أنظمة تخزين الطاقة المنزلية بالبطاريات: كيف تعمل أنظمة تخزين الطاقة المنزلية بالبطاريات وكيفية اختيار النظام المناسب

يقوم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) المنزلي بتخزين الكهرباء لاستخدامها لاحقًا. ويمكنه استغلال فائض الطاقة الشمسية المولدة، وتوزيع استهلاك الكهرباء على مدار اليوم، وعند اقترانه بمعدات احتياطية مناسبة، تزويد أحمال منزلية محددة بالطاقة أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

بالنسبة لأصحاب المنازل، يتمثل السؤال العملي في مقدار استهلاكهم للكهرباء الذي يمكن للنظام تلبيته، وتحت أي ظروف تشغيل. أما بالنسبة للمُركّبين والموزّعين، فإن الأولوية هي مواءمة سعة البطارية، ومخرج العاكس، والاتصالات، ومتطلبات التركيب مع هذا الاستهلاك.

ما هو نظام تخزين الطاقة المنزلي (BESS)؟

يجمع نظام تخزين الطاقة المنزلي بين البطاريات القابلة لإعادة الشحن والمعدات اللازمة لإدارة الطاقة المخزنة وتحويلها وتوصيلها بأمان. تُعدّ البطارية جزءًا من النظام، بينما يحدد العاكس وأجهزة الحماية وأجهزة التحكم والتوصيلات الكهربائية كيفية تشغيله داخل المنزل.

تُركّب أنظمة الكهرباء المنزلية عادةً خلف عداد الكهرباء. وهي تُغذي المنزل مباشرةً، بينما تُحدد القواعد المحلية وتكوين النظام المعتمد أي تصدير أو مشاركة في برامج المرافق.

يمكن لبطارية المنزل أن تدعم عدة أهداف:

• قم بتخزين الطاقة الشمسية المولدة خلال النهار لاستهلاكها في المساء.
• توفير الطاقة للدوائر الكهربائية الأساسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
• تحويل مشتريات الكهرباء من الشبكة إلى تعريفات الاستخدام حسب الوقت.
• دعم منزل خارج الشبكة كجزء من نظام طاقة مصمم هندسيًا.

تتطلب هذه الأهداف تكوينات مختلفة. قد يحتاج النظام المصمم أساسًا للاستهلاك الشمسي المسائي إلى استراتيجية احتياطية مختلفة عن النظام المُثبَّت لتوفير طاقة احتياطية ممتدة.

كيف يعمل نظام تخزين البطاريات السكنية؟

في منزل متصل بشبكة الطاقة الشمسية، يُلبي توليد الطاقة الكهروضوئية أولاً احتياجات المنزل وفقًا لاستراتيجية التحكم المُحددة. وعندما يتجاوز التوليد الاستهلاك، يُمكن استخدام الفائض المتاح لشحن البطارية. لاحقًا، تُفرغ البطارية طاقتها عبر محول التيار لتزويد الأحمال الكهربائية المتوافقة.

في حال السماح بشحن النظام من الشبكة، فإنه قد يشحن أيضًا خلال فترات انخفاض الأسعار. ويعتمد خفض التكاليف على فروق التعرفة، وفقدان الطاقة أثناء التحويل، واستهلاك البطارية، وإعدادات التشغيل.

التسلسل اليومي النموذجي هو:

الصباح: بدء توليد الطاقة الشمسية لتزويد الأحمال المنزلية.

منتصف النهار: يتم شحن البطارية من فائض الطاقة المتولدة، وذلك رهناً بالسعة المتاحة وحدود الشحن.

في المساء: تُشكل مصادر الطاقة المخزنة جزءًا من الطلب المنزلي.

خلال الليل: يحتفظ جهاز التحكم باحتياطي احتياطي أو يتبع جدول التعريفة المُكوّن.

لذا، قد تتصرف البطارية نفسها بشكل مختلف في منزلين. وتُعد أولويات التشغيل بنفس أهمية السعة المركبة.

ما هي المكونات التي يحتاجها نظام تخزين الطاقة المنزلية؟

قد تُدمج بعض الوظائف في منتج واحد، بينما تتطلب وظائف أخرى معدات منفصلة. يجب أن يوضح عرض الأسعار ما هو مُضمّن، وما يجب تركيبه بشكل منفصل، والوظائف التي يدعمها النظام المُكتمل.

