ما حجم البطارية الشمسية التي أحتاجها？

نتعمق اليوم في عملية اختيار الحجم المثالي للبطاريات، ونوع البطاريات التي تناسبها، وغير ذلك الكثير. ستكون النقطة المحورية في مناقشتنا هي تحديد حجم حزمة البطارية المناسب الذي تحتاجه.

بدءًا من الأساسيات، فإننا نتطلع إلى دمج البطاريات في أنظمة الطاقة الشمسية. في الأساس، حزمة البطارية هي مجموعة من البطاريات التي تعمل معًا، وتوفر الطاقة عندما لا يكون هناك ضوء الشمس. يمكن أن توفر تقنية البطارية المناسبة والحجم المناسب لحزمة البطارية طاقة كافية لاحتياجاتك الكهربائية خلال الفترات غير المشمسة. من بين مجموعة واسعة من تقنيات البطاريات المتاحة، يتم استخدام بطاريات الرصاص الحمضية بشكل شائع، بما في ذلك أنواع حمض الرصاص السائل. الغوص مباشرة في الاختلافات - في تخزين الطاقة، يمكن لبطاريات الليثيوم أيون تخزين أربعة أضعاف الطاقة التي تخزنها بطاريات الرصاص الحمضية. من حيث كثافة الطاقة، لا يزال هذا فوزًا لبطاريات الليثيوم أيون، حيث تحتوي على 150 واط/ساعة لكل كيلوغرام مقارنة بـ 40 واط/ساعة لبطاريات حمض الرصاص. لديهم أيضًا عمر أطول، مع دورة حياة تبلغ ثلاثة أضعاف ذلك. ولكن عندما يتعلق الأمر بالطاقة القابلة للاستخدام، يوصى باستخدام بطاريات الليثيوم أيون بنسبة 85% تقريبًا بينما تستخدم بطاريات الرصاص الحمضية بنسبة 50%.

عند مناقشة حزمة البطارية فيما يتعلق بنظام الألواح الشمسية خارج الشبكة، فإننا نشير بشكل أساسي إلى نظام خارج الشبكة يعتمد على تخزين البطارية لتوفير الكهرباء خلال فترات خالية من ضوء الشمس. على هذا النحو، من الضروري أن تكون حساباتنا دقيقة لتجنب النقص المحتمل في الطاقة. الخطوة الأولى هي تحديد متطلبات استهلاك الطاقة اليومية بدقة. لإجراء هذا الحساب، من الضروري أن تكون مفصلاً قدر الإمكان. على الرغم من أنه يمكنك الاستفادة من البيانات التاريخية الموجودة، فمن المهم أيضًا مراعاة المدة التي تستخدم فيها كل حمل فردي على أساس يومي.

لنأخذ موقفًا فريدًا كمثال، لنفترض أنك قررت الانتقال إلى مكان منعزل والعيش في كوخ خشبي جذاب، بعيدًا بشكل متعامد عن مراكز الحضارة الصاخبة. في ظل هذه الظروف، تصبح بعض المرافق مثل الفريزر ضرورة. وإذا كنت سأستخدم فريزرًا تقليديًا بقدرة 30 واطًا لهذا الغرض، فسيؤدي ذلك إلى استهلاك طاقة يومي قدره 720 واط. القطعة التالية من اللغز هي الحمولة الثانية - ثلاجة صغيرة. وبالاعتماد على سيناريوهات من الحياة الواقعية، قمت بحساب الكيلوواط/ساعة التي تميل إلى استهلاكها خلال عام، وتحويلها إلى معدل استهلاك الكهرباء بالساعة، وأخيراً ضربتها في 24 ساعة في اليوم. والنتيجة التي تم الحصول عليها هي استهلاك يومي قدره 856 واط / ساعة. علاوة على ذلك، من المحتمل أننا نرغب في استخدام أشكال مختلفة من وسائل الترفيه والأجهزة الإلكترونية. هنا، لدينا جهاز كمبيوتر محمول نموذجي، يستهلك حوالي 80 واطًا عند التشغيل، ونظرًا لأننا نستخدمه لمدة ثلاث ساعات يوميًا، فإن الطاقة المستهلكة تبلغ 240 واطًا في الساعة.

قد تبدو هذه الأرقام ضئيلة، ولكن عندما تفكر في الضروريات مثل الهاتف المحمول، الذي يحتاج إلى الشحن كل ليلة، فهذا يعني 12 واط ساعة أخرى في اليوم. على افتراض أنك ترغب أيضًا في مشاهدة التلفزيون في المساء، فستحتاج إلى تلفزيون LCD أو تلفزيون LED، أو أي نوع آخر. عادة، تتراوح أجهزة التلفاز الأصغر حجمًا بين 100 و120 واط. لنفترض أننا نعتبر تلفزيونًا بقدرة 120 واطًا يعمل لمدة ساعتين يوميًا، فإننا ننظر إلى استهلاك قدره 240 واطًا في الساعة. لذلك، عند جمع كل أرقام استخدام الطاقة الفردية هذه، سيكون لدينا إجمالي استهلاك يومي قدره 2068 واط/ساعة.

نصيحتي الشخصية لتحديد عدد أيام الاحتياطي هي استهداف ما لا يقل عن يومين من الطاقة الاحتياطية، على الرغم من أنه قد تكون هناك ظروف تستدعي وجود مخزن مؤقت أكبر. على سبيل المثال، إذا كنت تقيم في أماكن تتحمل غطاءًا غائمًا واسع النطاق مثل سياتل، فقد ترغب في التفكير في الحصول على فائض لمدة يومين إلى ثلاثة أيام. الآن بعد أن تأكدنا من مقدار الطاقة التي نحتاج إلى الاحتفاظ بها، نضرب هذا الرقم في استهلاك الطاقة اليومي الذي قمنا بحسابه مسبقًا. إذن، ثلاثة أيام مضروبة في 2068 واط ساعة تعطينا 6204 واط ساعة.

سنطبق الآن قانون أوم لتحويل ساعات الوات التي حسبناها للتو إلى ساعات أمبير. ولتحقيق ذلك، قمنا بتقسيم 6204 واط ساعة على جهد البطارية؛ في هذه الحالة، سنستخدم 48 فولتًا مما ينتج عنه إجمالي 129.25 أمبير ساعة - وهي السعة التراكمية لحزمة البطارية لدينا. ولكن هنا التحذير، ربما أكون قد بالغت في تبسيط الشرح حتى الآن. في الواقع، الرقم الذي قمنا بحسابه هو الطاقة التي نحتاجها يوميا، وعلى الرغم من أن الحسابات دقيقة بالتأكيد، نظرا لآليات العمل الداخلية للبطاريات، وخاصة بطاريات الرصاص الحمضية، إذا اخترت هذا المسار، فلا يمكن استنزافها أكثر من 50٪ دون التسبب في التأثير على عمر البطارية.

على هذا النحو، نحتاج إلى مراعاة مستوى التفريغ بنسبة 50%، وهو الجانب الذي يؤثر بشكل كبير على طول عمر نظام تخزين البطارية لديك. إذا قررت استنزاف بطارياتك بشكل روتيني إلى 50%، فمن غير المرجح أن يكون طول عمرها مثيرًا للإعجاب. ومع ذلك، مع أبعاد حزمة البطارية المناسبة، فإن تفريغ البطاريات لديك بنسبة 25% من شأنه أن يؤدي بالتالي إلى تحسين عمرها الافتراضي.