كيفية اختيار الألواح الشمسية ونظام النسخ الاحتياطي للبطارية

يبحث الجميع عن طريقة لإبقاء الأضواء مضاءة عند انقطاع التيار الكهربائي.ومع تزايد شدة الطقس الذي يؤدي إلى توقف شبكة الكهرباء لعدة أيام في بعض المناطق، فإن أنظمة النسخ الاحتياطي التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري ــ وخاصة المولدات المحمولة أو الدائمة ــ تبدو غير موثوقة على نحو متزايد.وهذا هو السبب في أن الطاقة الشمسية السكنية جنبًا إلى جنب مع تخزين البطاريات (التي كانت ذات يوم صناعة متخصصة مقصورة على فئة معينة) أصبحت بسرعة خيارًا رئيسيًا للتأهب للكوارث، وفقًا لأكثر من عشرة من القائمين على التركيب والمصنعين وخبراء الصناعة الذين أجرينا مقابلات معهم.

بالنسبة لأصحاب المنازل، تعد البطاريات متعددة الكيلووات التي يتم شحنها من الألواح الشمسية على الأسطح بالمرونة في حالة وقوع كارثة طبيعية - مصدر موثوق وقابل لإعادة الشحن وفوري للكهرباء للحفاظ على تشغيل الأجهزة والأجهزة المهمة حتى تعود الشبكة إلى العمل.بالنسبة للمرافق العامة، تعد هذه التركيبات بشبكة كهربائية أكثر استقرارًا ومنخفضة الكربون في المستقبل القريب.إليك كيفية إعداده لمنزلك.(فقط استعدوا لذلكصدمة.)

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 بتوسيع نطاقه إلى نظام أكبر، ويمكنك تجاوز الأساسيات، وإجراء نسخ احتياطي لمزيد من الأجهزة والأدوات لمزيد من الوقت حتى تعود طاقة الشبكة.هذه الحلول مخصصة للغاية بحيث لا يمكننا أن نوصي ببطاريات معينة، أو اقتراح عدد كيلووات/ساعة من التخزين الذي تحتاجه لتشغيل منزلك عندما تكون الشبكة معطلة، أو تحديد مقدار إنتاج الطاقة الشمسية الذي تحتاجه للحفاظ على بطاريتك مشحونة.ضع في اعتبارك أيضًا أن المتغيرات الأخرى - بما في ذلك احتياجاتك المحددة من الطاقة، والميزانية، والموقع (تقريبًا كل ولاية ومرفق لديها برامج الحوافز الخاصة بها، والحسومات، والإعفاءات الضريبية) - كلها عوامل تؤثر في قرارات الشراء الخاصة بك.

هدفنا هو مساعدتك على التفكير من خلال ثلاثة أشياء: الأسئلة التي يجب أن تطرحها على نفسك حول أسباب تركيب بطارية احتياطية للطاقة الشمسية في منزلك، والأسئلة التي يجب أن تطرحها على القائمين بالتركيب المحتملين عندما تلتقي بهم، وسؤال ما إذا كان يمثل نظام تخزين البطارية في المقام الأول استثمارًا في مرونة منزلك أو في الشبكة المستقبلية ككل.قالت ريبيكا كاربنتر، مؤسسة شركة Fingerlakes Renewables Solar Energy في شمال ولاية نيويورك: "يشبه ذلك الساعة والنصف الأولى من محادثاتي: إخبار الناس بما يحتاجون إلى التفكير فيه".

أستطيع أن أرى لماذا.كنت بحاجة إلى قضاء ساعات من البحث فقط لفهم كل التفاصيل، ومراجعة أمثلة التثبيت ولعب دور المشتري المحتمل.وأنا أتعاطف مع أي شخص يقوم بهذا الاستثمار.ستواجه مجموعة كبيرة من القرارات الكبرى — بدءًا من اختيارك للمقاول وحتى التصميم والمصنعين لنظامك وحتى التمويل.وسيتم تغليف كل ذلك بطبقات من المصطلحات التقنية.بليك ريتشيتا، الرئيس التنفيذي لشركة صناعة البطارياتسونينقال إن أحد التحديات الرئيسية التي يواجهها هو ببساطة ترجمة هذه المعلومات لعملائه، أو، على حد تعبيره، "جعلها مستساغة للأشخاص العاديين".لا توجد حقًا طريقة بسيطة لمعالجة مسألة ما إذا كان يجب عليك اعتماد تخزين البطاريات الشمسية وكيف ولماذا.

