كيف تحسب حجم نظام الطاقة الشمسية: العاكس والبطاريات والألواح
الخطأ الشائع هو اختيار العاكس أولًا ثم بناء كل شيء حوله. الطريقة الأصح هي العكس: ابدأ بالأحمال. يشرح هذا الدليل الأرقام الأربعة التي تحتاجها، بالترتيب الذي يتبعه فنيو التركيب، مع مثال محسوب لمنزل نموذجي.
الـ kVA والـ kW ليسا الرقم نفسه
تُباع العواكس في نيجيريا وكثير من الدول الأفريقية عادةً بوحدة kVA، بينما تتحدث ملصقات الأجهزة ونشرات البيانات بالواط. الـ kVA هي القدرة الظاهرية، أما الـ kW فهي القدرة الفعلية التي تستطيع أجهزتك سحبها. والعلاقة بينهما هي معامل القدرة: kW = kVA × معامل القدرة. صُمّم كثير من العواكس على معامل قدرة 0.8، أي أن وحدة بقدرة 5 kVA تعطي نحو 4 kW بشكل مستمر. أما الطرازات الأحدث فغالبًا ما تقترب من 1.0، فقد تعطي وحدة 5 kVA قدرة 5 kW كاملة. والطريقة الوحيدة للتأكد هي قراءة قدرة الخرج المقننة في نشرة البيانات، فراجع هذا السطر قبل أن تبني حساباتك على الرقم المطبوع على العلبة.
kW = kVA × PF
تأكد دائمًا من قدرة الخرج المقننة في نشرة البيانات
عاكس بقدرة 5 kVA يعطي
عند معامل قدرة 0.8
عند معامل قدرة 1.0
الخطوات الأربع بالترتيب
- 01
حصر الأحمال
اكتب كل جهاز تريد تشغيله بالطاقة الشمسية وقدرته بالواط وعدد ساعات تشغيله يوميًا. اضرب الواط في الساعات لتحصل على الواط ساعة (Wh) يوميًا، ثم اجمع الأرقام. بالنسبة للثلاجات، فإن الاستهلاك السنوي بالكيلوواط ساعة على ملصق الطاقة مقسومًا على 365 أدق من القدرة بالواط.
- 02
تحديد ذروة الحمل
اجمع كل ما قد يعمل في اللحظة نفسها. هذا الرقم، مع هامش لتشغيل المحركات، هو ما يحدد حجم العاكس. فالثلاجات والمضخات والمكيفات غير الإنفرتر قد تسحب عند بدء التشغيل عدة أضعاف قدرتها العادية لثانية أو ثانيتين.
- 03
حساب سعة البطاريات
حدد عدد الواط ساعة التي تحتاجها من التخزين، وهي عادةً أحمال المساء والليل. ثم احسب عمق التفريغ المسموح لنوع البطارية وفاقد العاكس.
- 04
حساب عدد الألواح
يجب أن تغطي الألواح أحمال النهار وتعيد شحن البطارية. ويعتمد ذلك على استهلاكك اليومي وعدد ساعات ذروة الشمس في موقعك.
الخطوتان 1 و2: الأحمال وحجم العاكس
لنأخذ منزلًا من ثلاث غرف نوم يعاني من انقطاعات متكررة. الإنارة بقدرة 150 واط لمدة 6 ساعات تستهلك 900 واط ساعة. وتستهلك الثلاجة مع الفريزر نحو 1,000 واط ساعة يوميًا. جهازا تلفاز مع جهاز الاستقبال بقدرة 250 واط لمدة 5 ساعات يضيفان 1,250 واط ساعة. وأربع مراوح بقدرة 75 واط لكل منها لمدة 8 ساعات تستهلك 2,400 واط ساعة، بينما تأخذ أجهزة اللابتوب والهواتف والراوتر نحو 600 واط ساعة. المجموع حوالي 6,150 واط ساعة يوميًا. الذروة أقل بكثير من مجموع القدرات كلها، لأن الأجهزة لا تعمل كلها في وقت واحد. فالإنارة والثلاجة والتلفاز والمراوح ولابتوب واحد تسحب معًا نحو 1 كيلوواط. وإذا شغّلت معها مكيفًا بقدرة 1 حصان من نوع الإنفرتر، ترتفع الذروة إلى نحو 2 كيلوواط. لاحظ أن استهلاك المكيف غير محسوب ضمن الـ 6,150 واط ساعة، وتشغيله لعدة ساعات ليلًا يغيّر حساب البطاريات كثيرًا، لذا قرر مبكرًا هل سيكون على دائرة الطاقة الشمسية أم لا. القاعدة الجيدة هي اختيار عاكس تزيد قدرته المستمرة بنسبة 25% على الأقل عن الذروة الواقعية، مع قدرة لحظية تغطي بدء تشغيل أكبر محرك. في هذا المنزل يكفي عاكس بقدرة 3 كيلوواط، بما في ذلك المكيف. ويصبح عاكس 5 كيلوواط منطقيًا إذا كان من المرجح إضافة مكيف ثانٍ أو مضخة مياه لاحقًا. وتتوفر عواكس EURONET الهجينة من فئة Pro IP65 بقدرات 3 و6 و10 و16 كيلوواط، وهي تغطي معظم المنازل والمحلات الصغيرة.
