاتصال الشبكة في المناطق المعزولة.

اللوائح والمعايير

معايير التثبيت

المعايير الكهربائية

• الرموز الكهربائية المحلية للتركيبات السكنية
• معايير النظام الكهروضوهيدي الدولي
• علامات CE المطلوبة لجميع المكونات

الإعلانات الإدارية

• تصريح البناء إذا كان التعديل المعماري
• تأمين المنزل المكيّنة
• الامتثال لقواعد التخطيط الحضري المحلي

دراسات الحالة العملية

منزل عائلي معزول (5 أشخاص)

احتياجات الطاقة: 8 كيلو وات ساعة/يوم الحل اعتمد:

• 12 × 400W لوحات = 4.8 كيلوواط
• 1000 AH 48V بطاريات الليثيوم
• 5000 واط العاكس
• الحكم الذاتي: 4 أيام
• التكلفة الإجمالية: 25000 دولار

الإقامة الثانوية في عطلة نهاية الأسبوع

احتياجات الطاقة: 3 كيلو وات ساعة/يوم الحل اعتمد:

• 6 × 350W لوحات = 2.1 كيلوواط
• 600 AH 24V بطاريات AGM
• 2000 واط العاكس
• الحكم الذاتي: 3 أيام
• التكلفة الإجمالية: 12000 دولار

PVGIS تحسين

لكلا الحالتين ، باستخدام PVGIS24 الميزات والفوائد مسموح التحجيم التحسين مع حساب خصائص المناخ المحلية وتقليل التكاليف بنسبة 15 إلى 20 ٪.

تطور التكنولوجيا في المستقبل

الابتكارات المستقبلية

بطاريات الجيل التالي

• تقنيات الصوديوم أيون في التطوير
• تحسين كثافة الطاقة باستمرار
• تقليل التكاليف باستمرار

الإدارة الذكية

• الذكاء الاصطناعي للتحسين
• التنبؤ بالطقس المتكامل
• إدارة الحمل الآلية

نصيحة الخبراء

أخطاء شائعة لتجنب

تخزين أقل حجم سعة التخزين غير الكافية هي السبب الرئيسي للنظام المستقل فشل. تخطط دائمًا لهامش أمان من 25 إلى 30 ٪.

إهمال الصيانة يمكن أن يفقد النظام الذي تم صيانته بشكل سيء 30 ٪ من أدائه في مجرد أ عدد قليل سنين.

ضعف التهوية تتطلب البطاريات تهوية كافية لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتمديد هُم عمر.

توصيات مهنية

• استخدم دائمًا مهنيًا مؤهلاً للتثبيت
• إعطاء الأولوية لجودة المكون على السعر الأولي
• خطة الصيانة من التثبيت
• الحفاظ على وثائق النظام الكاملة

خاتمة

يمثل تخزين البطارية الشمسية خارج الشبكة حلاً ناضجًا وموثوقًا لتشغيل المنازل البعيدة. دقيق التحجيم ، اختيار التقنيات المناسبة ، وضمان التثبيت المهني الأداء العالي ودائم نظام.

الاستثمار الأولي ، على الرغم من الأهمية ، عادة ما يدفع لنفسه أكثر من 8 إلى 12 عامًا أثناء تقديمه مكتمل استقلال الطاقة. يعد التطور التكنولوجي المستمر أنظمة أكثر كفاءة وبأسعار معقولة في سنوات قادمة.

لتحسين مشروعك ، لا تتردد في استخدام أدوات المحاكاة المتاحة على PVGIS والتشاور ملكنا مكتمل PVGIS مرشد لتعميق الخاص بك معرفة.

للراغبين في حلول أبسط ، استكشف دليلنا على توصيل وتشغيل الطاقة الشمسية لوحات التي يمكن أن تكمل نظامك خارج الشبكة أو بمثابة نقطة دخول إلى الطاقة الشمسية طاقة.

الأسئلة المتداولة

ما هو الفرق بين نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة ونظام مربوط بالشبكة؟

يعمل نظام شمسي خارج الشبكة بشكل مستقل عن الشبكة الكهربائية ويتطلب بطاريات لتخزين الطاقة. أ نظام مربوط بالشبكات يتم حقن الكهرباء التي تنتج مباشرة في الشبكة العامة ولا تتطلب عمومًا تخزين.

ما هي المدة التي تستغرقها البطاريات في نظام شمسي خارج الشبكة؟

يعتمد العمر على نوع البطارية: بطاريات الليثيوم تستمر 15-20 سنة ، وبطاريات AGM 5-7 سنوات ، وبطاريات هلام 8-12 سنين. ظروف الصيانة والاستخدام تؤثر بشكل كبير على هذه المدة.

هل يمكنني إضافة بطاريات إلى نظام شمسي موجود؟

نعم ، من الممكن إضافة بطاريات إلى نظام موجود ، ولكن هذا يتطلب في كثير من الأحيان إضافة وحدة تحكم الشحن و ربما تعديل العاكس. يوصى بالتشاور المهني.

ما هو أفضل وقت لتثبيت نظام تخزين البطارية؟

أفضل وقت هو الربيع أو الصيف بشكل عام عندما تسهل الظروف الجوية التثبيت. ومع ذلك ، التسليم مرات قد تتطلب الطلب قبل عدة أشهر.

هل البطاريات الشمسية خطيرة؟

البطاريات الحديثة ، وخاصة بطاريات الليثيوم مع BMS متكاملة ، آمنة للغاية. ومع ذلك ، يجب أن يكونوا مثبت في منطقة تهوية ، محمية من درجات الحرارة القصوى ، وتم التعامل معها وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة.

كيف أعرف ما إذا كان نظام التخزين الخاص بي يعمل بشكل صحيح؟

يتيح نظام المراقبة تتبع الإنتاج والاستهلاك وحالة البطارية في الوقت الفعلي. مؤشرات مثل يجب مراقبة الجهد والشحن/التفريغ الحالي ودرجة الحرارة بانتظام.

لمزيد من المعلومات التفصيلية والدعم المهني ، فكر في الاشتراك في PVGIS خطط الاشتراك التي توفر الوصول إلى الأدوات والوثائق المتقدمة. يمكنك أيضا استكشف لدينا blog ل رؤى إضافية حول الطاقة الشمسية و الكهروضوئية الأنظمة.

سواء كنت تخطط لتثبيت كامل خارج الشبكة أو تتطلع إلى الفهم لوحة الطاقة الشمسية التوافق مع أنظمة التوصيل والتشغيل، التخطيط السليم والتوجيه المهني ضمان النتائج المثلى ل استثمار الطاقة المتجددة الخاص بك.