شبكة الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة وخارجها: التعاريف والاختلافات ودليل الشراء

ابدأ بالسؤال الحقيقي: هل تحتاج إلى بطارية؟

يريد صاحب منزل في الضواحي يتمتع بخدمة مرافق موثوقة خفض فواتير الطاقة الشهرية. يحتاج صاحب الكابينة على بعد كيلومترين من أقرب خط كهرباء إلى الكهرباء ليلاً. يبحث كلا الشخصين عن الطاقة الشمسية، لكن الأنظمة التي يحتاجانها مختلفة بشكل أساسي. الفرق بين الطاقة الشمسية الموجودة على الشبكة وخارجها ليس مجرد تصنيف تقني. فهو يحدد سعة البطارية، وإجمالي الاستثمار، والقدرة الاحتياطية، واستراتيجية الطاقة طويلة المدى.

قبل مقارنة المواصفات، من المفيد أن تكون واضحًا بشأن القرار. تعد الأنظمة المتصلة بالشبكة أبسط وأرخص لكل واط، ولكنها تتوقف عند تعطل الشبكة. تكلف الأنظمة خارج الشبكة أكثر لكل واط ولكنها توفر استقلالًا حقيقيًا. النظام الهجين، المتصل بالشبكة بواسطة بطارية، هو المسار الأوسط الذي يختاره معظم أصحاب المنازل الآن.

ما هو النظام الشمسي على الشبكة؟

يتم توصيل النظام الشمسي المتصل بالشبكة (المرتبط بالشبكة) مباشرة بشبكة الطاقة الخاصة بشركة المرافق الخاصة بك. تولد المجموعة الشمسية كهرباء التيار المباشر (DC) خلال ساعات النهار. يقوم العاكس بتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد (AC) لتشغيل أجهزتك المنزلية. يتم تصدير أي طاقة فائضة لا تستهلكها إلى الشبكة، وعادةً ما تحصل على أرصدة من خلال اتفاقية صافي القياس أو تعريفة التغذية.

المكونات الأساسية

• الألواح الشمسية - تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء DC.
• العاكس المرتبط بالشبكة - يحول التيار المستمر إلى تيار متردد ويتزامن مع تردد الشبكة (عادة 50 هرتز في أوروبا، 60 هرتز في أمريكا الشمالية).
• صافي متر - يسجل كلاً من الكهرباء المستوردة والمصدرة، حتى تتمكن مرافقك من إصدار فاتورة بالفرق.
• هيكل التركيب والأسلاك - مثبت على السطح أو الأرض.

لا حاجة للبطارية. وهذا هو السبب الأكبر وراء كون الأنظمة الموجودة على الشبكة ميسورة التكلفة. يتكلف النظام السكني بقدرة 5 كيلووات إلى 10 كيلووات أقل بكثير من نفس المصفوفة المقترنة بالتخزين.

هناك قيد عملي واحد. عندما تفشل الشبكة، يتم قطع العاكس الموجود على الشبكة تلقائيًا عن الشبكة. يعد هذا إجراءً أمنيًا لمنع الألواح الخاصة بك من تغذية الخط الذي يتم إصلاحه بالطاقة. يصبح منزلك مظلمًا حتى تتم استعادة خدمة المرافق.

إذا كنت تعيش في منطقة ذات شبكة مستقرة، فإن النظام المتصل بالشبكة يوفر أسرع عائد على الاستثمار. وتأتي المدخرات مباشرة من تعويض أسعار الكهرباء المرافق. لإلقاء نظرة أعمق على كيفية تصرف المحولات المرتبطة بالشبكة، راجع دليلنا محولات الطاقة الشمسية المرتبطة بالشبكة .

ما هو النظام الشمسي خارج الشبكة؟

النظام الشمسي خارج الشبكة (المستقل) مستقل تمامًا عن شبكة المرافق. وهو مصمم لتلبية جميع احتياجات الكهرباء في الموقع باستخدام الطاقة الشمسية التي يتم التقاطها في الموقع فقط. وهذا يعني أن كل واط يتم استهلاكه، بما في ذلك أثناء الليل أو أثناء العواصف التي تستمر عدة أيام، يجب أن يأتي من توليدك وتخزينك.