منزل المثال
ثلاث غرف نوم وانقطاعات متكررة
الاستهلاك اليومي دون المكيف
الذروة الواقعية مع مكيف واحد
حجم العاكس مع الهامش
الخطوة 3: كم بطارية تحتاج؟
ابدأ بالطاقة التي تحتاجها من التخزين، لا بالاستهلاك اليومي كله. فإذا كانت الشبكة أو الشمس تغطي النهار، فالبطارية تحمل أحمال المساء والليل فقط، وفي مثالنا تبلغ نحو 4,000 واط ساعة. بعد ذلك يأتي تصحيحان. الأول فاقد العاكس: اقسم على 0.9 تقريبًا. والثاني عمق التفريغ. فبطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) تُستخدم عادةً حتى 80 إلى 90% من سعتها، بينما تدوم بطاريات الرصاص الحمضية والأنبوبية والجل أطول بكثير إذا بقيت عند نحو 50%. لليثيوم: 4,000 ÷ 0.9 ÷ 0.8 ≈ 5,600 واط ساعة من سعة البطارية. وللرصاص الحمضي: 4,000 ÷ 0.9 ÷ 0.5 ≈ 8,900 واط ساعة. ثم طابق جهد البطاريات مع جهد العاكس. العاكس بجهد 48 فولت يحتاج أربع بطاريات 12 فولت موصولة على التوالي، والعاكس بجهد 24 فولت يحتاج اثنتين. أربع بطاريات 12 فولت 200 أمبير ساعة على التوالي تعطي 48 فولت و200 أمبير ساعة، أي 9,600 واط ساعة، وهذا يغطي حالة الرصاص الحمضي أعلاه. أما في الليثيوم، فوحدة واحدة بجهد 48 فولت وسعة نحو 5 كيلوواط ساعة ستكون أقل قليلًا من المطلوب، لذا فإن بنكًا بسعة 10 كيلوواط ساعة أو وحدتين أصغر على التوازي هو الخيار الأضمن.
التوصيل على التوالي
عدد بطاريات 12 فولت في كل سلسلة
حسب جهد العاكس
- عاكس 12 فولتبطارية واحدة
- عاكس 24 فولتبطاريتان
- عاكس 48 فولت4 بطاريات
الخطوة 4: كم لوحًا شمسيًا تحتاج؟
اقسم الطاقة اليومية التي يجب أن توفرها الألواح على عدد ساعات ذروة الشمس، ثم احسب الفاقد الفعلي الناتج عن الحرارة والغبار والأسلاك ومنظم الشحن. ومعامل 0.75 نقطة بداية معقولة في المناخات الحارة المغبرة. تختلف ساعات ذروة الشمس أكثر مما يتوقع كثيرون. فالمناطق الساحلية في جنوب نيجيريا تسجل في المتوسط نحو 4 إلى 4.5 ساعات يوميًا، بينما تتجاوز عادةً 5.5 ساعات في شمال نيجيريا والسعودية والإمارات. وتعطيك أدوات مجانية مثل Global Solar Atlas الرقم الخاص بأي موقع. لمنزل المثال في لاغوس: 6,150 ÷ 4.5 ÷ 0.75 ≈ 1,820 واط. وبالتقريب نحتاج نحو 2 كيلوواط من الألواح، مثل أربعة أو خمسة ألواح بقدرة تتراوح بين 400 و550 واط، حسب توافقها مع مدخل العاكس. وهذه النقطة الأخيرة مهمة، فجهد كل سلسلة ألواح يجب أن يبقى ضمن نطاق MPPT للعاكس في أشد الأيام حرارة وأبردها، لأن جهد اللوح ينخفض كلما ارتفعت الحرارة. وتجد هذه الحدود في نشرتي بيانات العاكس والألواح.