لماذا يجب أن تثق بنا

قبل أن أبدأ هذا الدليل، كانت تجربتي الوحيدة مع الطاقة الشمسية هي التعرض لأسوار الماشية التي تعمل بالطاقة الشمسية في مزرعة في الصحراء المرتفعة.لذا، لكي أعطي نفسي دورة مكثفة في تخزين البطاريات الشمسية، تحدثت مع أكثر من اثني عشر مصدرًا، بما في ذلك المؤسسون أو المديرون التنفيذيون لست شركات مصنعة للبطاريات؛وخمسة فنيي تركيب ذوي خبرة عالية، من ماساتشوستس ونيويورك وجورجيا وإلينوي؛ومؤسس EnergySage، وهو محترم "صانع الثقاب الشمسي غير المتحيز" الذي يقدم نصائح مجانية ومفصلة لأصحاب المنازل حول كل ما يتعلق بالطاقة الشمسية.(يقوم عمال التركيب البيطريون في شركة EnergySage، والذين يمكنهم بعد ذلك دفع رسوم لإدراجهم في قائمة الشركة للمقاولين المعتمدين.) في محاولة لتوفير مجموعة واسعة من وجهات النظر بالإضافة إلى عمق المعرفة، بحثت عن عمال التركيب في مناطق من البلاد ليس دائمًا يُنظر إليها على أنها صديقة للطاقة الشمسية، بالإضافة إلى أولئك الذين ينتمون إلى خلفيات متنوعة، بما في ذلك أولئك الذين يركزون على توفير الطاقة الشمسية للمجتمعات الريفية الفقيرة.في وقت متأخر من العملية، من أجل المتعة فقط، انضممت إلى مكالمة بين أحد عمال التركيب وأخي وزوجة أخي (المشترين المحتملين للطاقة الشمسية والبطاريات في تكساس)، للاستماع إلى أنواع الأسئلة التي يطرحها عليهم أحد المحترفين (والعكس صحيح). حول التخطيط لتركيب جديد.

ماذا تعني الطاقة الشمسية مع البطارية الاحتياطية بالضبط؟

الألواح الشمسية المزودة ببطارية تخزين احتياطية ليست بالأمر الجديد: فقد استخدم الناس بنوك بطاريات الرصاص الحمضية لتخزين الطاقة الشمسية لعقود من الزمن.لكن هذه الأنظمة ضخمة الحجم، وتتطلب صيانة منتظمة، وتعتمد على مواد سامة ومسببة للتآكل، وغالبًا ما يجب وضعها في هيكل منفصل مقاوم للعوامل الجوية.وبشكل عام، فهي تقتصر على التطبيقات الريفية خارج الشبكة.يركز هذا الدليل على ما يسمى بأنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة، حيث تقوم الألواح الشمسية بتزويد الطاقة لنفسك وللشبكة.لذلك نحن نتحدث بدلاً من ذلك عن بطاريات الليثيوم أيون الحديثة والمدمجة وعالية السعة التي ظهرت لأول مرة في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

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 فيكرام أغاروال، تقدم 26 شركة على الأقل أنظمة تخزين أيونات الليثيوم في الولايات المتحدة، على الرغم من أن سبعة مصنعين فقط يمثلون لجميع المنشآت تقريبا.من الأعلى إلى الأدنى حصة، تلك الشركات المصنعة هيالمرحلة,تسلا,LG,باناسونيك,قوة الشمس,نيوفولتا، وجينيراك.من المحتمل أن تواجه العديد من هذه الأسماء عندما تبدأ بحثك.ولكن للتأكد من أنك تمنح نفسك أكبر مجموعة من الخيارات، فمن المهم التحدث مع العديد من المقاولين، حيث أن معظمهم يعملون مع اثنين أو ثلاثة فقط من صانعي البطاريات.(ترجع الاختلافات بين البطاريات إلى حد كبير إلى الكيمياء، ونوع الطاقة المدخلة التي تستهلكها، وسعة التخزين، وسعة التحميل، كما هو موضح في الفقرات التالية.)

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

ولكن أبعد من ذلك، هناك العديد من الاختلافات.وقال أغاروال: "البطاريات لا تُصنع بنفس الطريقة"."لديهم كيمياء مختلفة.لديهم قوة كهربائية مختلفة.لديهم أمبيرات مختلفة.وما مقدار التيار الذي يمكن استخلاصه من البطارية في وقت معين، أي ما عدد الأجهزة التي يمكنني تشغيلها بشكل متزامن؟لا يوجد مقاس واحد يناسب الجميع."

إن كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها، والتي يتم قياسها بالكيلوواط/ساعة، ستكون بالطبع عاملاً رئيسيًا في حساباتك.إذا كانت منطقتك نادرًا ما تشهد انقطاعات طويلة في التيار الكهربائي، فقد تناسب بطارية أصغر حجمًا وأقل تكلفة احتياجاتك.إذا استمر انقطاع التيار الكهربائي في منطقتك لفترة طويلة، فقد تكون هناك حاجة إلى بطارية أكبر.وإذا كان لديك معدات مهمة في منزلك لا يمكن السماح لها بفقدان الطاقة على الإطلاق، فقد تكون احتياجاتك أعلى من ذلك.هذه كلها أشياء يجب التفكير فيها قبل الاتصال بفنيي التركيب 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 وحدة تخزين البطارية، أو ما إذا كنت ستقوم بتعديل البطارية إلى نظام موجود.

