January 24, 2026
تخيلوا هذا السيناريو: عندما يقع المساء وتفشل شبكة الكهرباء، يقع حيّكم في الظلام بينما يبقى منزلكم مضيئًا بشدة،مع أجهزة زومزوم ونظم الترفيه تعمل بسلاسةهذا ليس خيالاً علمياً إنه الواقع الذي أصبح ممكناً بواسطة البطاريات الشمسية التي تعمل مع أنظمة تخزين الطاقة
بطاريات الليثيوم أيون، مصدر الطاقة وراء أساسيات القرن الحادي والعشرين مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية، ظهرت الآن كحل مثالي لتخزين الطاقة الشمسية.لكن كيف بالضبط تخزن البطاريات الشمسية وتطلق الطاقةما هي العوامل التي تؤثر على أدائها؟ هذه المقالة تدرس تخزين الطاقة السكنية من منظور تحليلي، وتستكشف مبادئ العمل ونماذج التطبيق واستراتيجيات الاختيار.
تتمثل الوظيفة الأساسية للبطاريات الشمسية في تخزين الكهرباء الزائدة المولدة من الألواح الشمسية لاستخدامها لاحقًا. وهذا يضمن الوصول المستمر إلى الطاقة النظيفة حتى خلال الليل أو الأيام المظلمة.لأن أنظمة الطاقة الشمسية بالإضافة إلى التخزين تمثل استثمارات كبيرة، فهم التآزر بينهما أمر حاسم.
عندما يصل ضوء الشمس إلى الألواح الشمسية ، يُحول التأثير الكهروضوئي الضوء إلى طاقة كهربائية. تنتج الألواح الشمسية تيارًا متزامنًا (DC) ، مما يتناسب مع متطلبات المدخلات لشحن البطارية.مع ذلك، وتعمل المنازل وشبكات الكهرباء على التيار المتردد (AC) ، مما يتطلب التحويل قبل الاستخدام المنزلي.
اثنين من تكوينات النظام الأساسية التعامل مع هذا التحويل بشكل مختلف:
يؤدي كل تحويل بين التيار المتردد والمتردد إلى خسارة طاقة طفيفة من خلال تبديد الحرارة. عادة ما تثبت الأنظمة المرتبطة بالاتجاه المتردد كفاءتها من خلال تقليل خطوات التحويل. ومع ذلك ، فإن نظام التيار المتردد يضيف المزيد من الطاقة إلى الطاقة.يثبت تعديل البطاريات المزدوجة بموجة متواصلة أنه تحدي بالنسبة للأنظمة الشمسية الحالية مع المحولات الدقيقة على مستوى اللوحة.
عندما تصل البطاريات إلى طاقتها الكاملة ، عادة ما يتم تغذية الطاقة الشمسية الزائدة في شبكة الكهرباء المحلية. معظم المرافق تعوض مالكي الطاقة الشمسية عن هذه الكهرباء المصدرة من خلال ائتمانات الفواتير.
عندما يتطلب الطلب المنزلي الطاقة المخزنة، يقوم محولات البطارية بتحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد، وتوزيع الطاقة عبر لوحة الكهرباء في المنزل.يمكن للبطاريات الحديثة الليثيوم أيون تفريغ 85-100٪ من السعة المخزنة دون تدهور كبير في العمر، على الرغم من أن الكفاءة في العالم الحقيقي تمثل خسائر التحويل.
تعمل البطاريات الشمسية بشكل أساسي في ثلاثة تكوينات: وضع الطاقة الاحتياطية ، وضع الاستهلاك الذاتي ، أو مجموعات هجينة. تحدد أنماط الاستخدام سلوك النظام وخصائص الأداء.
توفر هذه الوظيفة المعروفة الطاقة الطارئة خلال انقطاع الشبكة. على عكس الأنظمة الشمسية المستقلة التي تغلق تلقائيًا أثناء الانقطاع (من أجل سلامة عمال المرافق) ،النظم المدعومة بالبطارية تستمر في العمل.
عادةً ما تتصل أنظمة النسخ الاحتياطية بألواح الحمل الحرج المخصصة التي تعطي الأولوية للدارات الأساسية مثل التبريد والإضاءة والأجهزة الطبية وأنظمة الاتصالات أثناء انقطاع التيار.
هذه الاستراتيجية لتوفير التكاليف تعظيم استخدام الطاقة الشمسية من خلال تقليل التفاعل مع الشبكة مفيدة بشكل خاص للمستخدمين الذين يواجهون سياسات قياس صافي غير مواتية أو معدلات وقت الاستخدام.على عكس الأنظمة الاحتياطية التي تحافظ على الشحن الكامل، بطاريات الاستهلاك الذاتي دورة يومية، شحن من الفائض الشمسي وتفريغ خلال فترات الذروة الطلب.
بعض الأنظمة تجمع بين كلا الوظائف، على الرغم من التسويات التشغيلية. أنماط الاستهلاك الذاتي عادة ما تحتفظ بحالات شحن أقل،يتطلب التبديل اليدوي إلى وضع الاحتياطي عند توقع انقطاع من أحداث الطقس القاسية.
البطاريات الشمسية الليثيوم أيون تعمل على نفس المبادئ الكهروكيميائية مثل نظرائها الأصغر في الإلكترونيات الاستهلاكية داخل كل خلية بطاريةأيونات الليثيوم تتحرك بين الأنود السلبية والكاثودات الإيجابية من خلال أغشية الإلكتروليت، إطلاق الإلكترونات التي تولد التيار الكهربائي
أثناء التفريغ ، يتدفق الأيونات من الأنود إلى الكاثود بينما تعمل الإلكترونات على الأجهزة الخارجية. يعكس الشحن هذه العملية ، حيث تجبر الطاقة الشمسية الأيونات على العودة إلى الأنود لاستعادة إمكانات الطاقة.وتشمل المتغيرات الشائعة لليثيوم أيون الكيماويات الليثيوم النيكل المنغنيز الكوبالت (NMC) وفوسفات الحديد الليثيوم (LFP)، يختلف في تكوين الكاثود.
وهي تخزن الفائض من توليد الطاقة الشمسية لاستخدامها في وقت لاحق، إما للاسترداد الطارئ أثناء انقطاع التيار الكهربائي أو توفير التكاليف اليومية من خلال الاستهلاك الذاتي الاستراتيجي.
النظم المتصلة بالشبكة عادة ما تصدر الفائض إلى شبكة المرافق مقابل ائتمانات الفواتير.
تعتمد المدة على سعة البطارية ومتطلبات الحمل. تشير الأبحاث إلى أن نظام 10 كيلوواط في الساعة يمكن أن يدعم عادة الأحمال الحرجة (باستثناء HVAC) لمدة ثلاثة أيام على الأقل.
