كيفية اختيار لوحة شمسية ونظام النسخ الاحتياطي للبطارية

يبحث الجميع عن طريقة لإبقاء الأضواء مضاءة عند انقطاع التيار الكهربائي.مع ازدياد حدة الطقس الذي يطرق شبكة الكهرباء لأيام متتالية في بعض المناطق ، تبدو أنظمة النسخ الاحتياطي التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري - أي المولدات المحمولة أو الدائمة - غير موثوقة بشكل متزايد.لهذا السبب أصبحت الطاقة الشمسية السكنية جنبًا إلى جنب مع تخزين البطاريات (التي كانت ذات يوم صناعة متخصصة مقصورة على فئة معينة) خيارًا سائدًا للاستعداد للكوارث ، وفقًا لأكثر من اثني عشر من التركيب والمصنعين وخبراء الصناعة الذين قابلناهم.

بالنسبة لأصحاب المنازل ، تعد البطاريات متعددة الكيلوواط التي يتم شحنها من الألواح الشمسية الموجودة على الأسطح بالمرونة في حالة وقوع كارثة طبيعية - مصدر كهرباء موثوق به وقابل لإعادة الشحن وفوري للحفاظ على تشغيل الأجهزة والأجهزة المهمة حتى تعود الشبكة عبر الإنترنت.بالنسبة للمرافق ، تعد هذه التركيبات بشبكة كهربائية أكثر استقرارًا وأقل كربونًا في المستقبل القريب.إليك كيفية إعداده لمنزلك.(فقط جهز نفسك لصدمة.)

من يجب أن يحصل على هذا

تعد الطاقة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار أمرًا بالغ الأهمية لأي شخص يتطلع إلى الحفاظ على الراحة الأساسية وقدرات الاتصال.قم بتوسيعه إلى نظام أكبر ، ويمكنك تجاوز الأساسيات ، وعمل نسخ احتياطي لمزيد من الأجهزة والأدوات لمزيد من الوقت حتى تعود طاقة الشبكة.هذه الحلول مخصصة للغاية بحيث لا نوصي ببطاريات محددة ، أو لاقتراح عدد كيلو واط / ساعة من التخزين الذي تحتاجه لتشغيل منزلك عندما تكون الشبكة معطلة ، أو لتحديد مقدار إنتاج الطاقة الشمسية الذي تحتاجه للحفاظ على شحن البطارية.ضع في اعتبارك أيضًا أن المتغيرات الأخرى - بما في ذلك احتياجاتك المحددة من الطاقة والميزانية والموقع (تقريبًا لكل ولاية ومرفق برامج حوافز خاصة بها وخصومات وائتمانات ضريبية) - كلها عوامل في قرارات الشراء الخاصة بك.

هدفنا هو مساعدتك على التفكير من خلال ثلاثة أشياء: الأسئلة التي تحتاج إلى طرحها على نفسك حول أسباب وأسباب تثبيت البطارية الاحتياطية الشمسية في منزلك ، والأسئلة التي يجب أن تطرحها على القائمين بالتركيب المحتملين عندما تقابلهم ، وسؤال ما إذا كان يمثل نظام تخزين البطارية بشكل أساسي استثمارًا في مرونة منزلك أو في الشبكة المستقبلية ككل.قالت ريبيكا كاربنتر ، مؤسِّسة Fingerlakes Renewables Solar Energy في شمال ولاية نيويورك: "هذا تمامًا مثل أول ساعة ونصف من محادثاتي: أخبر الناس بما يحتاجون إلى التفكير فيه".

أستطيع أن أرى لماذا.كنت بحاجة إلى إجراء ساعات من البحث فقط لألتفاف رأسي حول جميع المداخل والمخارج ، ومراجعة أمثلة التثبيت ولعب دور المشتري المحتمل.وأنا أتعاطف مع أي شخص يقوم بهذا الاستثمار.ستواجه مجموعة كبيرة من القرارات الرئيسية - بدءًا من اختيارك للمقاول إلى التصميم والمصنعين للنظام الخاص بك إلى التمويل.وسيتم تغليف كل ذلك بطبقات من المصطلحات الفنية.Blake Richetta ، الرئيس التنفيذي لشركة تصنيع البطارياتسونين، قال إن أحد التحديات الرئيسية التي يواجهها هو ببساطة ترجمة هذه المعلومات لعملائه ، أو ، على حد تعبيره ، "لجعلها مستساغة للأشخاص العاديين".لا توجد حقًا طريقة بسيطة لمعالجة مسألة ما إذا كان يجب عليك استخدام تخزين البطاريات الشمسية وكيف ولماذا.