إذا كان كل شيء جديدًا، فسيكون لديك أكبر مجموعة من الخيارات في اختيارك للبطارية واختيارك للألواح الشمسية.تستخدم غالبية التركيبات الجديدة بطاريات مقترنة بالتيار المستمر.وهذا يعني أن كهرباء التيار المستمر التي تنتجها الألواح الخاصة بك تغذي منزلك وتقوم بشحن البطارية مباشرة.يمر التيار بعد ذلك عبر جهاز يسمى العاكس، والذي يحول كهرباء التيار المستمر (التيار المباشر) إلى كهرباء التيار المتردد (التيار المتردد)، وهو نوع الطاقة التي تستخدمها المنازل.يوفر هذا النظام الطريقة الأكثر فعالية لشحن البطاريات.ولكنه يتضمن تشغيل التيار المستمر عالي الجهد في منزلك، الأمر الذي يتطلب أعمالًا كهربائية متخصصة.وقد أعرب العديد من الأشخاص الذين تحدثت معهم عن تحفظاتهم بشأن سلامة التيار المستمر عالي الجهد.

لذلك يمكنك بدلاً من ذلك اختيار ما يسمى بالبطاريات المقترنة بالتيار المتردد، وتثبيت مجموعة شمسية تستخدم محولات دقيقة خلف كل لوحة لتحويل مخرجاتها إلى تيار متردد على سطح منزلك (مما يعني عدم دخول تيار عالي الجهد إلى منزلك).لشحن بطارية، تقوم محولات دقيقة مدمجة في البطارية نفسها بإعادة تحويل الكهرباء إلى تيار مستمر، والذي يتم تحويله مرة أخرى إلى تيار متردد عندما ترسل البطارية الطاقة إلى منزلك.تعتبر البطاريات المقترنة بالتيار المتردد أقل كفاءة من البطاريات المقترنة بالتيار المستمر، لأنه مع كل عملية تحويل يتم فقدان بعض الطاقة الكهربائية على شكل حرارة.قم بإجراء مناقشة صريحة مع المُثبِّت الخاص بك حول الإيجابيات والسلبيات والسلامة النسبية لكل طريقة.

إذا كان لديك بالفعل مجموعة شمسية وترغب في تركيب بطارية، فالخبر المهم هو أنه يمكنك الآن القيام بذلك.قالت ريبيكا كاربنتر من شركة Fingerlakes Renewables: "لقد كنت أفعل هذا منذ ما يقرب من 20 عامًا، والقدرة على الدخول وإلقاء نظرة على النظام وتحديثه أمر مذهل"."أتذكر عندما لم يكن هناك أي خيار على الإطلاق لتعديل النظام.لن تتمكن من استخدام الطاقة الشمسية على الإطلاق إذا تعطلت الشبكة.

ويكمن الحل في العاكسات الهجينة، التي توفر قدرتين رئيسيتين.أولاً، يأخذون المدخلات إما على شكل تيار متردد أو تيار مستمر، ثم يستخدمون البرامج لمعرفة المكان المطلوب وإجراء أي تحويلات ضرورية.قال كاربنتر: "إنها إما أو و"."إنها تستخدمها لشحن البطاريات [DC]، وتستخدمها للمنزل أو الشبكة [AC]، أو إذا كانت لديها طاقة كافية، فإنها تستخدمها لكليهما في نفس الوقت."وأضافت أن ما تسميه بالعاكسات الهجينة "المحايدة" له قيمة خاصة في إعادة تجهيز أنظمة البطاريات، حيث يمكنها العمل مع بطاريات من عدة علامات تجارية مختلفة؛يقيد بعض صانعي البطاريات محولاتهم الهجينة للعمل فقط مع البطاريات الخاصة بهم.ذكر النجارجزيرة صنيكأحد صانعي المحولات اللاأدرية.سول-آركمثال آخر.

إذا كان لديك بالفعل مجموعة شمسية وترغب في تركيب بطارية، فالخبر المهم هو أنه يمكنك الآن القيام بذلك.