المكونات الأساسية

• الألواح الشمسية - مصدر الجيل .
• بنك البطاريات الشمسية - يخزن الطاقة للاستخدام ليلاً والفترات الغائمة.
• العاكس الهجين أو خارج الشبكة - يدير الشحن من الطاقة الشمسية، والتفريغ من البطارية، وإخراج التيار المتردد. تشتمل العديد من الطرز الحديثة على وحدات تحكم شحن MPPT مدمجة.
• مولد النسخ الاحتياطي - اختياري ولكنه شائع في فترات الطقس السيئ الممتدة.
• نظام إدارة البطارية - يحمي البطارية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد.

يعد التحجيم خارج الشبكة أكثر تطلبًا من التحجيم الموجود على الشبكة. يجب عليك ألا تحسب متوسط ​​الاستهلاك اليومي فحسب، بل يجب عليك أيضًا حساب أسوأ السيناريوهات: إنتاج الطاقة الشمسية في فصل الشتاء، والارتفاع المفاجئ في بدء تشغيل الأجهزة، وأيام الاستقلالية. إن النظام المصمم لتلبية 75% من احتياجاتك القصوى سيجبرك في النهاية على تقنين استهلاك الكهرباء أو تشغيل مولد كهربائي.

اختيار البطارية هو القرار الأكثر أهمية. تعد أنظمة فوسفات حديد الليثيوم ذات الجهد المنخفض (LiFePO4) المزودة ببطاريات 48 فولت هي الاختيار السكني السائد. إنها توفر توازنًا مثبتًا بين السلامة وعمر الدورة والتكلفة. بالنسبة للتركيبات الأصغر حجمًا، قد يكون بنك البطارية من 5 كيلووات في الساعة إلى 10 كيلووات في الساعة كافيًا. بالنسبة لأسرة كاملة تحتوي على مضخة حرارية أو سيارة كهربائية، فإن 15 كيلووات في الساعة إلى 20 كيلووات في الساعة أو أكثر هو أمر نموذجي. لمعرفة كيفية تفاعل المكونات، اقرأ تفاصيلنا كيف يعمل النظام الشمسي خارج الشبكة .

بطارية Deye SE-F16 بقدرة 16 كيلو وات في الساعة LiFePO4 ذات الجهد المنخفض للتخزين السكني تناسب بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ذات الجهد المنخفض بقدرة 16 كيلو وات في الساعة المنازل الكبيرة المزودة بمضخات حرارية أو شحن للمركبات الكهربائية، مما يوفر سعة قابلة للتوسيع وركوب الدراجات اليومية الموثوقة للنسخ الاحتياطي أو الاستهلاك الذاتي. عرض المنتج →

على الشبكة مقابل خارج الشبكة: مقارنة مباشرة

ويلخص الجدول أدناه أهم الاختلافات. استخدمه كمرجع سريع عند مناقشة الخيارات مع أحد المثبتين أو الموردين.

أنظمة الطاقة الشمسية الهجينة: حل وسط عملي

النظام الهجين متصل بالشبكة ولكنه يتضمن أيضًا تخزين البطارية. ويمكنها تصدير الطاقة الفائضة خلال النهار والسحب من الشبكة عند الحاجة. عندما تتعطل الشبكة، يتم فصلها وتتحول إلى طاقة البطارية، مما يحافظ على تشغيل الأجهزة الحيوية.

تم تصميم العاكسات الهجينة لهذا الدور المزدوج. فهي تجمع بين مدخلات الطاقة الشمسية MPPT، وتحويل التيار المتردد/المستمر ثنائي الاتجاه، وإدارة البطارية في وحدة واحدة. في العديد من الأسواق، أصبح العاكس الهجين المقترن ببطارية الليثيوم هو الخيار الافتراضي للمنشآت السكنية الجديدة، لأنه يضيف مرونة مقابل قسط صغير نسبيًا مقارنة بنظام مرتبط بالشبكة فقط.

خذ بعين الاعتبار المثال العملي لمجموعة الخلايا الكهروضوئية السكنية بقدرة 10 كيلووات. ستغطي النسخة النقية الموجودة على الشبكة الحمل أثناء النهار وتصدر الباقي. نفس المجموعة مع عاكس هجين وبطارية 10 كيلووات في الساعة تحافظ على إمداد المنزل بالطاقة خلال ساعات الذروة المسائية وانقطاع التيار القصير. هذه هي المقايضة التي يرغب معظم أصحاب المنازل في قبولها.

