كم سعة تخزين البطارية التي يحتاجها المنزل؟

يتطلب تحديد السعة المناسبة لتخزين البطاريات في المنزل حساب استهلاك الطاقة اليومي، وتحديد الأحمال الأساسية، وأخذ دمج أنظمة الألواح الشمسية الكهروضوئية (PV) في الاعتبار. فنظام تخزين الطاقة المنزلية الذي يكون صغيرًا جدًّا لن يوفّر طاقة احتياطية كافية، بينما يؤدي النظام الكبير جدًّا إلى تكاليف إضافية غير ضرورية. وتقدّم هذه المقالة دليلًا عمليًّا لتحديد سعة أنظمة التخزين البطارية في المنازل.

حساب استهلاك الطاقة اليومي

تتمثل الخطوة الأولى في تحديد حجم نظام تخزين الطاقة المنزلي في حساب متوسط استهلاك المنزل اليومي للطاقة بوحدة الكيلوواط-ساعة (كيلوواط/ساعة). وينبغي مراجعة فواتير الكهرباء لفترة ١٢ شهرًا لتحديد متوسط الاستهلاك اليومي بالكيلوواط-ساعة. وقد يحتاج منزل نموذجي يستهلك ما بين ٢٥ و٣٠ كيلوواط-ساعة يوميًّا إلى ما بين ١٠ و١٥ كيلوواط-ساعة من سعة التخزين القابلة للاستخدام في البطارية لتغطية الأحمال الأساسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. وتوفّر وحدات البطاريات الليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) المُركَّبة على الحائط والمُصنَّفة بجهد ٥١,٢ فولت وسعة ١٠٠ أمبير-ساعة (٥١,٢ فولت / ١٠٠ أ·س) طاقة قدرها ٥,١٢ كيلوواط-ساعة لكل وحدة، وبالتالي فإن تركيب وحدتين يوفّر سعة تخزين تبلغ ١٠,٢٤ كيلوواط-ساعة.

تحديد الأحمال الأساسية

ليست جميع أحمال المنزل بحاجة إلى طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. وتشمل الأحمال الأساسية عادةً أجهزة التبريد، والإضاءة، ومعدات الاتصالات، والأجهزة الطبية، ومضخات الآبار. أما الأحمال غير الأساسية مثل مكيفات الهواء، وسخانات المياه الكهربائية، ومجففات الملابس، فيمكن استبعادها من حسابات الطاقة الاحتياطية. قم بإعداد قائمة بالأحمال تضم استهلاك كل جهاز بالواط والمدة الزمنية المُقدَّرة لتشغيله يوميًّا، ثم اجمع إجمالي الكيلوواط ساعة المطلوب. ويضمن هذا النهج المركَّز أن يكون نظام تخزين الطاقة المنزلي مُصمَّمًا لتلبية احتياجات الطاقة الاحتياطية العملية، وليس لتشغيل المنزل بأكمله.

التخطيط لمدة الدعم الاحتياطي

يجب أن يقرر مالكو المنازل عدد الساعات أو الأيام التي يحتاجونها من طاقة احتياطية. ففي المناطق التي تتمتع بشبكة كهربائية موثوقة وانقطاعات قصيرة نادرة، قد يكون ما بين ٤ إلى ٨ ساعات من الطاقة الاحتياطية لتغطية الأحمال الأساسية كافياً. أما في المناطق التي تتكرر فيها الانقطاعات أو تمتد لفترات طويلة، فيُنصح بتوفير طاقة احتياطية تكفي لمدة ٢٤ إلى ٤٨ ساعة. ويتيح نظام تخزين الطاقة القابل للتحريك على شكل مكتبٍ مرنًا يتراوح سعته بين ٢ و٢٠ كيلوواط ساعة التكيّف مع متطلبات مدة الطاقة الاحتياطية المختلفة. كما أن الطبيعة الوحدوية لبطاريات ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4) تسمح بإضافة السعة تدريجيًّا مع تغير الاحتياجات.