ثانيًا، يمكن للعاكسات الهجينة توليد ما يسمى بإشارة الشبكة.تحتاج المصفوفات الشمسية إلى الشعور بأن الشبكة متصلة بالإنترنت حتى تعمل.وإذا فقدوا تلك الإشارة - وهو ما يعني انقطاع الشبكة - فإنهم يتوقفون عن العمل حتى تعود الطاقة؛هذا يعني أنك بدون كهرباء حتى ذلك الوقت أيضًا.(إنها مسألة تتعلق بالسلامة، كما أوضح سفين أميريان من شركة إنفاليون: "تتطلب المرافق ألا تقوم بتغذية الطاقة عندما يكون هناك [أشخاص] يعملون على الخطوط.") من خلال توليد إشارة الشبكة، تسمح العاكسات الهجينة لنظامك الشمسي الحالي استمر في العمل في حالة انقطاع التيار الكهربائي، وقم بتزويد منزلك بالطاقة وشحن البطارية نهارًا واستخدم البطارية لتشغيل منزلك ليلاً.

بالإضافة إلى سعة التخزين، المُقاسة بالكيلووات/ساعة، تتمتع البطاريات بقدرات تحميل تُقاس بالكيلووات.على المدىالقدرة المستمرةيشير إلى مقدار الطاقة التي يمكن للبطارية إرسالها في ظل الظروف العادية، ويشير إلى حد لعدد الدوائر التي يمكنك تشغيلها في وقت واحد.على المدىقدرة الذروةيشير إلى مقدار الطاقة التي يمكن للبطارية توفيرها لبضع ثوان عندما يعمل جهاز كبير، مثل مكيف الهواء، ويخلق حاجة مفاجئة وقصيرة لمزيد من الطاقة؛مثل هذا الحدث يتطلب 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.والأكثر شيوعًا هي بطاريات NMC، أو بطاريات النيكل والمغنيسيوم والكوبالت.الأقل شيوعًا (والتطور الأحدث) هي بطاريات LFP، أو بطاريات الليثيوم-حديد-فوسفات.(الأحرف الأولية الغريبة تأتي من اسم بديل، فوسفات الليثيوم.) بطاريات NMC هي الأكثر كثافة في الطاقة بين الاثنين، لأنها أصغر حجمًا من الناحية المادية بالنسبة لسعة تخزين معينة.لكنها أكثر حساسية للحرارة المتولدة أثناء الشحن والتفريغ (لديها نقطة وميض أقل، أو درجة حرارة الاشتعال، وبالتالي فهي من الناحية النظرية أكثر عرضة لما يسمىانتشار النيران الحرارية الجامحة).قد يكون لديهم أيضًا دورات تفريغ شحن أقل.ويثير استخدام الكوبالت، على وجه الخصوص، بعض القلق، نظرًا لأن إنتاجه مرتبط بعمليات غير قانونيةممارسات التعدين الاستغلالية.تحتاج بطاريات LFP، كونها أقل كثافة في استخدام الطاقة، إلى أن تكون أكبر إلى حد ما بالنسبة لسعة معينة، ولكنها أقل حساسية لتوليد الحرارة وقد يكون لها دورات تفريغ شحن أعلى.في النهاية، سينتهي بك الأمر بالحصول على أي نوع من البطاريات يتناسب بشكل أفضل مع التصميم الذي تتفق عليه مع المقاول الخاص بك.ولكن كما هو الحال دائمًا، كن استباقيًا واطرح الأسئلة.

وهذا يثير نقطة أخيرة: تحدث مع العديد من القائمين على تركيب الطاقة الشمسية قبل أن تختار واحدًا.قال أجروال من شركة EnergySage: "يجب على المستهلكين دائمًا إجراء مقارنة بين المنتجات".تعمل معظم أدوات التثبيت مع عدد قليل فقط من الشركات المصنعة للبطاريات واللوحات، مما يعني أنك لن تحصل على صورة كاملة لما هو ممكن من أي واحدة منهم.قال كيث ماريت، رئيس خدمات الطاقة النظيفة في شركة Generac - وهي شركة مصنعة لأنظمة النسخ الاحتياطي للوقود الأحفوري التي تتوسع بسرعة إلى النسخ الاحتياطي المتجدد - إن "الشيء الكبير بالنسبة لأصحاب المنازل، في الواقع، هو معرفة ما يريدون أن يكون عليه أسلوب حياتهم أثناء انقطاع التيار الكهربائي". وبناء نظام لدعم ذلك.تعد إضافة وحدة تخزين البطارية استثمارًا كبيرًا، وتقيدك إلى حد كبير بنظام معين، لذا لا تتعجل في اتخاذ قرارك.

