خارج الشبكة الطاقة الشمسية : كيف يعمل نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة؟

تعني الطاقة الشمسية خارج الشبكة أنه يمكنك تلبية جميع احتياجاتك من الطاقة بالكامل من خلال طاقة الشمس ، دون أي مساعدة من الشبكة الكهربائية.

لتحقيق ذلك ، يجب عليك بناء نظام للطاقة الشمسية جنبًا إلى جنب مع جهاز تخزين الطاقة ، مثل البطارية الشمسية ، في الموقع الذي يتم فيه استهلاك الطاقة (منزلك).

كان تنفيذ نظام شمسي خارج الشبكة يعتبر مفهومًا هامشيًا نتيجة للكم الهائل من المساحة التي يتطلبها والنفقات الباهظة المرتبطة به.

ومع ذلك ، فإن التطورات في تكنولوجيا الطاقة الشمسية على مدى العقود الماضية جعلت تكنولوجيا الطاقة الشمسية أكثر فعالية وأقل تكلفة ، وبالتالي ساعدت في تعميم الطاقة الشمسية.

المركبات الترفيهية والحجرات الريفية التي تعمل حصريًا بأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة هي بالفعل مشهد منتظم بشكل معقول على جانب الطريق وفي الريف.

سوف يتعلم المرء كل ما يجب أن تعرفه عن أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة قبل شراء واحدة.

سواء كان النظام الشمسي خارج الشبكة مثاليًا لك أم لا ، فإن المقالة ترشدك خلال عملية اختيار النظام الأنسب لاحتياجاتك.

ما هو بالضبط نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة؟

بينما يفكر الكثير من الناس على الفور في الألواح الشمسية عندما يسمعون عبارة "الطاقة الشمسية خارج الشبكة" ، فإن الحقيقة هي أنه يجب تضمين العديد من المكونات الأخرى للحصول على نظام كهروضوئي يعمل بكامل طاقته خارج الشبكة.

النظام الشمسي الكامل خارج الشبكة هو شيء مجهز بجميع المعدات الأساسية لتوليد وتخزين وتوفير الطاقة الشمسية في الموقع.

يشار إليها أيضًا باسم "أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة" لأنها تعمل بشكل مستقل عن أي مصدر طاقة خارجي ولا تتطلب اتصالاً بالشبكة.

بدلاً من الاعتماد على الشمس لإعطاء الطاقة عندما لا يمكن الوصول إليها مثل الأنواع الأخرى من تجهيزات الطاقة الشمسية ، مثل النظام الشمسي الأكثر شيوعًا المتصل بالشبكة ، تعتمد الأنظمة الشمسية خارج الشبكة على البطاريات لتوفير الطاقة عندما لا تكون الشمس موجودة .

من ناحية أخرى ، تعد البطاريات باهظة الثمن - أكثر بكثير من الألواح الشمسية التي يتم استخدامها معها.

نظرًا لأن الأنظمة الشمسية خارج الشبكة تتطلب قدرًا كبيرًا من تخزين البطاريات ، فهي أغلى بكثير من الأنظمة الشمسية المتصلة بالشبكة.

ما الذي يميز الطاقة الشمسية خارج الشبكة عن الطاقة الشمسية الموجودة على الشبكة؟

توفر أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة ميزة واحدة على أنظمة الطاقة الشمسية الأخرى: فهي لا تعتمد على الشبكة.

البطارية هي المكون المعني.

إذا تركت مسكنك متصلًا بالشبكة ، فلن تحتاج إلى بطارية أو وسيلة لتخزين الطاقة.

إذا فشل نظامك الشمسي في توليد ما يكفي من الكهرباء ، فسيقوم منزلك ببساطة بسحب الكهرباء من خطوط الطاقة التي كانت لا تزال متصلة بالنظام في ذلك الوقت.

في النهاية ، سيكون للنظام الذي تحدده علاقة بمتطلباتك أكثر من ارتباطه بأي شيء آخر.

حتى إذا اخترت العيش خارج الشبكة ، فستحتاج إلى مصدر طاقة ثالث (عادة ما يكون مولدًا) لتوليد الكهرباء خلال أيام الشتاء الملبدة بالغيوم.