Deye SUN-8K-SG04LP3-EU عاكس هجين ثلاثي الطور لأنظمة 48 فولت يدعم هذا العاكس الهجين ثلاثي الطور الإخراج غير المتوازن، واقتران التيار المتردد، وما يصل إلى 10 وحدات متوازية، مما يجعله خيارًا مرنًا للتخزين السكني أو التجاري الخفيف مع احتياجات النسخ الاحتياطي. عرض المنتج →

كيفية اختيار النظام المناسب

تعتمد الإجابة الصحيحة على ثلاثة متغيرات: جودة شبكتك، وميزانيتك، ورغبتك في الصيانة.

1. موثوقية الشبكة هي الدافع وراء القرار

إذا تعطلت مرافقك أكثر من عدة مرات في السنة، أو إذا استمرت الانقطاعات عادةً لفترة أطول من ساعتين، فإن الشبكة ليست شريكًا موثوقًا به. في هذه الحالة، سيتركك النظام المتصل بالشبكة فقط في الظلام عندما تكون الشبكة معطلة. يغطي النظام الهجين المزود بالبطارية الأحمال الأساسية على الأقل. خارج الشبكة ضروري فقط عندما تكون الشبكة غير متوفرة تمامًا.

2. الميزانية تحدد نطاق النظام

تتمتع الأنظمة المتصلة بالشبكة بأقل تكلفة لكل كيلووات. تحمل الأنظمة خارج الشبكة أعلى تكلفة لكل كيلووات لأن بنك البطارية يعد مكونًا إلزاميًا ومكلفًا. إذا كنت تقارن نظامًا بقدرة 6 كيلووات مع أو بدون تخزين، فيمكن للبطارية إضافة 30% إلى 50% إلى السعر الإجمالي. هذا الاختلاف مهم عندما تكون فترة الاسترداد هي المعيار الرئيسي الخاص بك.

3. مسألة الاعتماد والتوافق

لا تغفل التفاعل بين المكونات. قد لا يتصل العاكس الهجين من إحدى العلامات التجارية بشكل صحيح مع بطارية من شركة مصنعة أخرى. على الرغم من أن العديد من المنتجات تتبع معايير الاتصال CAN أو RS485، إلا أن مشكلات التوافق قد تتسبب في انخفاض السعة أو حدوث مشكلات في الشحن. من الأفضل دائمًا شراء مجموعة أدوات معبأة حيث تم اختبار المكونات معًا، أو العمل مع مورد يمكنه تأكيد التكامل للتكوين المحدد الخاص بك.

التوصية النهائية

إذا كان لديك إمكانية الوصول إلى الشبكة، فابدأ بنظام مختلط. فهو يمنحك الفوائد المالية للتشغيل المرتبط بالشبكة مع مرونة البطارية الاحتياطية. إذا لم يكن موقعك مزودًا بوصلة مرافق على الإطلاق، فإن النظام خارج الشبكة هو المسار الوحيد لك، ولكن ضع ميزانية لبنك بطاريات بحجم مناسب وفكر في إنشاء مولد للمرونة في فصل الشتاء.

عندما تكون مستعدًا لتحديد المكونات، ابحث عن مورد يقدم مجموعات تم اختبارها بدلاً من الأجزاء المنفصلة التي يتم وضعها في عربة التسوق. سيوفر لك التكامل الصحيح للنظام من أخطاء الاتصال ومشاكل الأداء التي يصعب استكشافها وإصلاحها بعد التثبيت.

مجموعة الخلايا الكهروضوئية بقدرة 10 كيلووات مع وحدة تخزين بقدرة 10 كيلووات في الساعة للأنظمة المنزلية الكاملة مجموعة طاقة شمسية جاهزة للتركيب بقدرة 10 كيلو وات مقترنة بتخزين بقدرة 10 كيلو وات في الساعة، مما يوفر مجموعة تم اختبارها للتوليد أثناء النهار والاستخدام المسائي، مما يقلل من مشكلات التكامل بعد التثبيت. عرض المنتج →