ما هي تكلفة هذا – وهل تحتاج إليه حقًا؟

أعيش في مدينة نيويورك، حيث لا يُسمح بتخزين البطاريات الشمسية الداخلية بسبب قانون مكافحة الحرائق، وتخزين البطاريات الخارجية يعني التنقل فيبيروقراطية الكرملين (PDF).(النكتة هي أنه لا يوجد أحد هنا تقريبًا لديه مساحة خارجية للبدء بها.) كما أنني لا أستطيع تركيب بطارية حتى لو كان ذلك مسموحًا به، فأنا أعيش في شقة تعاونية، وليس منزلًا قائمًا بذاته، لذا لا أملك منزلي الخاص. سقف للألواح الشمسية.ولكن حتى لو تمكنت من تركيب بطارية، فإن البحث وكتابة هذا الدليل جعلني أتساءل عما إذا كنت سأفعل ذلك.من المفيد أن تسأل نفسك بعض الأسئلة الأساسية قبل أن تضغط على الزناد.

بالنسبة للمبتدئين، يعد تركيب وحدة تخزين البطارية أمرًا مكلفًا بطبيعته.تُظهر بيانات EnergySage أنه في الربع الأخير من عام 2021، كان متوسط ​​التكلفة لكل كيلووات/ساعة من تخزين البطارية حوالي 1300 دولار.وبطبيعة الحال، هذا يعني أن نصف البطاريات المدرجة في قائمة الشركة تكلف أقل من ذلك لكل كيلووات ساعة (ونصفها أكثر تكلفة).لكن حتى صانع البطاريات الأقل تكلفة في قائمة EnergySage،هومغريد، تتقاضى أكثر من 6000 دولار لنظام 9.6 كيلووات في الساعة.بطاريات من "السبع الكبار" (مرة أخرى، هذا هوالمرحلة,تسلا,LG,باناسونيك,قوة الشمس,نيوفولتا، وجينيراك) التكلفة من ما يقرب من مرة ونصف إلى أكثر من الضعف.وقال أجاروال من شركة EnergySage وهو يتنهد: "إنها حاليًا مخصصة للأثرياء".وأضاف، مع ذلك، أن تكلفة تخزين البطاريات كانت منذ فترة طويلة في اتجاه هبوطي، 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 الكيلووات، بما في ذلكمولدات البنزين المحمولة,محطات الطاقة المحمولة ليثيوم أيون، وصغيرةشواحن البطاريات الشمسيةتهدف إلى الحفاظ على تشغيل الأجهزة.

هذه الطرق المحمولة - حتى تلك القابلة لإعادة الشحن الآمنة للاستخدام في الداخل - ليست مريحة مثل توصيل الأشياء بمأخذ الحائط.ومع ذلك، هناك طرق لجعل الدوائر المنزلية تعمل في حالة انقطاع التيار الكهربائي دون استخدام نظام الطاقة الشمسية التقليدي الموجود على الأسطح.الهدف صفر، التي حققت نجاحًا في بيع مولدات الطاقة الشمسية للمخيمين ومركبات RVers، تقدم أيضًا مجموعة أدوات تكامل منزلية تستخدم هذه المولدات لتزويد المنازل بالطاقة.في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يمكنك فصل منزلك يدويًا عن الشبكة (يتم تضمين مفتاح النقل الفعلي في أعمال التثبيت).يمكنك بعد ذلك تشغيل دوائر منزلك باستخدام بطارية Goal Zero خارجية وإعادة شحنها باستخدام الألواح الشمسية المحمولة الخاصة بـ Goal Zero.في بعض النواحي، تقوم مجموعة Goal Zero هذه بتقسيم الفرق بين نظام الطاقة الشمسية بالإضافة إلى البطارية المثبت بالكامل وشاحن البطاريات الشمسية الأساسي.يضيف استخدام مفتاح فصل يدوي خطوة إضافية مقارنة بمفاتيح النقل التلقائية المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة.السعر؟وقال بيل هارمون، الرئيس التنفيذي للشركة: "بدأنا بسعر 4000 دولار تقريبًا لتركيب بطارية بقدرة 3 كيلووات/ساعة في منزلك".

كل هذه الخيارات لها سلبياتها وقيودها.سيسمح لك شاحن الجهاز الشمسي بالبقاء على اتصال مع أحبائك ويمنحك إمكانية الوصول إلى تنبيهات الأخبار في حالات الطوارئ، لكنه لن يبقي الثلاجة قيد التشغيل.يمكن أن ينفد الوقود الأحفوري، مما يتركك عالقًا، وبالطبع فإن مولد الوقود الأحفوري ليس صديقًا للبيئة.وقال أغاروال: "لكن مع ذلك، إذا كنت ستقوم بتشغيله مرتين فقط في السنة، أو 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 لفترة طويلة.قال بليك ريتشيتا، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لشركة Sonnen، إذا كان هدفك هو تحقيق أقصى قدر من المرونة بعد وقوع الكارثة، "فيجب أن يكون لديك حقًا مولد غاز - نسخة احتياطية للنسخة الاحتياطية".