ما هي التطبيقات المختلفة للطاقة الشمسية خارج الشبكة؟

تعد قابلية التوسع والنمطية ، والتي تشير إلى المستوى الذي يمكن أن يتم فيه فصل مكون نظام الطاقة الشمسية وإعادة تجميعه من أجل التنوع والمرونة في الاستخدام ، من أهم مزايا الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة المتجددة.

إنه فعال على جميع المستويات ، من الأجهزة الصغيرة مثل شواحن الهواتف الشمسية إلى الأنظمة الكبيرة القادرة على توفير الكهرباء لمصنع وما بعده.

فيما يلي بعض الأمثلة على تطبيقات الطاقة الشمسية خارج الشبكة التي يتم مواجهتها بشكل متكرر:

• شحن جهاز لوحي محمول أو شاحن هاتف

• تشغيل الأجهزة في عربة سكن متنقلة

• إنتاج الطاقة للبيوت الصغيرة

• توفير الكهرباء للمساكن الصغيرة الموفرة للطاقة

فيما يلي قائمة بالمواقف التي لا تكون فيها الأنظمة الشمسية خارج الشبكة منطقية حقًا: الأماكن التي يوجد فيها وصول بسيط إلى طاقة المرافق.

يشير مصطلح "المنزل" إلى ظرف يحاول فيه شخص ما إدارة منزل في ضاحية أو مدينة أو بلدة.

وفقًا لاقتصاديات الطاقة الشمسية في موقعك ، يمكنك توفير المزيد من المال بشكل ملحوظ عن طريق تثبيت نظام الألواح الشمسية المتصل بالشبكة أو الهجين بدلاً من نظام قائم بذاته ، أو حتى باستخدام طاقة الشبكة فقط.

ما نوع المعدات المطلوبة لنظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة؟

يتم توفير قائمة جرد لجميع المعدات اللازمة لنظام شمسي يعمل بكامل طاقته خارج الشبكة:

• تركيب الألواح الشمسية

• أجهزة التحكم في شحن الطاقة الشمسية

• محولات الطاقة الشمسية

• البطاريات الشمسية

• أنظمة التركيب والأرفف

كيفية حساب حجم النظام الشمسي خارج الشبكة

عندما يتعلق الأمر بإنشاء نظام شمسي خارج الشبكة ، فإن تحديد مقدار النظام الذي تحتاجه أمر بالغ الأهمية والمرحلة المبكرة التي يجب اتخاذها في أقرب وقت ممكن.

سيكون له تأثير على نوع المعدات التي تحتاجها ، وكمية العمالة المطلوبة للتركيب ، وبالطبع التكلفة الإجمالية للوظيفة.

يتم تحديد حجم التركيب الشمسي من خلال كمية الطاقة المطلوبة للنظام لإنتاجها.

هناك طريقتان مميزتان لتحديد الرقم المطلوب ، وكلاهما يعتمد على ما يلي:

• الاستخدام الحالي

• تقييم الحمل

اختيار الحجم المناسب للنظام الشمسي على أساس الاستهلاك

إذا كنت ترغب في الحفاظ على أسلوب حياتك الحالي أثناء الانتقال من الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة إلى الطاقة الشمسية خارج الشبكة ، فهذا هو خيارك.

يمكنك بسهولة تحديد استهلاكك للكهرباء بالكيلوواط / ساعة بالرجوع إلى فواتير الكهرباء الشهرية.

باستخدام هذه المعلومات ، يمكنك تحديد حجم النظام خارج الشبكة لهذا المقياس ، على الرغم من أنك قد ترغب في زيادة حجمه قليلاً - لنقل 10٪ أكبر - لحساب عدم كفاءة الطاقة الشمسية.

حساب حجم التركيب الشمسي بناءً على تقييم الحمل

البديل الثاني هو إجراء تقييم شامل للحمل لتحديد كمية الكهرباء التي ستحتاجها.