تحديد حجم دمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

عند دمج أنظمة تخزين البطاريات مع الألواح الشمسية، يجب أن تتماشى سعة البطارية مع إنتاج المصفوفة الشمسية اليومي. فعلى سبيل المثال، تتناسب أنظمة الطاقة الشمسية السكنية التي تُولِّد ما بين ١٠ و١٥ كيلوواط ساعة يوميًّا جيدًا مع بنوك بطاريات سعتها من ١٠ إلى ١٥ كيلوواط ساعة، مما يسمح بتخزين الطاقة الشمسية الزائدة في البطارية أثناء النهار لاستخدامها ليلاً. وتقدِّم أنظمة التخزين المدمجة مع مظلات السيارات الشمسية سعات متدرجة تبلغ ٣,٨٤ كيلوواط ساعة و٧,٦٨ كيلوواط ساعة و١١,٥٢ كيلوواط ساعة و١٥,٣٦ كيلوواط ساعة، وهي خيارات مناسبة للممتلكات المزودة بمظلات سيارات شمسية. والهدف هو تعظيم الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية بدلًا من تصدير الفائض منها إلى الشبكة الكهربائية مقابل تعريفات تغذية منخفضة.

الاعتبارات المتعلقة بالقدرة القصوى والاندفاعات الكهربائية

سعة تخزين البطارية المُقاسة بوحدة كيلوواط/ساعة (kWh) تشير إلى كمية الطاقة التي يمكن للنظام توريدها، لكن تصنيف قدرة المحول بوحدة الكيلوواط (kW) هو ما يحدد عدد الأجهزة التي يمكن تشغيلها في وقتٍ واحد. وتتطلب المحركات المستخدمة في الثلاجات ومضخات الآبار ومكيفات الهواء طاقة ذروة قد تصل إلى ضعف أو ثلاثة أضعاف استهلاكها من الطاقة أثناء التشغيل العادي. ولذلك، يجب التأكد من أن المحول قادر على تحمل مجموع طاقة الذروة المطلوبة لجميع الأحمال الأساسية عند بدء تشغيلها في الوقت نفسه. ويُمكن لمحول بقدرة 5 كيلوواط عادةً دعم الأحمال الأساسية لمنزلٍ متوسط الحجم، بينما قد تحتاج المنازل الأكبر حجمًا إلى محولات تتراوح قدرتها بين 8 و10 كيلوواط.

التعديلات المناخية والموسمية

تتفاوت أداء البطاريات حسب درجة الحرارة. وتؤدي بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) المزودة بتصنيف مقاومة الغبار والماء IP65 ومقاومة الاندفاع الحراري فوق ٥٠٠ درجة مئوية أداءً موثوقًا عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. ومع ذلك، في المناخات الباردة جدًّا التي تقل فيها درجة الحرارة عن ٠ درجة مئوية، قد تنخفض سعة التفريغ للبطارية بنسبة ١٠–٢٠٪. ولذلك، ينبغي لمالكي المنازل في المناطق الباردة أن يختاروا نظام تخزين طاقة أكبر بنسبة ١٥–٢٠٪ لتعويض انخفاض الأداء خلال فصل الشتاء. كما أن عمر دورة الشحن والتفريغ لأكثر من ٦٠٠٠ دورة وعمر الخدمة لأكثر من ١٠ سنوات لوحدات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) يضمنان الحفاظ على سعة النظام على مدى العديد من الدورات الموسمية.

الأسئلة الشائعة

س: كم عدد الكيلوواط ساعة من سعة تخزين الطاقة بالبطاريات التي يحتاجها المنزل النموذجي؟

ج: يحتاج المنزل النموذجي الذي يستهلك ٢٥–٣٠ كيلوواط ساعة يوميًّا إلى ١٠–١٥ كيلوواط ساعة من سعة التخزين القابلة للاستخدام بالبطاريات لتغطية الأحمال الأساسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. وتوفِّر وحدتان مُركَّبتان على الحائط من بطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) بسعة ٥,١٢ كيلوواط ساعة لكل منهما ما مجموعه ١٠,٢٤ كيلوواط ساعة من سعة التخزين.

س: هل يمكنني توسيع نظام تخزين الطاقة المنزلي لاحقًا؟

أ: نعم. وحدات بطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) قابلة للتعديل. وتستخدم الأنظمة المثبتة على الحائط وحدات سعة 5.12 كيلوواط ساعة، بينما تتراوح سعة الأنظمة ذات النمط المحمول على الطاولة بين 2 و20 كيلوواط ساعة، مما يسمح بتوسيع السعة تدريجيًّا مع تغير الاحتياجات.

س: كيف يؤثر دمج أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) في حجم البطارية؟

ج: يجب أن تتناسب سعة مجموعة البطاريات مع إنتاج مصفوفة الألواح الشمسية اليومي. ويتماشى نظام شمسي إنتاجه اليومي من 10 إلى 15 كيلوواط ساعة جيدًا مع مجموعة بطاريات سعتها من 10 إلى 15 كيلوواط ساعة لتعظيم الاستهلاك الذاتي وتقليل الاعتماد على الشبكة الكهربائية.