باختصار، من المفيد أن تزن الصعوبات المستقبلية المتوقعة في حالة الطوارئ مقابل تكلفة اكتساب القدرة على الصمود.لقد تحدثت مع جو ليباري، نائب رئيس المشاريع في شركة Brooklyn SolarWorks (التي، كما يوحي اسمها، تعمل في مدينة نيويورك، حيث، مرة أخرى، البطاريات ليست خيارًا بعد)، وذكر الميزة الرائعةانقطاع التيار الكهربائي في شمال شرق البلاد عام 2003.لقد مر يومان غير سارين قبل عودة التيار الكهربائي.لكني عشت هنا منذ ما يقرب من 20 عامًا، وهذه هي المرة الوحيدة التي فقدت فيها طاقتي.ومن منظور الاستعداد لحالات الطوارئ فقط، سألت ليباري عما ينبغي لي أن أستخلصه من انقطاع التيار الكهربائي في عام 2003 ــ أي هل كانت أزمة ينبغي التحصين ضدها أم أنها كانت بمثابة الحد الأدنى من المخاطر التي ينبغي استيعابها؟فأجاب: "الناس يجلبون ذلك إلينا"."هل تدفع مبلغًا إضافيًا قدره 20 ألف دولار للحصول على نظام تخزين البطارية؟ربما ليس ضروريا."

كم من الوقت يمكنك تشغيل منزلك على البطارية الشمسية الاحتياطية؟

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

وفي عام 2020، بحسبإدارة معلومات الطاقة الأمريكيةوتشير الأرقام إلى أن المنزل النموذجي في الولايات المتحدة يستهلك 29.3 كيلووات/ساعة يوميًا.يمكن للبطارية الاحتياطية الشمسية النموذجية تخزين ما يقرب من 10 كيلووات في الساعة.قال أجاروال من شركة EnergySage: "ليس علي أن أخبرك أن هذا لا يمكنه تشغيل منزلك بالكامل لمدة يوم واحد".البطاريات قابلة للتكديس بشكل عام، مما يعني أنه يمكنك ربط عدة بطاريات معًا لزيادة مساحة التخزين لديك.ولكن، بطبيعة الحال، القيام بذلك ليس رخيصا.بالنسبة لكثير من الناس، التكديس ليس أمرًا عمليًا، أو حتى ممكنًا من الناحية المالية.

ولكن "إلى متى يمكنني إدارة منزلي" هي في الحقيقة 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 بطاريتك خلال النهار - في الطقس المشمس - وبالتالي تجديد مصدر الطاقة الاحتياطية بشكل مستمر.وهذا يضيف شكلاً من أشكال المرونة التي تفتقر إليها مولدات الوقود الأحفوري، لأنه بمجرد نفاد الغاز أو البروبان، تصبح عديمة الفائدة حتى تتمكن من الحصول على المزيد من الوقود.وقد يكون ذلك مستحيلاً في حالات الطوارئ.

والأهم من ذلك، أثناء انقطاع التيار الكهربائي، فإن مقدار الطاقة التي تحافظ عليها لا يقل أهمية عن مقدار الطاقة التي يمكنك تخزينها.لكي تجعل بطاريتك تدوم لأطول فترة ممكنة، ستحتاج إلى تقليل استخدامك لها.بعد أن عشت إعصار أندرو في ميامي عام 1992، قمت بتحويل تحديات تلك التجربة - انقطاع الكهرباء لعدة أيام، وتعفن البقالة - إلى خط من الاستفسار.لقد طرحت على جميع القائمين على التركيب وصانعي البطاريات نفس السؤال: بافتراض أنني أريد إبقاء الثلاجة قيد التشغيل (من أجل سلامة الأغذية)، والحفاظ على شحن جهازين (للاتصالات والمعلومات)، وإبقاء بعض الأضواء مضاءة (من أجل السلامة أثناء الليل)، إلى متى يمكنني أن أتوقع أن تدوم البطارية دون إعادة الشحن؟

كيفان فازيفي، رئيس قسم المنتجات والعمليات والتصنيع فيالهدف صفرقال إنه وزوجته أجريا عدة اختبارات على بطاريتهما بقدرة 3 كيلووات في الساعة، ويمكنهما عادةً الاستمرار لمدة يوم ونصف مع "تشغيل الثلاجة، وعمليات إعادة شحن الهاتف المتعددة، وغرفة النوم الرئيسية والحمام المزودين بالإضاءة."لقد أجروا أيضًا اختبارات باستخدام الألواح الشمسية المتصلة بالبطارية.وحتى مع الأخذ في الاعتبار أن فازيفي لديه مصلحة في بيع هذه التكنولوجيا، أستطيع أن أقول إنه يقدم حجة مقنعة لذلك: "نحن نحاول التظاهر بأنها نهاية العالم ونرى ما سيحدث، ويمكننا فعليًا الحصول على فرصة غير محددة". وقال "وقت التشغيل" على تلك الدوائر المحدودة."تعود البطاريات إلى مائة بالمائة كل يوم في الساعة 6:00 مساءً، ونحن نشعر بالرضا حقًا حيال ذلك."