لماذا يجب أن تثق بنا

قبل أن أبدأ هذا الدليل ، كانت تجربتي الوحيدة مع الطاقة الشمسية هي الانطلاق من خلال أسوار الماشية التي تعمل بالطاقة الشمسية في مزرعة في الصحراء العالية.لكي أعطي نفسي دورة تدريبية مكثفة في تخزين البطاريات الشمسية ، تحدثت مع أكثر من عشرة مصادر ، بما في ذلك المؤسسون أو التنفيذيون لستة شركات لتصنيع البطاريات ؛خمسة من التركيبيين ذوي الخبرة العالية ، من ماساتشوستس ونيويورك وجورجيا وإلينوي ؛ومؤسس شركة EnergySage ، وهي شركة مرموقة "الخاطبة الشمسية غير منحازة"الذي يقدم نصائح مجانية ومفصلة لأصحاب المنازل حول كل ما يتعلق بالطاقة الشمسية.(أخصائي تركيب EnergySage ، الذين يمكنهم بعد ذلك دفع رسوم ليتم إدراجهم في قائمة الشركة للمقاولين المعتمدين.) في محاولة لتوفير مجموعة واسعة من الآراء بالإضافة إلى عمق المعرفة ، بحثت عن عمال التركيب في مناطق من البلاد ليس دائمًا يُنظر إليه على أنه صديق للطاقة الشمسية ، وكذلك من خلفيات متنوعة ، بما في ذلك الشخص الذي يركز على توفير الطاقة الشمسية للمجتمعات الريفية الفقيرة.في وقت متأخر من العملية ، من أجل المتعة فقط ، انضممت إلى مكالمة بين عامل التركيب وأخي وزوجة أخي (المشترون المحتملون للطاقة الشمسية والبطارية في تكساس) ، لسماع أنواع الأسئلة التي طرحها عليهم أحد المحترفين (والعكس صحيح) حول التخطيط لتثبيت جديد.

ماذا تعني الطاقة الشمسية مع بطارية احتياطية ، بالضبط؟

لا تعد الألواح الشمسية المزودة ببطارية تخزين احتياطية شيئًا جديدًا: لقد استخدم الناس بنوكًا من بطاريات الرصاص الحمضية لتخزين الطاقة الشمسية منذ عقود.لكن هذه الأنظمة ضخمة ، وتتطلب صيانة دورية ، وتعتمد على مواد سامة ومسببة للتآكل ، وغالبًا ما يجب وضعها في هيكل منفصل مقاوم للعوامل الجوية.بشكل عام ، يقتصر الأمر على التطبيقات الريفية خارج الشبكة.يركز هذا الدليل على ما يسمى بالأنظمة الشمسية المرتبطة بالشبكة ، حيث تزود الألواح الشمسية بالطاقة لك وللشبكة.لذلك نحن نتحدث بدلاً من ذلك عن بطاريات الليثيوم أيون الحديثة والمدمجة وعالية السعة التي ظهرت لأول مرة في 2010.

بالنسبة للعديد من الأشخاص ، كان أول نظام سمعوا عنه هو Tesla's Powerwall ، الذي تم الإعلان عنه في عام 2015. اعتبارًا من عام 2022 ، وفقًا لمؤسس EnergySage Vikram Aggarwal ، تقدم 26 شركة على الأقل أنظمة تخزين ليثيوم أيون في الولايات المتحدة ، على الرغم من حساب سبع شركات مصنعة فقط لجميع التركيبات تقريبًا.من أعلى إلى أدنى حصة ، هؤلاء المصنعون همEnphaseوتسلاوLGوباناسونيكوقوة الشمسونيوفولتا، وجينيراك.من المحتمل أن تصادف العديد من هذه الأسماء عند بدء البحث.ولكن للتأكد من أنك تمنح نفسك أكبر مجموعة من الخيارات ، من المهم التحدث مع عدة مقاولين ، حيث يعمل معظمهم مع اثنين أو ثلاثة من صانعي البطاريات فقط.(ترجع الاختلافات بين البطاريات إلى حد كبير إلى الكيمياء ، ونوع طاقة الإدخال التي تستهلكها ، وسعة التخزين ، وسعة التحميل ، كما هو موضح في الفقرات التالية.)

بشكل أساسي ، على الرغم من ذلك ، تعمل جميع البطاريات بنفس الطريقة: فهي تخزن الطاقة من الألواح الشمسية الموجودة على الأسطح كطاقة كيميائية أثناء النهار ، ثم تطلقها حسب الحاجة (الأكثر شيوعًا في الليل ، عندما تكون الألواح الشمسية معطلة ، وكذلك أثناء انقطاع التيار الكهربائي) للحفاظ على تشغيل الأجهزة والتركيبات المنزلية.ويتم شحن جميع البطاريات فقط عبر طاقة التيار المستمر (تيار مباشر) ، وهو نفس النوع الذي تنتجه الألواح الشمسية.

ولكن بعد ذلك ، هناك اختلافات كثيرة.قال أجاروال: "البطاريات لا تصنع نفس الشيء"."لديهم كيمياء مختلفة.لديهم القوة الكهربائية المختلفة.لديهم أمبير مختلف.وما مقدار التيار الذي يمكن استخراجه من البطارية في وقت معين ، أي كم عدد الأجهزة التي يمكنني تشغيلها في نفس الوقت؟لا يوجد مقاس واحد يناسب الجميع."

