حساب سعة بطارية الطاقة الشمسية حسب الاستهلاك اليومي وأيام الاستقلالية

تُحسب سعة بطارية النظام الشمسي من الطاقة المطلوبة، لا من رقم تقريبي بالكيلوواط ساعة في نشرة البيانات. ابدأ بكمية الطاقة التي يجب أن تقدمها البطارية (عدد ساعات الاحتياط عند حملك النموذجي، أو عدد أيام الاستقلالية الكاملة عند استهلاكك اليومي)، ثم اقسمها على عمق التفريغ القابل للاستخدام وكفاءة الدورة الكاملة لتحصل على السعة الاسمية، وبعد ذلك تحقق من أن البطارية قادرة على تقديم قدرة الذروة، ومن أن المصفوفة قادرة على إعادة شحنها. يشرح هذا الدليل كل خطوة على حدة.

يكمل هذا الدليل مقال كيف تحدد حجم نظام شمسي من حملك الكهربائي، الذي يشرح قائمة الأحمال والطاقة اليومية والفرق بين الحمل النموذجي وحمل الذروة. المعادلات أدناه علاقات هندسية عامة، والأرقام المحسوبة للتوضيح فقط؛ فأحمالك ومناخك ونشرة بيانات بطاريتك ستعطي أرقامًا مختلفة.

الخطوة 1: قرّر أولًا هل تحتاج إلى تخزين أصلًا

التخزين اختياري. فالنظام المنزلي على السطح بدون تصدير للشبكة، والذي يستطيع السحب من الشبكة عندما تكون المصفوفة مظلمة، قد لا يحتاج إلى بطارية إطلاقًا. أما العيادة أو الورشة أو الموقع البعيد الذي يجب أن يعمل بعد الغروب أو أثناء انقطاع الشبكة، فيحتاج عادةً إلى تخزين. في أداة load2pv عبر الإنترنت لا تُضاف البطارية إلا إذا فعّلت خيار التخزين وأدخلت ساعات الاحتياط؛ وإذا تركته مغلقًا فلن تُضاف بطارية بصمت، ويبقى تحديد المصفوفة والعاكس أو MPPT تابعًا لحملك.

الخطوة 2: اختر أساس الحساب: ساعات الاحتياط أم أيام الاستقلالية

هناك طريقتان شائعتان للتعبير عن كمية الطاقة التي يجب أن تخزنها البطارية. استخدم الطريقة التي تطابق الطريقة التي ينقطع بها الإمداد فعليًا في موقعك.

ساعات الاحتياط تناسب المواقع التي تحمل فيها الشبكة أو المولد الحمل عادةً، وتغطي البطارية فترة الانقطاع فقط. وهذا هو الأساس الذي يستخدمه load2pv: طاقة البطارية القابلة للاستخدام = ساعات الاحتياط × الحمل النموذجي.

الطاقة القابلة للاستخدام (كيلوواط ساعة) = الحمل النموذجي (كيلوواط) × ساعات الاحتياط

أيام الاستقلالية تناسب المواقع خارج الشبكة التي يجب أن تستمر في العمل خلال أيام ضعف الشمس دون أي مصدر آخر.

الطاقة القابلة للاستخدام (كيلوواط ساعة) = الطاقة المسحوبة من البطارية يوميًا (كيلوواط ساعة) × أيام الاستقلالية

في موقع خارج الشبكة تمامًا، قد تقترب الطاقة المسحوبة من البطارية في يوم غائم من كامل الحمل اليومي، بينما تكون في يوم مشمس في الغالب حصة المساء والليل. حدّد بوضوح أي حالة تصمم لها.

الخطوة 3: حوّل الطاقة القابلة للاستخدام إلى سعة اسمية

لا تستطيع البطارية تقديم كامل طاقتها الاسمية طوال عمر مفيد، كما تُفقد بعض الطاقة أثناء الشحن والتفريغ. والتصحيح المعتاد هو:

السعة الاسمية (كيلوواط ساعة) = الطاقة القابلة للاستخدام ÷ (عمق التفريغ × كفاءة الدورة الكاملة)

عمق التفريغ (DoD) هو نسبة السعة الاسمية التي تخطط لاستخدامها في الدورة العادية، وتؤخذ قيمته الصحيحة من نشرة بيانات الشركة المصنعة وشروط الضمان. وبوجه عام، تُحدَّد لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) نافذة استخدام أعمق من بطاريات الرصاص الحمضية، لكن القيمة الدقيقة تختلف حسب المنتج.

الخطوة 4: أمثلة محسوبة (للتوضيح)

باستخدام الحمل التوضيحي من دليل تحديد حجم النظام: 24 كيلوواط ساعة يوميًا، وحمل نموذجي 2 كيلوواط، مع افتراض عمق تفريغ 0.8 وكفاءة 0.95.