وقال سفين أميريان، نائب رئيس شركة إنفاليون، وهي شركة تركيب مقرها ماساتشوستس، إن بطارية بقوة 10 كيلووات في الساعة يمكنها عادةً تشغيل الثلاجة وبعض الأضواء والعديد من أجهزة شحن الأجهزة لمدة يومين إلى ثلاثة أيام.وقد ردد هذا الإطار الزمني أريك سوندرز، نائب الرئيس الأول لشركة إلكتريك لصناعة البطاريات.

عندما تقوم بتركيب بطارية، قد يطلب منك المقاول الخاص بك اختيار "مجموعة فرعية فرعية" محدودة من دوائر منزلك، والتي سيقومون بعد ذلك بتوجيهها عبر لوحة فرعية.أثناء انقطاع التيار، ستقوم البطارية بتغذية هذه الدوائر فقط.(على سبيل المثال، يمتلك والدي مولدًا احتياطيًا للبروبان في منزله في فيرجينيا، وهو متصل بإحدى وحدات تكييف الهواء الثلاث لديه، والثلاجة، ومنافذ المطبخ، وسخان المياه حسب الطلب، وبعض الأضواء. لا يوجد في المنزل تلفزيون ولا مرافق غسيل الملابس وغير ذلك من وسائل الراحة حتى تعود الشبكة. ولكن وجود منزل مبرد جزئيا ومشروبات باردة يعني الفارق بين الراحة والبؤس أثناء انقطاع التيار الكهربائي المتكرر في الصيف.)

يمكنك أيضًا إيقاف تشغيل القواطع الفردية في اللوحة يدويًا لتقييد البطارية بتغذية تلك التي تعتبرها ضرورية فقط.وتأتي جميع بطاريات تخزين الطاقة الشمسية مزودة بتطبيقات توضح لك الدوائر المستخدمة، مما يساعدك في العثور على مصادر الطاقة التي ربما تكون قد تجاهلتها والقضاء عليها.قال أميريان: "في الوقت الفعلي، يمكنك تغيير عاداتك وربما تمديد يوم إضافي".ومع ذلك، لاحظ أن مراجعات العملاء للتطبيقات هي نفس النوع من المجموعة المختلطة التي نجدها لكل تطبيق من تطبيقات الأجهزة الذكية التي نختبرها: بعض الأشخاص يحبونها، بينما يشعر الآخرون بالإحباط بسبب الأداء المعيب وتحديثات الأخطاء.

وأخيرا، بدأ صانعو البطاريات في تقديم الألواح الذكية.من خلال هذه يمكنك استخدام التطبيق الخاص بك لتبديل الدوائر الفردية وإيقافها عن بعد، وبالتالي تخصيص الدوائر المستخدمة في أوقات مختلفة (على سبيل المثال، تعطيل أضواء غرفة النوم والمنافذ خلال النهار وإعادة تشغيلها في الليل).وسيقوم برنامج البطارية أيضًا باتخاذ خطوات لتحسين استخدامك للطاقة، وإغلاق الدوائر غير المطلوبة.لكن أميريان حذر من أن تركيب لوحة ذكية ليس بالأمر السهل أو الرخيص."هناك الكثير من تثقيف العملاء الذي يجب أن يحدث، والإيجابيات والسلبيات، والتكاليف والفوائد، من "أريد أن أكون قادرًا على التحكم في كل دائرة" مقابل "سيكون ذلك بمثابة 10000 دولار من الأعمال الكهربائية مقابل انقطاع التيار الكهربائي لمدة يومين". ""

خلاصة القول هي أنه حتى مع إعادة الشحن المحدودة بالطاقة الشمسية، ستتمكن من زيادة الوقت الذي يمكنك فيه الحفاظ على الطاقة خارج الشبكة - ولكن فقط إذا كنت تطلب قدرًا أقل من البطارية.تم وصف هذا الحساب بدقة من قبل جونيل كارول مينيفي، المؤسس المشارك لشركة Solar Tyme USA، وهي شركة تركيب طاقة شمسية مقرها جورجيا تركز على المجتمعات الريفية والأقليات والفقيرة: "أفهم أننا أمريكيون، ونحب ما لدينا مهما كان، لكن علينا أن نتعلم كيف نعيش بدون كل كمالياتنا في بعض الأحيان.

