دليل المبتدئين لصناعة تخزين الطاقة الكهروضوئية/الطاقة
يسمع العديد من الأشخاص عبارة "الخلايا الكهروضوئية" أو "تخزين الطاقة" ويفكرون على الفور في الصناعات- ذات التقنية العالية التي تحتوي على حواجز شديدة الانحدار. في الواقع، الأمر ليس بهذا التعقيد.
سترشدك هذه المقالة من الصفر بأبسط الطرق وأكثرها وضوحًا-تشرح المقصود بتوليد الطاقة الكهروضوئية، وأنظمة تخزين الطاقة، وكيفية عملها، والفوائد التي تقدمها لكل من الحياة اليومية والشركات.
لا حاجة لخبرة سابقة. بعد قراءة هذه المقالة، سوف تحصل على فهم واضح وشامل لهذه الصناعة.
أولا، فهم مفهومين أساسيين
قبل الغوص في هذه الصناعة، عليك فهم مصطلحين رئيسيين: الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة.
1. ما هي الخلايا الكهروضوئية؟
إن توليد الطاقة الكهروضوئية، ببساطة، هو "استخدام ضوء الشمس لتوليد الكهرباء".
الألواح الشمسية الزرقاء التي غالبًا ما تراها على أسطح المنازل هي وحدات كهروضوئية، مصممة لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية.
فكر في الأمر بهذه الطريقة:
تشبه الخلايا الكهروضوئية تركيب "مولد للطاقة الشمسية" في منزلك-طالما أن الشمس تشرق، فإنها تنتج الكهرباء بشكل مستمر.
المزايا الرئيسية لتوليد الطاقة الكهروضوئية هي:
لا حاجة للوقود
صفر انبعاثات التلوث
تكاليف تشغيل منخفضة
صيانة بسيطة نسبيا
ولهذا السبب يقوم المزيد والمزيد من المنازل والمصانع ومراكز التسوق الآن بتركيب الأنظمة الكهروضوئية.
2. ما هو تخزين الطاقة؟
الوظيفة الأساسية لتخزين الطاقة هي تخزين الكهرباء.
يتميز توليد الطاقة الكهروضوئية بخاصية مميزة:
ولا يمكنها توليد الكهرباء إلا خلال ساعات النهار عندما تكون الشمس خارجة. وفي الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم، ينخفض توليد الطاقة بشكل كبير أو حتى يتوقف تمامًا.
ومع ذلك، فإن طلبنا على الكهرباء ثابت على مدار الساعة. يؤدي هذا إلى إنشاء عدم تطابق بين "وقت توليد الطاقة" و"وقت استهلاك الطاقة".
دور أنظمة تخزين الطاقة هو:
تخزين الكهرباء الزائدة المتولدة خلال ساعات النهار
ثم أطلقه خلال الأمسيات أو فترات ذروة الاستهلاك
فكر في تخزين الطاقة باعتباره "بنك طاقة عملاقًا" مصممًا خصيصًا لإدارة وتوزيع الكهرباء.
3. لماذا نجمع بين الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة؟
إن استخدام الخلايا الكهروضوئية وحدها يعني أن الكهرباء متاحة فقط عندما تكون الشمس مشرقة؛
إن استخدام تخزين الطاقة وحده يعني أنه لا يمكنه تخزين الكهرباء إلا من الشبكة.
تتيح تركيبة "الخلايا الكهروضوئية + تخزين الطاقة" ما يلي:
الاستخدام المباشر للطاقة الكهروضوئية خلال النهار
تخزين الكهرباء الزائدة في البطاريات
استخدام الطاقة المخزنة في الليل
يوفر هذا النهج مصدر طاقة أكثر استقرارًا واقتصاديًا وموثوقًا.
ثانيا. ما هي المعدات الرئيسية التي يتضمنها النظام؟
لفهم الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة، من الضروري معرفة المكونات الأساسية لكل منها.
(ط) المكونات الرئيسية للنظام الكهروضوئي
يتكون النظام الكهروضوئي النموذجي من ثلاثة أجزاء أساسية:
1. الوحدات الكهروضوئية
تُعرف هذه الألواح، المعروفة باسم "الألواح الشمسية"، بتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء وتكون بمثابة مصدر توليد الطاقة للنظام.