ستكون كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها ، مقاسة بالكيلوواط / ساعة ، بالطبع عاملاً رئيسياً في حساباتك.إذا كانت منطقتك نادرًا ما تعاني من انقطاع التيار الكهربائي لفترات طويلة ، فقد تلائم البطارية الأصغر حجمًا والأقل تكلفة احتياجاتك.إذا استمر انقطاع التيار الكهربائي في منطقتك لفترة طويلة ، فقد تكون هناك حاجة إلى بطارية أكبر.وإذا كانت لديك معدات مهمة في منزلك لا يمكن السماح لها مطلقًا بفقدان الطاقة ، فقد تكون احتياجاتك أعلى حتى الآن.هذه كلها أشياء يجب التفكير فيها قبل الاتصال بالمركبين المحتملين - ويجب على هؤلاء المحترفين الاستماع إلى احتياجاتك وطرح الأسئلة التي تساعدك على تحسين تفكيرك.

عليك أن تفكر في بعض الأشياء الأخرى أيضًا.

الأول هو ما إذا كنت ستقوم بتثبيت نظام شمسي جديد في نفس الوقت الذي تقوم فيه بتثبيت تخزين البطارية ، أو ما إذا كنت ستقوم بتعديل بطارية لنظام موجود.

إذا كان كل شيء جديدًا ، فسيكون لديك أكبر مجموعة من الخيارات في كل من اختيارك للبطارية واختيارك للألواح الشمسية.تستخدم غالبية التركيبات الجديدة بطاريات موصلة بالتيار المستمر.هذا يعني أن الكهرباء التي تنتجها اللوحات الخاصة بك تتدفق إلى منزلك وتقوم بشحن البطارية مباشرة.يمر التيار بعد ذلك عبر جهاز يسمى العاكس ، والذي يحول التيار المستمر (التيار المباشر) إلى كهرباء التيار المتردد (التيار المتردد) - نوع الطاقة التي يستخدمها المنزل.يوفر هذا النظام الطريقة الأكثر فعالية لشحن البطاريات.ولكنه ينطوي على تشغيل تيار مستمر عالي الجهد في منزلك ، الأمر الذي يتطلب عملاً كهربائيًا متخصصًا.وأعرب العديد من الأشخاص الذين تحدثت معهم عن تحفظاتهم بشأن سلامة التيار المستمر ذي الجهد العالي.

لذلك يمكنك بدلاً من ذلك اختيار ما يسمى بالبطاريات المقترنة بالتيار المتردد ، وتركيب مصفوفة شمسية تستخدم محولات ميكروية خلف كل لوحة لتحويل ناتجها إلى تيار متردد على سطح منزلك (مما يعني عدم دخول تيار عالي الجهد إلى منزلك).لشحن بطارية ، تقوم المحولات الصغيرة المدمجة في البطارية نفسها بإعادة تحويل الكهرباء إلى التيار المستمر ، والتي يتم تحويلها مرة أخرى إلى التيار المتردد عندما ترسل البطارية الطاقة إلى منزلك.تعد البطاريات المقترنة بالتيار المتردد أقل كفاءة من البطاريات الموصولة بالتيار المستمر ، لأنه مع كل تحويل يتم فقد بعض الطاقة الكهربائية كحرارة.قم بإجراء مناقشة صريحة مع فني التركيب الخاص بك حول إيجابيات وسلبيات كل نهج.

إذا كان لديك بالفعل مجموعة شمسية وترغب في تثبيت بطارية ، فالأخبار المهمة هي أنه يمكنك الآن القيام بذلك.قالت Rebekah Carpenter من Fingerlakes Renewables: "لقد كنت أفعل هذا منذ 20 عامًا ، وأتمكن من الدخول وإلقاء نظرة على نظام وتعديله أمر مدهش"."أتذكر عندما لم يكن هناك أي خيار على الإطلاق لتعديل النظام.لن تكون قادرًا على استخدام الطاقة الشمسية على الإطلاق إذا تعطلت الشبكة ".

يكمن الحل في العواكس الهجينة ، والتي توفر قدرتين رئيسيتين.أولاً ، يأخذون المدخلات إما على هيئة تيار متردد أو تيار مستمر ، ثم يستخدمون البرنامج لمعرفة المكان المطلوب وإجراء أي تحويلات ضرورية.قال كاربنتر: "إنه إما أو و"."إنها تستخدمه لشحن البطاريات [DC] ، إنها تستخدمها للمنزل أو للشبكة [AC] ، أو إذا كان لديها طاقة كافية قادمة ، فإنها تستخدمها لكليهما في نفس الوقت."وأضافت أن ما تسميه المحولات الهجينة "اللاأدرية" لها قيمة خاصة لتعديل أنظمة البطاريات ، حيث يمكنها العمل مع بطاريات من عدة ماركات مختلفة ؛يقيد بعض صانعي البطاريات محولاتهم الهجينة للعمل فقط مع بطارياتهم الخاصة.ذكر نجارجزيرة مشمسةكواحد من صانعي المحولات اللاأدرية.سول اركهو مثال آخر.

إذا كان لديك بالفعل مجموعة شمسية وترغب في تثبيت بطارية ، فالأخبار المهمة هي أنه يمكنك الآن القيام بذلك.