ما هي سعة البطارية التي يحتاجها المنزل؟

ابدأ بتحديد الأحمال التي يجب أن توفرها البطارية والمدة اللازمة لتشغيلها. يوفر الاستهلاك المنزلي اليومي سياقًا، ولكنه لا يساوي بالضرورة حجم البطارية المطلوب.

كخطة احتياطية، قم بإعداد قائمة بالأجهزة الأساسية وقدّر استهلاكها الإجمالي للطاقة خلال فترة انقطاع التيار المستهدفة. أما بالنسبة للاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية، فادرس فائض الطاقة المولدة نهاراً والطلب عليها مساءً.

مثال توضيحي لحساب النسخ الاحتياطي هو:

الطاقة القابلة للاستخدام المطلوبة = متوسط ​​الحمل المدعوم × مدة النسخ الاحتياطي

إذا بلغ متوسط ​​استهلاك الدوائر الأساسية 0.8 كيلوواط على مدار 8 ساعات، فإنها تتطلب حوالي 6.4 كيلوواط ساعة من الطاقة المُوَصَّلة. يحتاج النظام المُختار إلى مراعاة إضافية لفقد الطاقة أثناء التحويل، واحتياطي التشغيل، وتغيرات الأحمال. هذا المثال هو تقدير تخطيطي، وليس ضمانًا لوقت تشغيل المنتج.

لماذا يجب التحقق من الكيلوواط والكيلوواط ساعة معًا؟

الكيلوواط (kW) تصف الطاقة التي يمكن أن يوفرها النظام في لحظة معينة. أما الكيلوواط ساعة (kWh) فتصف الطاقة المخزنة.

قد تحتوي البطارية على طاقة كافية لعدة ساعات من الاستهلاك الأساسي، لكنها قد لا تتمكن من تشغيل مضخة كبيرة أو دعم عدة أجهزة عالية الطاقة في آن واحد. لذا، يجب أن يدعم كل من حد تفريغ البطارية وقدرة العاكس الأحمال المقصودة.

يُعامل إطار عمل تخزين البطاريات السكنية التابع للمختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) سعة الطاقة الكهربائية وسعة الطاقة الحرارية كخاصيتين منفصلتين للنظام. وهذه طريقة مفيدة لمقارنة عروض الأسعار: قيّم كلا الخاصيتين، بدلاً من مقارنة سعر الكيلوواط/ساعة فقط.

هل سيعمل نظام تخزين الطاقة المنزلي أثناء انقطاع التيار الكهربائي؟

لا يمكن لنظام تخزين الطاقة المنزلي توفير الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي إلا إذا كان النظام بأكمله يدعم هذه الوظيفة. ولا تكفي سعة البطارية وحدها لتحديد قدرة النظام على توفير الطاقة الاحتياطية.

توضح وزارة الطاقة الأمريكية أن أنظمة الطاقة الشمسية بالإضافة إلى أنظمة التخزين تتطلب محولات متطورة مناسبة للعمل بدون دعم الشبكة أثناء انقطاع التيار الكهربائي، عندما تكون مصممة للقيام بذلك.

قبل الشراء، يرجى التأكد مما يلي:

• أي الدوائر تتلقى طاقة احتياطية؟
• القدرة على الإنتاج المستمر ودعم أحمال بدء التشغيل.
• وقت النقل ومدى ملاءمته للأجهزة الحساسة.
• هل يمكن للطاقة الشمسية إعادة شحن البطارية أثناء انقطاع التيار الكهربائي؟
• الحد الأدنى للاحتياطي ومتطلبات إعادة التشغيل.
• أي قيود على أنظمة الطاقة الاحتياطية ثلاثية الطور أو أنظمة الطاقة الاحتياطية للمنزل بأكمله.

بالنسبة لبعض الأسر، يُعدّ توفير الطاقة الاحتياطية للتبريد والإضاءة والاتصالات ومنافذ كهربائية محددة أكثر عملية من توفير الطاقة لكل جهاز على حدة. ويتطلب توفير الطاقة الاحتياطية للمنزل بأكمله تقييم الطلب المتزامن وإدارة الأحمال.