1. تحديد كمية الكهرباء المطلوبة بالكامل

ابدأ بإعداد قائمة بجميع المعدات التي تريد استخدامها ، بالإضافة إلى عدد الساعات التي تتوقع أن تقضيها في استخدام كل منها.

باستخدام هذه الطريقة ، يمكنك حساب استهلاك الطاقة لكل جهاز على حدة ، بالإضافة إلى إجمالي استخدام الطاقة على مدار اليوم.

ستمكنك معرفة عدد كيلووات الساعة التي ستستخدمها في اليوم من تحديد حجم مجموعة الألواح الشمسية ، وتخزين البطارية الشمسية الذي ستحتاج إليه.

2. احسب احتياجات التحميل الفوري

بصرف النظر عن ذلك ، ستحتاج إلى معرفة عدد الأجهزة التي ستتمكن من تشغيلها في نفس الوقت.

سيساعدك هذا في حساب متطلبات القوة الكهربائية الفورية الخاصة بك ، والتي ستحتاج إلى معرفتها لحجم العاكس بشكل مناسب (يقوم العاكس بتشغيل أحمال التيار المتردد).

3. حدد مقدار مساحة تخزين البطارية التي تحتاجها

بعد ذلك ، ستحتاج إلى تحديد مقدار تخزين الطاقة الذي تحتاجه.

هل تريد أن تكون قادرًا على تغطية استخدامك ليوم واحد ، أو تريد أن يكون لديك سعة احتياطية إضافية متاحة؟

بشكل عام ، عندما يتعلق الأمر بالنسخة الاحتياطية للبطارية الشمسية ، هناك قاعدة أنك تريد مساحة تخزين كافية تدوم من يومين إلى ثلاثة أيام على الأقل خلال أكثر أوقات السنة ازدحامًا لنظامك الشمسي.

4. أنشئ نظامًا بناءً على الرقم الذي تختاره في الخطوات من 1 إلى 3

إنها معلومات كافية بشكل عام لمصنعي المعدات الشمسية لتخصيص مجموعة كاملة خارج الشبكة لك ببساطة من خلال معرفة أحجام هذه المكونات الثلاثة الحاسمة: العاكس ، والألواح الشمسية ، وتخزين البطارية.

ما هي بالضبط البطارية غير المتصلة بالشبكة؟

قد تتخيل شيئًا مشابهًا لبطارية مركبة معدلة عندما تفكر في البطاريات الشمسية في البداية.

ومع ذلك ، فهي أكبر بكثير من بطارية السيارة المعتادة.

البطاريات خارج الشبكة ، والتي تُعرف غالبًا باسم البطاريات الشمسية ، هي في الأساس بطاريات دورة عميقة كبيرة جدًا.

وهي متوفرة بأحجام مختلفة.

بعضها قليل نسبيًا ، بينما البعض الآخر ضخم جدًا.

قبل شراء بطارية شمسية ، يجب عليك التأكد من أنها كبيرة بما يكفي لتحمل الحمل الذي تنوي تشغيله وأن لديها سعة كافية لتشغيل احتياجات منزلك الكهربائية بالكامل.

ثانيًا ، سترغب في التأكد من أنها ذات جودة عالية وستستمر لفترة طويلة.

يمكن أن تكون تكلفة البطاريات الشمسية باهظة للغاية ، ولا ترغب في شرائها بانتظام.

تتأثر تكلفة البطارية بنوع البطارية.

أصبحت تقنية البطاريات المعروفة باسم بطاريات الزجاج الماص (AGM) شائعة بشكل متزايد للأنظمة الشمسية خارج الشبكة نظرًا لمتطلبات الصيانة المنخفضة والراحة والقدرة على تحمل التكاليف مقارنةً ببطاريات الليثيوم.

الطاقة الشمسية خارج الشبكة لها عدد من الفوائد

من المتوقع أن يعتمد أكثر من 300000 منزل على مصادر الطاقة خارج الشبكة لتلبية احتياجاتهم من الطاقة.

فيما يلي بعض الأسباب التي تجعل بعض الناس يرغبون في العيش خارج الشبكة.

الاستقلال عن شبكة الكهرباء

هذا هو السبب الرئيسي وراء جذب أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة للأشخاص الذين يقيمون في مواقع معرضة لانقطاع التيار الكهربائي.