ثانيًا ، يمكن أن تولد المحولات الهجينة ما يسمى بإشارة الشبكة.تحتاج المصفوفات الشمسية إلى الشعور بأن الشبكة متصلة بالإنترنت لكي تعمل.إذا فقدوا تلك الإشارة - مما يعني أن هناك انقطاع في الشبكة - فإنهم يتوقفون عن العمل حتى تعود الطاقة ؛هذا يعني أنك بلا قوة حتى ذلك الوقت أيضًا.(إنها مسألة سلامة ، أوضح سفين أميريان من Invaleon: "تتطلب الأداة المساعدة عدم تغذية الطاقة مرة أخرى عندما يكون هناك [أشخاص] يعملون على الخطوط.") من خلال توليد إشارة الشبكة ، تسمح العواكس الهجينة لنظامك الشمسي الحالي استمر في العمل في حالة انقطاع ، وقم بتشغيل منزلك وشحن البطارية نهارًا واستخدام البطارية لتشغيل منزلك ليلاً.

بالإضافة إلى سعة التخزين ، التي تُقاس بالكيلوواط / ساعة ، تتمتع البطاريات بسعات حمولة تُقاس بالكيلوواط.المصطلحالقدرة المستمرةيشير إلى مقدار الطاقة التي يمكن أن ترسلها البطارية في ظل الظروف العادية ، ويشير إلى حد لعدد الدوائر التي يمكنك تشغيلها في وقت واحد.المصطلحقدرة الذروةيشير إلى مقدار الطاقة التي يمكن أن تطفئها البطارية لبضع ثوان عندما يبدأ جهاز كبير ، مثل مكيف الهواء ، ويخلق حاجة مفاجئة وجيزة لمزيد من العصير ؛يتطلب مثل هذا الحدث قدرة ذروة قوية.استشر المقاول الخاص بك للعثور على بطارية تلبي احتياجاتك.

تعتبر كيمياء بطاريات الليثيوم أيون معقدة ، ولكن هناك نوعان رئيسيان يستخدمان للطاقة الشمسية.الأكثر شيوعًا هي بطاريات NMC أو بطاريات النيكل والمغنيسيوم والكوبالت.أقل شيوعًا (وتطور أكثر حداثة) هي بطاريات LFP ، أو بطاريات الليثيوم والحديد والفوسفات.(تأتي الأحرف الأولية الفردية من اسم بديل ، الليثيوم فيرو فوسفات.) تعد بطاريات NMC الأكثر كثافة في الطاقة بين الاثنين ، حيث إنها أصغر ماديًا بالنسبة لسعة تخزين معينة.لكنهم أكثر حساسية للحرارة المتولدة أثناء الشحن والتفريغ (لديهم نقطة وميض أقل ، أو درجة حرارة الاشتعال ، وبالتالي من الناحية النظرية هم أكثر عرضة لما يسمىانتشار النار الجامح الحراري).قد يكون لديهم أيضًا دورات شحن وتفريغ منخفضة مدى الحياة.واستخدام الكوبالت ، على وجه الخصوص ، يثير بعض القلق ، حيث تم ربط إنتاجه بشكل غير قانوني وممارسات التعدين الاستغلالية.تحتاج بطاريات LFP ، نظرًا لكونها أقل كثافة للطاقة ، إلى أن تكون أكبر إلى حد ما بالنسبة لسعة معينة ، ولكنها أقل حساسية لتوليد الحرارة وقد يكون لها دورات تفريغ شحن أعلى.في النهاية ، ستنتهي مع أي نوع من البطاريات يناسب التصميم الذي تتعامل معه مع المقاول الخاص بك.كما هو الحال دائمًا ، كن استباقيًا واطرح الأسئلة.

وهذا يثير نقطة أخيرة: تحدث مع العديد من مثبتات الطاقة الشمسية قبل اختيار واحد.قال Aggarwal من EnergySage: "يجب على المستهلكين دائمًا المقارنة دائمًا بين المتاجر".يعمل معظم المثبتين مع عدد قليل فقط من الشركات المصنعة للبطاريات واللوحات ، مما يعني أنك لن تحصل على صورة كاملة لما هو ممكن من أي واحد منهم.قال كيث ماريت ، رئيس خدمات الطاقة النظيفة في Generac - وهي شركة مصنعة لأنظمة النسخ الاحتياطي للوقود الأحفوري التي تتوسع بسرعة في النسخ الاحتياطي المتجدد - إن "الشيء المهم بالنسبة لأصحاب المنازل ، حقًا ، هو معرفة ما يريدون أن يكون أسلوب حياتهم أثناء انقطاع الخدمة ، وبناء نظام لدعم ذلك. "تعد إضافة وحدة تخزين البطارية استثمارًا كبيرًا ، وإلى حد كبير ، تحبسك في نظام معين ، لذلك لا تتعجل في اتخاذ قرارك.