الفارق بين هذه الصفوف هو السبب الرئيسي في تغيّر ميزانية البطارية بهذا القدر: فكل يوم استقلالية إضافي يضيف طاقة يوم كامل. لذلك ينبغي أن يُحدَّد هدف الاستقلالية من العواقب الفعلية للانقطاع، لا من العادة.

الخطوة 5: حوّل الكيلوواط ساعة إلى أمبير ساعة حسب جهد النظام

كثيرًا ما تُعرض بنوك البطاريات بالأمبير ساعة (Ah). ويعتمد التحويل على الجهد الاسمي لناقل التيار المستمر:

السعة (أمبير ساعة) = السعة (كيلوواط ساعة) × 1000 ÷ الجهد الاسمي للنظام (فولت)

في حالة 10.5 كيلوواط ساعة على ناقل 48 فولت، يكون الناتج 10.5 × 1000 ÷ 48 ≈ 219 أمبير ساعة. أما 63.2 كيلوواط ساعة فتساوي نحو 1,317 أمبير ساعة عند 48 فولت. يقلل الجهد الأعلى التيار للطاقة نفسها، مما يُبقي الكابلات والمصهرات أصغر عادةً. اجعل الجهد مطابقًا للعاكس الهجين أو منظمات MPPT التي تنوي استخدامها.

الخطوة 6: تحقق من القدرة، لا من الطاقة وحدها

قد تخزن البطارية ما يكفي من الكيلوواط ساعة ومع ذلك تعجز عن تشغيل الأحمال. راجع النقاط التالية مقابل نشرة البيانات:

1. قدرة التفريغ المستمرة يجب ألا تقل عن حمل الذروة، بما في ذلك الأحمال التي تبدأ معًا. ويطبّق load2pv حدود العاكس وMPPT عند تحديد سعة التخزين.
2. قدرة تحمّل تيار البدء مهمة للمحركات والمضخات والضواغط، لأن تيار بدئها أعلى من تيار تشغيلها.
3. قدرة الشحن يجب أن تستوعب ما تستطيع المصفوفة والشاحن تقديمه في يوم جيد، وإلا ضاعت الطاقة الزائدة.
4. الحرارة. في مواقع الشرق الأوسط وشمال أفريقيا الحارة قد ترتفع حرارة غرف البطاريات والخزائن، وهذا يؤثر في العمر والسعة المتاحة. راجع نطاق التشغيل الذي تحدده الشركة المصنعة، وخطط للتهوية أو التظليل.

الخطوة 7: تأكد من أن المصفوفة قادرة على إعادة شحن البطارية

لا فائدة من الاستقلالية إلا إذا كانت البطارية ممتلئة عند بدء الطقس السيئ. فبعد فترة غائمة، يجب على المصفوفة أن تغذي الحمل اليومي وتعيد شحن البطارية في الوقت نفسه، والنظام المصمم للحمل اليومي فقط قد يحتاج إلى أيام كثيرة ليتعافى. إذا كانت الاستقلالية مهمة، فتأكد من أن لدى المصفوفة هامشًا فوق الطاقة اليومية، أو خطط لمولد يساعد في التعافي. أما المصفوفة نفسها فتُحدَّد من الطاقة اليومية والشمس المحلية والفواقد، كما يشرح دليل تحديد حجم النظام؛ وتشرح صفحة من نحن كيف يطبّق load2pv فحوص المناخ ونافذة الجهد.

قائمة تحقق سريعة

• هل تحتاج إلى تخزين فعلًا، أم أن الشبكة تغطي الليل؟
• هل الأساس ساعات الاحتياط أم أيام الاستقلالية، ولماذا؟
• حُسبت الطاقة القابلة للاستخدام من الحمل النموذجي أو الاستهلاك اليومي
• صُحّحت السعة الاسمية وفق عمق التفريغ والكفاءة في نشرة البيانات
• حُسبت الأمبير ساعة عند جهد الناقل الفعلي
• قدرة التفريغ وتحمّل تيار البدء يغطيان حمل الذروة
• المصفوفة والشاحن قادران على إعادة شحن البطارية بعد أيام الاستقلالية
• رُوجعت الحرارة والتهوية بالنسبة للموقع

الخطوة التالية

إذا كنت تعرف حملك النموذجي وحمل الذروة وعدد ساعات الاحتياط التي تحتاجها، شغّل التصميم المجاني عبر الإنترنت مع تفعيل التخزين، وقارن المعاينة بتقديرك. وللحصول على مخطط مُراجَع وملفات رسمية، تعرض صفحة اتصل بنا المعلومات الست المطلوب إرسالها، ومنها هل تحتاج إلى تخزين ولكم ساعة.

تستخدم الأمثلة المحسوبة أرقامًا تقريبية للتوضيح. والنتيجة عبر الإنترنت مخطط استرشادي، وليست مجموعة مخططات لتصريح البناء.