عندما تكون متصلاً بالشبكة ، عليك الاعتماد على مصدر خارجي لجميع متطلبات ومتطلبات الطاقة: شركة المرافق.

عندما تنخفض الشبكة الكهربائية ، تنخفض أيضًا إمدادات الطاقة.

كما يمكن لأولئك الذين عانوا من انقطاع التيار الكهربائي أن يؤكدوا ، فإنك فقط عندما تواجه انقطاع التيار الكهربائي وانقطاع التيار الكهربائي ، ستدرك مدى اعتمادك على النمو.

إنه جيد للبيئة

يوفر العيش خارج الشبكة أيضًا ميزة إضافية تتمثل في تقليل انبعاثات الكربون.

نظرًا لأن الجزء الأكبر من الكهرباء الموزعة عبر الشبكة يتم إنشاؤه عن طريق حرق الوقود الأحفوري ، فإن إنتاج الكهرباء باستخدام الموارد المتجددة (الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية) يمكن أن يساعدك على تقليل بصمتك الكربونية بشكل كبير.

يشجع الناس على تبني أسلوب حياة صديق للبيئة

من الصعب تتبع عادات استخدام الطاقة الخاصة بك عندما تكون متصلاً بالشبكة - فأنت تستخدم الكهرباء ، وتدفع فاتورة عند وصولها ، لذا فهذه هي نهاية استهلاك الطاقة.

يفصلك عن كل من مصدر الكهرباء والموقع الذي تستخدم فيه.

عندما تعيش خارج الشبكة ، يتغير منظورك للكهرباء بشكل كبير ، وستصبح أكثر قدرة على الحيلة.

لمنع نفاد الكهرباء ، حافظ على فحص دقيق لإنتاج الطاقة حتى أثناء إعادة تقييم وتبرير استهلاكك للطاقة.

غالبًا ما يكون الخيار الوحيد القابل للتطبيق.

عندما تسعى إلى تشغيل هيكل في مكان بعيد ، مثل كوخ في أعماق الغابة ، فهناك احتمال كبير بأنك لن تكون قادرًا على الاتصال بشبكة كهرباء.

عندما تتصل بشركة المرافق للحصول على اتصال ، سيتم إخبارك بالتأكيد أنك خارج منطقة خدمتهم.

بدلاً من ذلك ، قد يضعون الخطوط التي تربطك بالشبكة نيابة عنك - ولكن بتكلفة باهظة فقط.

نتيجة لذلك ، سيتعين عليك إنشاء الكهرباء الخاصة بك.

يمكن استخدام مولد احتياطي ، لكن الوقود مكلف ، ومصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الكهرومائية والرياح ليست متاحة بسهولة في معظم الأماكن.

ونتيجة لذلك ، فإن الطاقة الشمسية هي الخيار الوحيد القابل للتطبيق لتوليد الطاقة خارج الشبكة.

من ناحية أخرى ، للكهرباء الشمسية عدة عيوب.

على الرغم من أن الطاقة الشمسية توفر العديد من المزايا المهمة ، إلا أن الغالبية العظمى من الأفراد يختارون البقاء على اتصال بالشبكة على الرغم من قيامهم بتركيب الطاقة الشمسية على أسطح منازلهم لأسباب متنوعة.

التحديات مع الطاقة خارج الشبكة

فيما يلي بعض أهم التحديات المرتبطة بالعيش خارج الشبكة مع متطلبات الطاقة:

قد يكون العيش خارج نطاق الشبكة مخالفًا للقانون في مكان إقامتك

ومع ذلك ، في حين أن تركيب الألواح الشمسية وتوليد الكهرباء للفرد أصبح شائعًا بشكل متزايد في مختلف الدول ، فقد جعل فصله تمامًا عن الشبكة أمرًا غير قانوني.

تنتشر مثل هذه القيود القانونية على الخروج من الشبكة في المناطق الحضرية أكثر منها في المناطق الريفية ، وغالبًا ما تكون أكثر صرامة في المناطق الريفية.

أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة باهظة الثمن

يعد تركيب نظام الألواح الشمسية الذي يمكنه تلبية جميع متطلبات الطاقة في المنزل أمرًا مكلفًا للغاية.

إذا قارنته بنظام شمسي مرتبط بالشبكة ، فإن النظام الشمسي خارج الشبكة يتطلب ألواحًا أكبر ، ومحولًا عالي السعة للجهد ، وكمية كبيرة من تخزين البطارية الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لعدم وجود شبكة طاقة يمكن الاعتماد عليها ، ستحتاج إلى الاستثمار في مولد احتياطي يعمل بالغاز أو حتى الديزل ، والذي سيكون مكلفًا للغاية للصيانة.

يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة الحاجة الملحة إلى إصلاح العيوب في النظام خارج الشبكة نظرًا لأن المولدات لا يمكن الاعتماد عليها لفترة طويلة.

الطاقة الشمسية خارج الشبكة مهمة تستغرق وقتًا طويلاً

إن اتخاذ قرار بالالتزام بإنتاج طاقة كافية لتغطية جميع متطلبات أسرتك هو مهمة صعبة وتستغرق وقتًا طويلاً.

من الضروري أن يكون لديك فهم متعمق معقول لكيفية عمل الكهرباء.

بالنظر إلى أن توليد الكهرباء هو علم دقيق ، فسيتعين على المرء تكريس وقت طويل لتقدير الكمية المحددة من الطاقة التي ستكون مطلوبة اعتمادًا على أنماط استهلاك الطاقة الخاصة بك.

سيكون من الضروري تخصيص بعض الوقت للتأكد من أنك تهدر أقل قدر ممكن من الكهرباء.

علاوة على ذلك ، نظرًا لأن توليد الطاقة قد يكون غير موثوق به ، فستحتاج إلى مراقبة مصدر الطاقة الخاص بك في جميع الأوقات.

يجب أيضًا أن تكون على دراية بالمعدات المستخدمة لتوليد الكهرباء وأن تكون مختصًا في إصلاح أي أخطاء قد تحدث.

هناك خيارات أفضل للطاقة الاحتياطية مما هو متاح حاليًا

السبب الأكثر أهمية الذي يجعل الانتقال خارج الشبكة هو الخيار الأفضل بالنسبة لك هو أن هناك خيارًا أفضل.

يعد تثبيت نظام شمسي متصل بالشبكة مع بطارية احتياطية هو الحل الأسرع والأكثر فعالية من حيث التكلفة لحماية نفسه من انقطاع التيار الكهربائي مع توفير المال على فواتير الكهرباء وحماية البيئة في نفس الوقت.

النظام الشمسي الهجين هو مصطلح آخر يستخدم لوصف هذا النوع من الإعداد.

هذه الأنظمة "الهجينة" ، التي تستخدم حلول البطاريات ، أقل تكلفة من الأنظمة خارج الشبكة وهي أيضًا مؤهلة للحصول على إعانات حكومية.

تتطلب الطاقة الشمسية خارج الشبكة تغييرات كبيرة في طريقة حياة المرء

إذا تحدثت إلى أي شخص لديه نظام شمسي خارج الشبكة ، فسيخبرك جميعًا بنفس الشيء: اعتمادًا على الطاقة خارج الشبكة ، يجبرك على إعادة النظر بشكل أساسي في علاقتك بالطاقة وأسلوب حياتك.

نظرًا لارتفاع تكلفة الطاقة الشمسية خارج الشبكة ، فإن أصحاب المنازل ملزمون بتركيب أنظمة صغيرة جدًا.

يمكن أن يؤدي الطقس العاصف إلى تقليل كمية الطاقة المتاحة بشكل كبير: يمكن أن يؤدي اليوم الملبد بالغيوم إلى انخفاض في خرج الطاقة بنسبة تصل إلى 50٪ أو أكثر.

عدم القدرة على توليد المزيد من الطاقة يتركك محاصرًا.

سيتعين على المرء إما الانتظار حتى تشرق الشمس مرة أخرى أو استخدام مولد ديزل احتياطي لتوفير الطاقة حتى تعود الشمس (إذا كان لديك واحد).