ما تكلفة هذا - وهل أنت حقًا بحاجة إليه؟

أعيش في مدينة نيويورك ، حيث لا يُسمح بتخزين البطاريات الشمسية الداخلية بسبب كود الحريق ، ويعني تخزين البطارية الخارجية التنقل فيبيروقراطية الكرملينسك (PDF).(النكتة هي أنه لا يوجد أي شخص هنا تقريبًا لديه مساحة خارجية للبدء بها.) ولا يمكنني تركيب بطارية حتى لو كان مسموحًا بذلك - أعيش في شقة تعاونية ، وليس منزلًا قائمًا بذاته ، لذلك ليس لديّ سقف الألواح الشمسية.ولكن حتى لو تمكنت من تركيب بطارية ، فإن البحث عن هذا الدليل وكتابته جعلني أتساءل عما إذا كنت سأفعل ذلك.من المفيد أن تسأل نفسك بعض الأسئلة الأساسية قبل أن تضغط على الزناد.

بالنسبة للمبتدئين ، يعد تثبيت تخزين البطارية أمرًا مكلفًا بطبيعته.تُظهر بيانات EnergySage أنه في الربع الأخير من عام 2021 ، كان متوسط ​​التكلفة لكل كيلوواط / ساعة من تخزين البطارية حوالي 1300 دولار.بالطبع ، هذا يعني أن نصف البطاريات في قائمة الشركة تكلف أقل من تكلفة كل كيلوواط / ساعة (والنصف تكلف أكثر).ولكن حتى صانع البطاريات الأقل تكلفة في قائمة EnergySage ،HomeGrid، يتقاضى أكثر من 6000 دولار لنظام 9.6 كيلو واط في الساعة.بطاريات من "السبع الكبار" (مرة أخرى ، هذاEnphaseوتسلاوLGوباناسونيكوقوة الشمسونيوفولتا، وجينيراك) تكلف ما يقرب من مرة ونصف إلى أكثر من ضعف ذلك.قال Aggarwal من EnergySage بحسرة: "إنه في الوقت الحالي للأثرياء".وأضاف ، مع ذلك ، أن تكلفة تخزين البطارية كانت في اتجاه هبوطي منذ فترة طويلة ، ويتوقع أن يستمر هذا الاتجاه.

هل تحتاج حقًا إلى إنفاق الكثير من المال لتلبية احتياجاتك في حالة انقطاع التيار الكهربائي؟هناك خيارات أقل تكلفة من تخزين الطاقة الشمسية عالية كيلووات ، بما في ذلكمولدات بنزين محمولةومحطات طاقة محمولة ليثيوم أيون، والصغيرةشواحن البطاريات الشمسيةتهدف إلى إبقاء الأجهزة قيد التشغيل.

هذه الطرق المحمولة - حتى تلك القابلة لإعادة الشحن الآمنة للاستخدام في الداخل - ليست مريحة مثل توصيل الأشياء بمأخذ التيار بالحائط.ومع ذلك ، هناك طرق لجعل الدوائر المنزلية تعمل في حالة انقطاع بدون نظام شمسي تقليدي على الأسطح.الهدف صفر، التي نجحت في بيع مولدات الطاقة الشمسية إلى المعسكر و RVers ، تقدم أيضًا مجموعة أدوات تكامل منزلية تستخدم تلك المولدات لتوليد الطاقة.في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، تقوم بفصل منزلك يدويًا عن الشبكة (يتم تضمين مفتاح التحويل المادي في أعمال التثبيت).يمكنك بعد ذلك تشغيل دارات منزلك على بطارية Goal Zero خارجية وإعادة شحنها باستخدام الألواح الشمسية المحمولة من Goal Zero.في بعض النواحي ، تقسم مجموعة Goal Zero هذه الفرق بين نظام الطاقة الشمسية بالإضافة إلى البطارية المثبت بالكامل وشاحن البطارية الشمسية الأساسي.يضيف استخدام مفتاح الفصل اليدوي خطوة إضافية مقابل مفاتيح التحويل التلقائي المستخدمة في الأنظمة الشمسية المرتبطة بالشبكة.السعر؟قال الرئيس التنفيذي للشركة بيل هارمون: "نبدأ من 4000 دولار تقريبًا مثبتة في منزلك لبطاريتنا التي تبلغ 3 كيلو واط في الساعة".

كل هذه الخيارات لها سلبيات وقيود.سيسمح لك شاحن الجهاز الشمسي بالبقاء على اتصال بأحبائك ويمنحك الوصول إلى تنبيهات الأخبار في حالة الطوارئ ، لكنه لن يحافظ على عمل الثلاجة.يمكن أن ينفد الوقود الأحفوري ، مما يتركك عالقًا ، وبالطبع فإن مولد الوقود الأحفوري ليس صديقًا للبيئة.قال أجاروال: "لكن ، كما قيل ، إذا كنت ستشغلها مرتين فقط في السنة ، يومين أو ثلاثة أيام في السنة ، فربما يمكنك التعايش مع التأثير في الوقت الحالي".قام العديد من صانعي البطاريات بدمج القدرة على استخدام مولدات الوقود الأحفوري لشحن بطارياتهم في حالة انقطاع التيار الكهربائي الممتد.قال رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة Sonnen ، Blake Richetta ، إذا كان هدفك هو أقصى قدر من المرونة بعد وقوع كارثة ، "يجب أن يكون لديك حقًا مولد غاز - نسخة احتياطية للنسخة الاحتياطية."