كيف يمكن للنسخ الاحتياطي للطاقة الشمسية والبطارية أن يحدث التأثير الأكبر

على الرغم من أن تخزين البطاريات الشمسية سيبقي الأجهزة والأجهزة المهمة قيد التشغيل في حالة انقطاع التيار الكهربائي، إلا أن المصنعين وبعض القائمين على التركيب الذين تحدثت معهم قالوا إنهم يعتبرون ذلك وظيفة مفيدة ولكنها ثانوية.في المقام الأول، ينظرون إلى مثل هذه الأنظمة باعتبارها وسيلة لأصحاب المنازل للحد من فواتير الخدمات العامة من خلال ممارسة ما يسمى "الحلاقة في أوقات الذروة".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؛وهذا يكسبهم حسومات أو أرصدة من المرافق المحلية.

لكن الاستخدام الأكثر أهمية للبطاريات يلوح في الأفق.بدأت المرافق في ترقية البنية التحتية لشبكتها لتتمكن من استخدام البطاريات المملوكة للقطاع الخاص كمحطات طاقة افتراضية، أو VPPs.(القليل منها يعمل بالفعل، ومن المتوقع أن تنتشر مثل هذه الأنظمة على نطاق واسع خلال العقد المقبل). وفي الوقت الحالي، هناك الكثير من الطاقة الشمسية على الأسطح والعديد من مزارع الطاقة الشمسية، مما يؤدي إلى إجهاد الشبكة خلال منتصف النهار.ويجب أن تذهب كل الطاقة التي تنتجها إلى مكان ما، بحيث تتدفق إلى الشبكة، مما يجبر المرافق على إيقاف تشغيل بعض محطات الوقود الأحفوري الكبيرة لديها، للحفاظ على التوازن بين العرض والطلب على الكهرباء.يبدو الأمر رائعًا، فالحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون هو الهدف من استخدام الطاقة الشمسية، أليس كذلك؟لكن هذا الارتفاع الكبير في الطلب عند غروب الشمس يأتي مباشرة مع توقف الألواح الشمسية عن إنتاج الكهرباء.(إن الدورة اليومية للإنتاج الزائد من الطاقة الشمسية في منتصف النهار والطلب الزائد في المساء تنتج ما يعرف بـ ""منحنى البط"، وهو مصطلح قد تصادفه في بحثك الخاص حول تخزين البطاريات.) لتلبية الزيادة في الطلب، غالبًا ما تضطر المرافق إلى تشغيل "محطات الذروة"، وهي أقل كفاءة من محطات الوقود الأحفوري الرئيسية ولكنها أسرع في تشغيلها. الحصول على ما يصل الى سرعة.والنتيجة، في بعض الأيام، هي أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصادرة عن المرافق تتجاوز في الواقع ما كانت ستكون عليه لو لم تكن هناك ألواح شمسية على الإطلاق.

سوف تساعد محطات الطاقة الافتراضية في حل هذه المشكلة.سوف تقوم الطاقة الشمسية الزائدة بشحن بطاريات أصحاب المنازل خلال النهار، ومن ثم سوف تعتمد عليها المرافق خلال ارتفاع المساء، بدلا من تشغيل النباتات الذروة.(سوف يدخل أصحاب البطاريات في اتفاقيات قانونية مع المرافق، مما يمنحهم الحق في القيام بذلك ومن المحتمل أن يكسبوا رسومًا مقابل السماح باستخدام بطارياتهم.)

سأعطي الكلمة الأخيرة لـ Blake Richetta من Sonnen، لأنه لا توجد طريقة يمكنني من خلالها أن أنقل بشكل أفضل ما تمثله الثورة VPPs:

"التحكم في سرب البطاريات، للاستجابة، والاستنشاق والزفير لإرسال مشغل الشبكة، لتوفير توليد يحل محل التوليد القذر في محطة الذروة، ولجعل الشبكة تعمل بكفاءة أكبر، وتخفيف ازدحام الشبكة وإنشاء تأجيلات على التكلفة البنية التحتية للشبكة، لتحقيق الاستقرار في الشبكة وتوفير حل أرخص بكثير للشبكة فيما يتعلق بالاستجابة للتردد وتنظيم الجهد، ولنكون صريحين تمامًا معك، حرفيًا لتحويل الطاقة الشمسية من مصدر إزعاج إلى أصل يضيف قيمة، و ، لتتويجها، حتى تكون قادرًا على الشحن من الشبكة، لذلك إذا كان هناك أطنان من مزارع الرياح في تكساس تنتج كميات هائلة من الطاقة في الساعة الثالثة صباحًا، لشحن 50000 بطارية وامتصاصها لأعلى - وهذا هو ما نحن عليه حقًا.هذا هو استخدام البطارية."

تم تحرير هذه المقالة بواسطة هاري سويرز.