تشمل أنواع الوحدات الشائعة المتوفرة حاليًا في السوق ما يلي:
وحدات السيليكون أحادية البلورية
وحدات السيليكون متعدد البلورات
وحدات جديدة عالية الكفاءة-مثل TOPCon وHJT
على الرغم من اختلاف الكفاءة والتسعير عبر الوحدات المختلفة، إلا أن مبادئ التشغيل الأساسية الخاصة بها تظل متسقة.
2. العاكس
Photovoltaic modules generate direct current (DC), but our daily appliances run on alternating current (AC).
ويتمثل دور العاكس في تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، مما يجعل الطاقة الشمسية قابلة للاستخدام في المعدات المنزلية والصناعية.
فكر في العاكس على النحو التالي:
"مركز تحويل الطاقة" داخل النظام الكهروضوئي.
3. نظام التركيب
على الرغم من أنه يبدو غير ملحوظ، إلا أن نظام التثبيت مهم للغاية.
وظائفها تشمل:
تأمين الوحدات
ضبط زاوية التثبيت
تحمل الرياح والأمطار والطقس القاسي
يؤثر نظام التركيب المستقر والموثوق بشكل مباشر على سلامة وكفاءة توليد الطاقة للنظام الكهروضوئي.
(II) المكونات الأساسية لأنظمة تخزين الطاقة
تعتبر أنظمة تخزين الطاقة معقدة نسبياً، وتتكون في المقام الأول من العناصر التالية:
1. بطاريات تخزين الطاقة
وتشكل هذه جوهر النظام بأكمله، وتعمل بمثابة "مستودع الطاقة".
الأنواع الأكثر انتشارا حاليا هي:
بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LFP): أمان عالي، عمر طويل
بطاريات الليثيوم الثلاثية: كثافة طاقة عالية
يستخدم التخزين السكني والتجاري/الصناعي في الغالب تقنية LFP.
2. BMS (نظام إدارة البطارية)
يعمل نظام إدارة المباني بمثابة "عقل" البطارية، وهو المسؤول بشكل أساسي عن:
مراقبة حالة البطارية
ضمان سلامة البطارية
موازنة الفولتية الخلية
تمديد عمر الخدمة
لا يمكن لبطاريات تخزين الطاقة أن تعمل بأمان وثبات بدون نظام إدارة المباني.
3. PCS (نظام تحويل الطاقة)
تعمل أجهزة PCS بشكل مشابه للعاكس ولكنها أكثر تعقيدًا:
أثناء الشحن: يحول طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر للتخزين في البطاريات
أثناء التفريغ: تحويل التيار المستمر من البطارية إلى تيار متردد لأحمال الطاقة
يمكن اعتباره "مرسل الطاقة" لنظام التخزين.
4. خزانة أو حاوية تخزين الطاقة
يدمج البطارية، ونظام إدارة المباني، وأجهزة الكمبيوتر، وغيرها من المعدات في وحدة تخزين كاملة، مما يوفر الحماية والتكامل.
ثالثا. كيف تعمل الطاقة الشمسية + التخزين؟
دعونا نحلل العملية برمتها باستخدام أبسط منطق.
خلال النهار:
الألواح الشمسية تولد الكهرباء
تقوم المحولات بتحويل الطاقة إلى تيار متردد
تعطي الأسر أو المصانع الأولوية لاستخدام الطاقة الشمسية
يتم تخزين الكهرباء الزائدة في البطاريات
ليلاً:
توقف الألواح الشمسية عن توليد الطاقة
تبدأ البطاريات في التفريغ
تلبية احتياجات الأسرة أو العمل
يتحول تلقائيًا إلى طاقة الشبكة عندما تكون غير كافية
العملية بأكملها مؤتمتة بالكامل، ولا يواجه المستخدمون أي تبديل ملموس تقريبًا.
رابعا. أين يتم تطبيق الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة؟
وقد تم بالفعل اعتماد هذه التكنولوجيا على نطاق واسع، وتشمل التطبيقات الشائعة ما يلي:
1. الطاقة الشمسية على الأسطح السكنية
يقلل من فواتير الكهرباء
يعمل كمصدر طاقة احتياطية
ويمكن بيع الكهرباء الفائضة مرة أخرى إلى الشبكة
مثالية للأسر ذات تكاليف الكهرباء المرتفعة والاستهلاك الكبير.