باختصار ، من المفيد أن تزن المصاعب المتوقعة في المستقبل في حالة الطوارئ مقابل تكلفة اكتساب المرونة.لقد تحدثت مع جو ليباري ، نائب الرئيس للمشاريع في Brooklyn SolarWorks (والتي ، كما يوحي الاسم ، تعمل في مدينة نيويورك ، حيث ، مرة أخرى ، البطاريات ليست خيارًا متاحًا بعد) ، وذكر أهميةالتعتيم في الشمال الشرقي لعام 2003.لقد كان يومان غير سارين قبل عودة التيار الكهربائي.لكنني عشت هنا منذ ما يقرب من 20 عامًا ، وهذه هي المرة الوحيدة التي فقدت فيها القوة.من منظور الاستعداد للطوارئ فقط ، سألت ليباري عما يجب أن أتخذه بعيدًا عن انقطاع التيار الكهربائي في عام 2003 - أي ، هل كانت أزمة يجب التحصين ضدها أو الحد الأدنى من المخاطر لاستيعابها؟أجاب: "الناس يجلبون ذلك إلينا"."دفع 20000 دولار إضافية للحصول على نظام تخزين بطارية؟ربما ليس ضروريًا ".

كم من الوقت يمكنك تشغيل منزلك على بطارية احتياطية للطاقة الشمسية؟

لقد سألنا الكثير من الخبراء عن المدة التي يمكن أن تستمر فيها هذه الأنظمة في حالة انقطاع ، بشكل عام.الإجابة المختصرة والمحافظة: أقل من 24 ساعة على بطارية واحدة.لكن الادعاءات تتباين على نطاق واسع لدرجة أن الإجابة الشاملة على هذا السؤال أقل حسمًا.

في عام 2020 ، وفقًا لـإدارة معلومات الطاقة الأمريكيةالأرقام ، يستهلك المنزل الأمريكي النموذجي 29.3 كيلوواط / ساعة يوميًا.يمكن لبطارية احتياطية شمسية نموذجية أن تخزن في مكان ما حوالي 10 كيلوواط / ساعة.قال Aggarwal من EnergySage: "لا يجب أن أخبرك أن هذا لا يمكن أن يدير منزلك بالكامل ليوم واحد".البطاريات قابلة للتكديس بشكل عام ، مما يعني أنه يمكنك ربط عدة بطاريات معًا لزيادة مساحة التخزين لديك.لكن ، بالطبع ، القيام بذلك ليس رخيصًا.بالنسبة للعديد من الأشخاص ، لا يعد التكديس أمرًا عمليًا - أو حتى ممكنًا من الناحية المالية.

ولكن "كم من الوقت يمكنني تشغيل منزلي" هي حقًا طريقة خاطئة للتفكير في تخزين الطاقة الشمسية في سياق انقطاع التيار الكهربائي.لسبب واحد ، يمكنك أن تتوقع أن تقوم الألواح الشمسية بتوصيل الطاقة إلى منزلك وإعادة شحن البطارية أثناء النهار - في الطقس المشمس - وبالتالي تجديد مصدر الطاقة الاحتياطية بشكل مستمر.يضيف هذا شكلاً من المرونة تفتقر إليه مولدات الوقود الأحفوري ، لأنه بمجرد نفاد الغاز أو البروبان ، تصبح عديمة الفائدة حتى يمكنك الحصول على المزيد من الوقود.وقد يكون ذلك مستحيلاً في حالات الطوارئ.

والأهم من ذلك ، أثناء الانقطاع ، أن كمية الطاقة التي تحفظها لا تقل أهمية عن مقدار الطاقة التي يمكنك تخزينها.من أجل جعل بطاريتك تدوم لأطول فترة ممكنة ، ستحتاج إلى تقليص استخدامك.بعد أن عشت إعصار أندرو في ميامي عام 1992 ، حولت تحديات تلك التجربة - لا قوة لأيام ، ومحلات البقالة المتعفنة - إلى خط استفسار.سألت جميع القائمين بالتركيب وصانعي البطاريات الذين تحدثت إليهم عن نفس السؤال: بافتراض أنني أريد إبقاء الثلاجة قيد التشغيل (لسلامة الغذاء) ، واحتفظ ببعض الأجهزة مشحونة (للاتصال والمعلومات) ، واحتفظ ببعض الأضواء (من أجل الأمان أثناء الليل) ، ما هي المدة التي يمكن أن أتوقع أن تدوم فيها البطارية دون إعادة الشحن؟