كيف يعمل نظام إدارة المباني (BMS) ونظام إدارة الطوارئ (EMS) معًا؟

يحمي نظام إدارة البطارية البطارية ويديرها ضمن حدود تشغيلها. فهو يراقب ظروفًا مثل جهد الخلية والتيار ودرجة الحرارة، ويرسل حدود الشحن والتفريغ المسموح بها إلى الأجهزة المتوافقة.

يحدد نظام إدارة الطاقة أو وحدة التحكم في الطاقة متى يجب استخدام الطاقة المخزنة. وبحسب نوع التركيب، قد يأخذ النظام في الاعتبار إنتاج الطاقة الشمسية، والطلب المنزلي، وأسعار الكهرباء، واحتياطي الطاقة الاحتياطي لدى صاحب المنزل.

على سبيل المثال، قد يؤدي تفريغ البطارية خلال فترة المساء المكلفة إلى تقليل مشتريات الطاقة من الشبكة، ولكنه يقلل أيضًا من الطاقة المتاحة لانقطاع التيار الكهربائي لاحقًا. تتيح إعدادات الاحتياطي للمالك تحقيق التوازن بين هذه الأولويات.

تختلف وظائف التحكم باختلاف المنتج. ولا يشمل التطبيق الذي يعرض حالة البطارية بالضرورة تحسين التعرفة أو التنبؤ بها أو المشاركة في محطة طاقة افتراضية.

ما الذي يجب على المشترين التحقق منه قبل اختيار بطارية منزلية؟

تتضمن مراجعة المواصفات المفيدة تغطية عملية التثبيت بالكامل.

توافق العاكس : تأكد من طراز العاكس المحدد، ونطاق جهد البطارية، وبروتوكول الاتصال، ومتطلبات البرامج الثابتة، وتكوين التشغيل المعتمد.

الطاقة القابلة للاستخدام : ميّز بين السعة الاسمية والطاقة المتاحة ضمن حدود التشغيل المسموح بها. استفسر عن كيفية تأثير إعدادات الاحتياطي على الاستخدام اليومي.

شروط التركيب : تحقق من متطلبات التركيب، ووزن المعدات، وإمكانية الوصول للصيانة، وتصنيف الغلاف، وحدود درجة حرارة الشحن والتفريغ.

التوسعة : تأكد من تركيبات الوحدات المعتمدة، والحد الأقصى للسعة المدعومة، وأي قيود على إضافة البطاريات لاحقًا.

الضمان: مراجعة التزامات السعة المحتفظ بها، وظروف التشغيل، وحدود الإنتاجية عند الاقتضاء، وعملية الخدمة.

الامتثال : اطلب الوثائق المتعلقة بالطراز المحدد والسوق المستهدف. لا تضمن قائمة الشهادات على مستوى الشركة الموافقة على كل تركيبة من البطارية والعاكس.

جي إس إل إنرجي السكنية حلول تخزين البطاريات

تُصنّع شركة GSL ENERGY أنظمة تخزين الطاقة ببطاريات LiFePO4 للاستخدامات السكنية والتجارية والصناعية. تشمل مجموعة منتجاتها المنزلية أنظمة مثبتة على الحائط، وأنظمة قابلة للتكديس، وأنظمة مثبتة على الرفوف، وأنظمة متكاملة، مع توفير دعم من مصنعي المعدات الأصلية (OEM) ومصنعي التصميم الأصلي (ODM) لشركاء المشاريع.

بالنسبة لمشروع نظام تخزين الطاقة بالبطاريات للمنازل، ينبغي أن يبدأ اختيار المنتج بدراسة نمط استهلاك الطاقة المنزلية، وتكوين نظام الطاقة الشمسية، ونوع العاكس، وظروف التركيب، وأهداف نظام الطاقة الاحتياطية. تساعد هذه المدخلات في تحديد بنية البطارية المناسبة وتحديد متطلبات التكامل قبل الشراء.

يمكن للمُركّبين والموزّعين وأصحاب المنازل إعداد المعلومات التالية للمراجعة الأولية: بلد التركيب، والاستهلاك اليومي للكهرباء، وتفاصيل نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية والعاكس الحاليين، وطاقة الأحمال الأساسية، ومدة النسخ الاحتياطي المطلوبة. يُسهّل وجود ملخص واضح للمشروع تقييم المقترح الناتج.