2. الإعدادات التجارية والصناعية
تمثل المصانع ومراكز التسوق ومباني المكاتب والأماكن المماثلة أكبر الطلب الحالي:
مساحة واسعة على السطح
ارتفاع استهلاك الكهرباء
تكاليف الكهرباء كبيرة
إن الجمع بين الطاقة الكهروضوئية والتخزين يمكن أن يقلل بشكل كبير من النفقات التشغيلية.
3. محطات توليد الطاقة الكهروضوئية-الكبيرة الحجم
توفر محطات الطاقة الكهروضوئية المركزة التي تم بناؤها في الصحاري ومناطق جوبي وما إلى ذلك، مقترنة بوحدات تخزين كبيرة الحجم-، طاقة مستقرة للشبكة.
4. تطبيقات خارج الشبكة-.
في المناطق التي لا تغطيها الشبكة:
المناطق النائية
جزر
RV والسيناريوهات الخارجية
التخزين الكهروضوئي + يحل بشكل مباشر احتياجات الطاقة المستقلة.
5. هل الاستثمار في الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة يستحق العناء؟
هذا هو السؤال الذي يدور في أذهان الكثير من الناس.
السيناريو السكني
يتضمن النظام المنزلي النموذجي ما يلي:
ألواح شمسية بقدرة 10 كيلو وات
تخزين الطاقة 20 كيلو وات في الساعة
وتتراوح التكلفة الإجمالية من عشرات الآلاف إلى أكثر من مائة ألف يوان.
مصادر الإيرادات تأتي في المقام الأول من:
توفير فاتورة الكهرباء
الإيرادات من تغذية فائض الكهرباء إلى الشبكة
إعانات السياسة في مناطق معينة
تتراوح فترة الاسترداد عادةً من 8 إلى 12 عامًا، مما يجعلها-دخلًا ثابتًا طويل الأمد-يدر الاستثمار.
السيناريوهات التجارية والصناعية
ويرى المستخدمون التجاريون والصناعيون، مع استهلاكهم ومعدلاتهم العالية للكهرباء، فوائد أكثر وضوحًا:
خفض تكاليف الكهرباء-في ساعات الذروة
المراجحة خلال فترة الذروة-الإيقاف-الفروق في معدل الكهرباء
تعزيز استقرار إمدادات الطاقة
تتراوح فترة الاسترداد بشكل عام بين 3 و6 سنوات، مما يجعلها استراتيجية رئيسية للعديد من الشركات لتقليل تكاليف الطاقة وتحسين الكفاءة.
سادسا. العوامل الرئيسية المؤثرة على العوائد
ما إذا كان تركيب الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين الطاقة مناسبًا يعتمد في المقام الأول على:
ظروف ضوء الشمس المحلية
أسعار الكهرباء
ذروة-إيقاف-فروق أسعار الذروة
توافر سياسات الدعم
مستويات استهلاك الكهرباء
وتؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على الجدوى الاقتصادية للمشروع.
الملخص النهائي
لتلخيص في بضع جمل:
الطاقة الشمسية الكهروضوئية هي "نظام توليد الطاقة"
تخزين الطاقة هو "نظام تخزين الكهرباء"
ويتيح الجمع بين الاثنين استخدامًا أكثر استقرارًا للطاقة وتوفيرًا أكبر للتكاليف.
بالنسبة للأسر، يمثل ذلك استثمارًا طويل المدى-في توفير الطاقة-؛
بالنسبة للشركات، فهو بمثابة وسيلة فعالة لخفض تكاليف الكهرباء.
إذا كنت مهتمًا بمشروع للطاقة الكهروضوئية أو تخزين الطاقة، فنوصيك أولاً بإشراك شركة محترفة لإجراء تقييم في الموقع{{0}. ستؤدي الحسابات المستندة إلى الاستهلاك الفعلي للكهرباء إلى الحصول على بيانات عائد الاستثمار الأكثر دقة وموثوقية.
نأمل أن يساعدك هذا الدليل التمهيدي على فهم هذه الصناعة حقًا!