كيفان فاسفي ، رئيس المنتج والعمليات والتصنيع فيالهدف صفر، قال إنه وزوجته أجروا اختبارات متعددة على بطاريتهما التي تبلغ 3 كيلووات في الساعة ، ويمكنهما عادةً الاستمرار لمدة يوم ونصف مع "الثلاجة قيد التشغيل ، وإعادة شحن الهواتف المتعددة ، وغرفة نوم رئيسية وحمام مزود بإضاءة".لقد أجروا أيضًا اختبارات باستخدام الألواح الشمسية الموصولة بالبطارية.حتى مع الأخذ في الاعتبار أن Vasefi لديه مصلحة في بيع هذه التكنولوجيا ، يمكنني القول إنه يقدم حجة مقنعة لها: "نحاول التظاهر بأنها نهاية العالم ونرى ما سيحدث ، ويمكننا بشكل فعال الحصول على وقت التشغيل "على تلك الدوائر المحدودة ، قال."تعود البطاريات إلى مائة بالمائة كل يوم في الساعة 6:00 مساءً ونحن نشعر بالرضا حيال ذلك."

قال سفين أميران ، نائب رئيس Invaleon ، وهو مُركب مقره ماساتشوستس ، إن البطارية التي تبلغ قوتها 10 كيلووات في الساعة يمكنها تشغيل ثلاجة وبعض الأضواء والعديد من أجهزة شحن الأجهزة لمدة يومين إلى ثلاثة أيام.هذا الإطار الزمني ردده أريك سوندرز ، نائب الرئيس الأول لشركة إلكتريك لصناعة البطاريات.

عندما تقوم بتركيب بطارية ، قد يطلب منك المقاول اختيار "مجموعة فرعية طارئة" محدودة من دوائر منزلك ، والتي سيتم توجيهها بعد ذلك عبر لوحة فرعية.أثناء انقطاع التيار الكهربائي ، ستغذي البطارية هذه الدوائر فقط.(على سبيل المثال ، يمتلك والدي مولدًا احتياطيًا للبروبان في منزله في فيرجينيا ، ويتم توصيله بإحدى وحدات تكييف الهواء الثلاث ، والثلاجة ، ومنافذ المطبخ ، وسخان المياه عند الطلب ، وبعض الأضواء. المنزل لا يحتوي على تلفزيون وغسيل الملابس ووسائل الراحة الأخرى حتى تعود الشبكة. ولكن وجود منزل مبرد جزئيًا ومشروبات باردة يعني الفرق بين الراحة والبؤس أثناء انقطاع التيار الكهربائي المتكرر في الصيف).

يمكنك أيضًا إيقاف تشغيل القواطع الفردية يدويًا في اللوحة الخاصة بك لتقييد البطارية لتزويد الأشخاص الذين تعتبرهم حرجين فقط.تأتي جميع بطاريات تخزين الطاقة الشمسية مع تطبيقات توضح لك الدوائر التي يتم استخدامها ، مما يساعدك في العثور على مصادر الطاقة التي ربما تكون قد أغفلتها والقضاء عليها.قال أميريان: "في الوقت الفعلي ، يمكنك تغيير عاداتك وربما تمدد يومًا إضافيًا".لاحظ ، مع ذلك ، أن مراجعات العملاء للتطبيقات هي نفس النوع من الأكياس المختلطة التي نجدها لكل تطبيق من تطبيقات الأجهزة الذكية التي نختبرها: يحبها بعض الأشخاص ، بينما يشعر الآخرون بالإحباط بسبب الأداء المتقلب وتحديثات عربات التي تجرها الدواب.

أخيرًا ، بدأ صانعو البطاريات في تقديم لوحات ذكية.من خلال هذه ، يمكنك استخدام التطبيق الخاص بك للتبديل بين تشغيل وإيقاف الدوائر الفردية عن بعد ، وبالتالي تخصيص الدوائر المستخدمة في أوقات مختلفة (على سبيل المثال ، تعطيل أضواء ومنافذ غرفة النوم أثناء النهار وإعادة تشغيلها في الليل).وسيتخذ برنامج البطارية أيضًا خطوات لتحسين استخدامك للطاقة ، وإغلاق الدوائر غير الضرورية.لكن أميران حذر من أن تركيب لوحة ذكية ليس بالأمر السهل أو الرخيص."هناك الكثير من توعية العملاء التي يجب أن تحدث ، الإيجابيات والسلبيات ، والتكاليف والفوائد ، من" أريد أن أكون قادرًا على التحكم في كل دائرة كهربائية "مقابل" سيكون ذلك 10000 دولار من الأعمال الكهربائية لحجب انقطاع التيار الكهربائي لمدة يومين. "

خلاصة القول هي أنه حتى مع إعادة الشحن بالطاقة الشمسية المحدودة ، ستتمكن من زيادة الوقت الذي يمكنك فيه الحفاظ على الطاقة خارج الشبكة - ولكن فقط إذا كنت تطلب كمية أقل من بطاريتك.تم وصف هذا الحساب بدقة من قبل جونيل كارول مينفي ، المؤسس المشارك لشركة Solar Tyme USA ، وهي شركة تركيب للطاقة الشمسية مقرها جورجيا تركز على المجتمعات الريفية والأقلية والفقيرة: "أفهم أننا أمريكيون ، نحن نحب كل ما لدينا ، ولكن علينا أن نتعلم كيف نعيش بدون كل الكماليات في بعض الوقت ".