الخيار الأول غير مريح للغاية ، بينما الخيار الثاني مكلف للغاية.

يمكن أن يكون لهذه القيود تأثير على كل جانب من جوانب الحياة.

على سبيل المثال ، تزعم العديد من المنازل خارج الشبكة أن ضرورة الحفاظ على الكهرباء تستلزم الحفاظ على المياه لأن مضخات المياه تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة ؛ يؤدي هذا إلى أمطار أقصر وتقليل احمرار الوجه.

لا يمكن استخدام تكييف الهواء ، الذي يستهلك الكثير من الطاقة ، إلا لفترات قصيرة ، إن أمكن ذلك على الإطلاق.

هل نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة هو الخيار الأفضل بالنسبة لك؟

عندما يكون من الصعب (أو المستحيل) الاتصال بالشبكة ، فإن الطاقة الشمسية خارج الشبكة هي إلى حد بعيد مصدر الطاقة الأكثر ملاءمة للاستخدام.

تخيل متعصبًا للتخييم يتخلى عن الطاقة الشمسية مفضلاً مولدًا كبيرًا وصاخبًا ويتطلب وقودًا باهظ الثمن.

من الصعب تخيل مثل هذا الشخص.

كما أنه في كثير من الأحيان هو البديل الأكثر فعالية من حيث التكلفة للأشخاص الذين يكرسون أنفسهم لعيش بصمة منخفضة الكربون ونمط حياة واعي بالبيئة.

بالإضافة إلى كونها أكثر تكلفة ، فإن مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الرياح والطاقة المائية تتطلب توافر موارد الرياح والمياه المستقرة.

بالنسبة لأولئك الذين هم أصحاب منازل عاديين الذين يعيشون في مدينة أو بلدة أو بالقرب منها ، فإن العيش خارج الشبكة ربما لا يكون خيارًا تقريبًا.

وذلك لأن أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة للمنازل باهظة الثمن ، ونتيجة لذلك ، نادرًا ما توفر أي مدخرات على طاقة المرافق التقليدية.

بصرف النظر عن ذلك ، وبسبب التكلفة الباهظة للطاقة الشمسية خارج الشبكة ، يضطر أصحاب المنازل إلى بناء أنظمة متواضعة ، والكهرباء الضئيلة التي ينتجونها تجبرهم على تقديم تنازلات كبيرة في أسلوب الحياة مقابل الطاقة المحدودة التي يقدمونها.

إذا كنت مهتمًا بشكل أكبر بالمدخرات المالية ، فيجب أن تنظر إلى أنظمة الطاقة الشمسية المتصلة بالشبكة.

نظرًا لأنها الطريقة الأكثر تكلفة للحصول على الطاقة الشمسية ، فيمكنها تحقيق وفورات تبلغ حوالي 100000 دولار أو أكثر ، اعتمادًا على الولاية.

علاوة على ذلك ، يضمن لك الاتصال بالشبكة إمكانية الوصول المنتظم إلى كل الكهرباء التي تحتاجها.

نظرة عامة على كيفية عمل نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة

يستفيد النظام الشمسي خارج الشبكة من تخزين البطاريات والألواح الشمسية وغيرها من المعدات المساعدة لتوفير الكهرباء إلى مكان غير متصل بالشبكة الكهربائية.

يمكن استخدامه لمجموعة متنوعة من الأشياء ، بما في ذلك تشغيل المخيمات ، و RVs ، والقوارب ، والكبائن المعزولة ، وحتى المنازل العائلية.

قبل شراء نظام خارج الشبكة ، ستحتاج إلى تحديد حجم النظام الذي تحتاجه.

هناك طريقتان لمعرفة ذلك: إما من خلال النظر إلى استهلاكك الحالي للكهرباء أو عن طريق إجراء تقييم شامل للحمل لمعداتك الكهربائية.

إذا كنت تبحث عن طريقة أكثر اقتصادا لاستخدام الطاقة الشمسية ، يمكن أن يكون النظام الشمسي المتصل بالشبكة خيارًا جيدًا لك.