≈ 2 kW
من الألواح لمنزل المثال
المثال المحسوب باختصار
العاكس
هجين بقدرة 3 كيلوواط
يغطي ذروة تبلغ نحو 2 كيلوواط مع تشغيل مكيف واحد، مع هامش 25%.
بنك البطاريات
≈ 5.6 كيلوواط ساعة ليثيوم أو 9.6 كيلوواط ساعة رصاص حمضي
يحمل نحو 4 كيلوواط ساعة من أحمال المساء والليل بعمق تفريغ آمن.
مصفوفة الألواح
≈ 2 كيلوواط من الألواح
على أساس 4.5 ساعات ذروة شمس ومعامل فاقد 0.75.
أخطاء شائعة في الحساب يجب تجنبها
- تحديد حجم العاكس من رقم kVA على العلبة دون التحقق من قدرته الفعلية بالكيلوواط
- نسيان تيار بدء التشغيل للثلاجات والمضخات والمكيفات
- التخطيط لتفريغ بطاريات الرصاص الحمضية بنسبة 80% كل ليلة
- خلط بطاريات قديمة وجديدة، أو أنواع مختلفة، في بنك واحد
- سلاسل ألواح يخرج جهدها عن نطاق MPPT في حر الصيف
- تركيب العاكس تحت الشمس المباشرة، حيث يخفض قدرته لحماية نفسه
أسئلة شائعة
كم بطارية أحتاج لعاكس بقدرة 5 kVA؟
يعمل كثير من عواكس 5 kVA بجهد 48 فولت، لذا فالحد الأدنى أربع بطاريات 12 فولت على التوالي. أما هل تكفي أربع بطاريات فيعتمد على أحمالك. فأربع بطاريات بسعة 200 أمبير ساعة تخزن 9.6 كيلوواط ساعة، يُستفاد منها بنحو 4.8 كيلوواط ساعة إذا أبقيت بطاريات الرصاص الحمضية عند تفريغ 50%. ولمزيد من الاحتياط، أضف سلسلة ثانية من أربع بطاريات أو انتقل إلى الليثيوم.
ماذا يستطيع عاكس 3.5 kVA أن يشغّل؟
عادةً نحو 2.8 إلى 3.5 كيلوواط بشكل مستمر، حسب معامل القدرة. وهذا يكفي للإنارة والمراوح والتلفاز والثلاجة واللابتوب ومكيف صغير من نوع الإنفرتر إذا لم يكن هناك حمل كبير آخر. أما المكيفات الكبيرة غير الإنفرتر والمضخات والمكاوي والغلايات فتقترب به من حده الأقصى.
هل يمكنني إضافة بطاريات لاحقًا؟
مع الليثيوم، نعم غالبًا، ما دام الطراز يدعم توصيل الوحدات على التوازي وأضفت النوع نفسه. أما مع الرصاص الحمضي فالأفضل تركيب البنك كاملًا من البداية، لأن البطارية الجديدة الموصولة بجانب بطاريات قديمة سرعان ما تتقادم لتماثل أضعفها.
هل أحتاج إلى عاكس هجين؟
إذا كنت تريد أن تبقي الطاقة الشمسية الكهرباء متاحة أثناء الانقطاع، وأن تخفض فاتورتك أيضًا عندما تكون الشبكة موجودة، فالعاكس الهجين هو أبسط طريق. ويشرح دليلنا عن العواكس الهجينة والمستقلة والمتصلة بالشبكة الفروق بينها.
هل تريد أن نراجع حساباتك؟
أرسل لنا قائمة الأحمال وموقعك، وسيقترح فريقنا الفني مجموعة مناسبة من العاكس والبطاريات والألواح من منتجات EURONET.