كيف يمكن أن يكون للنسخ الاحتياطي للطاقة الشمسية والبطارية أكبر تأثير

على الرغم من أن تخزين البطارية الشمسية سيحافظ على تشغيل الأجهزة والأجهزة المهمة في حالة انقطاع ، إلا أن الشركات المصنعة وبعض القائمين بالتركيب الذين تحدثت معهم جميعًا قالوا إنهم يعتبرون ذلك وظيفة مفيدة ولكنها ثانوية.في المقام الأول ، ينظرون إلى هذه الأنظمة على أنها وسيلة لأصحاب المنازل للحد من فواتير الخدمات من خلال ممارسة شيء يسمى "ذروة الحلاقة".في أوقات ذروة الطلب (من وقت متأخر بعد الظهر إلى أوائل المساء) ، عندما ترفع بعض المرافق أسعارها ، يتحول أصحاب البطاريات إلى طاقة البطارية أو يرسلون الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة ؛هذا يكسبهم حسومات أو ائتمانات من المرافق المحلية.

ولكن يلوح في الأفق استخدام أكثر أهمية للبطاريات.بدأت المرافق في ترقية البنية التحتية لشبكتها لتكون قادرة على استخدام البطاريات المملوكة للقطاع الخاص كمحطات طاقة افتراضية ، أو VPPs.(عدد قليل منها يعمل بالفعل ، ومن المتوقع أن تصبح مثل هذه الأنظمة منتشرة على نطاق واسع خلال العقد المقبل.) في الوقت الحالي ، هناك الكثير من الطاقة الشمسية على الأسطح والعديد من المزارع الشمسية التي تشدد على الشبكة خلال منتصف النهار.يجب أن تذهب كل الطاقة التي ينتجونها إلى مكان ما ، لذلك تتدفق إلى الشبكة ، مما يجبر المرافق على إيقاف تشغيل بعض محطات الوقود الأحفوري الكبيرة ، للحفاظ على توازن العرض والطلب على الكهرباء.يبدو الأمر رائعًا - خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هو نوعًا ما الهدف من الطاقة الشمسية ، أليس كذلك؟لكن هذا الارتفاع المفاجئ في الطلب يأتي فور توقف الألواح الشمسية عن إنتاج الكهرباء.(تنتج الدورة اليومية للإنتاج الزائد من الطاقة الشمسية في منتصف النهار والطلب الزائد المسائي ما يُعرف بـ "منحنى البط، "وهو مصطلح قد تصادفه في بحثك الخاص حول تخزين البطاريات.) لتلبية الزيادة في الطلب ، غالبًا ما تضطر المرافق إلى إطلاق" محطات ذروة الأداء "، والتي تكون أقل كفاءة من محطات الوقود الأحفوري الرئيسية ولكنها أسرع الحصول على ما يصل الى سرعة.والنتيجة ، في بعض الأيام ، هي أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في المرافق تتجاوز في الواقع ما كان يمكن أن يكون لو لم تكن هناك ألواح شمسية على الإطلاق.

ستساعد محطات الطاقة الافتراضية في حل هذه المشكلة.ستعمل الطاقة الشمسية الزائدة على شحن بطاريات أصحاب المنازل خلال النهار ، ومن ثم ستعتمد عليها المرافق خلال فترة المساء ، بدلاً من إطلاق محطات الطاقة القصوى.(سيدخل مالكو البطاريات اتفاقيات قانونية مع المرافق ، ومنحهم الحق في القيام بذلك ويحتمل أن يكسبوا رسومًا مقابل السماح باستخدام بطارياتهم.)

سأعطي الكلمة الأخيرة لـ Blake Richetta من Sonnen ، حيث لا توجد طريقة يمكنني من خلالها نقل ما تمثله ثورة VPPs بشكل أفضل:

"التحكم في سرب البطاريات ، للاستجابة ، للتنفس والخروج من إرسال مشغل الشبكة ، لتوفير التوليد الذي يحل محل التوليد القذر لمصنع ذروة الإنتاج ، لجعل الشبكة تعمل بكفاءة أكبر ، لتخفيف ازدحام الشبكة وإنشاء تأجيلات للتكلفة البنية التحتية للشبكة ، لتحقيق الاستقرار في الشبكة ولتوفير ، بصراحة تامة معك ، حلاً أرخص بكثير للشبكة فيما يتعلق باستجابة التردد وتنظيم الجهد ، حرفيًا لتحويل الطاقة الشمسية من كونها مصدر إزعاج إلى كونها أصلًا يضيف قيمة ، و ، لتتويجها ، حتى لتكون قادرًا على الشحن من الشبكة ، لذلك إذا كان هناك أطنان من مزارع الرياح في تكساس تنتج كميات هائلة من الطاقة عند الساعة 3 صباحًا ، لشحن 50000 بطارية وامتصاص ذلك لأعلى - هذا ما نحن من أجله حقًا.هذا هو استخدام البطارية ".

تم تحرير هذا المقال بواسطة هاري سويرز.