EN
ما هي بطارية المنزل وكيف تعمل؟
يُخزن نظام بطارية المنزل الكهرباء لاستخدامها لاحقًا — وعادةً ما يستخدم تقنية الليثيوم أيون، وهي نفس الكيمياء المثبتة المستخدمة في المركبات الكهربائية. وتُشحن هذه البطارية من الألواح الشمسية أو الشبكة الكهربائية، ثم تفرغ شحنها أثناء انقطاع التيار أو فترات ذروة الطلب المرتفعة التكلفة. وتشمل المكونات الرئيسية:
- خلايا البطارية ، التي تخزن الكهرباء التيار المستمر (DC)
- العاكسات ، تقوم بتحويل التيار المستمر (DC) إلى تيار متردد (AC) لتغذية الأجهزة المنزلية
- أنظمة إدارة البطارية (BMS) ، لمراقبة الأداء ودرجة الحرارة والسلامة
- برمجيات إدارة الطاقة ، لتحسين الاستخدام من خلال تطبيقات هاتفية سهلة الاستخدام
تعمل الألواح الشمسية بأفضل شكلٍ ممكن عند توصيلها بالبطاريات، لأن أي طاقة زائدة تُولَّد خلال الأيام المشمسة تُخزَّن للاستخدام ليلاً أو في الأيام الغائمة الرمادية التي لا يظهر فيها أثر للشمس. أما أنظمة البطاريات المستقلة فهي تعمل بشكلٍ مختلف. فهذه الأنظمة تستمد الكهرباء أساسًا من الشبكة العامة ليلاً عندما تنخفض أسعار التعرفة بشكلٍ كبير، ثم تُطلق تلك الطاقة المخزَّنة مرةً أخرى أثناء النهار حين يبدأ الجميع باستخدام مكيفات الهواء وأجهزة الإضاءة، مما يؤدي إلى ارتفاع أسعار الخدمات الكهربائية. وما يميِّز هذه الموديلات الجديدة حقًّا هو سرعة استجابتها أثناء انقطاع التيار الكهربائي. فمعظمها يعاود العمل فور وقوع الانقطاع تقريبًا، وبسرعةٍ أكبر بكثير من المولدات التقليدية العاملة بالغاز. علاوةً على ذلك، فإنها تعمل بصمتٍ تامٍّ دون إنتاج أي انبعاثات. وعند ربط هذه الأنظمة مع أجهزة المنزل الذكي مثل أجهزة التحكم في درجة الحرارة والغسالات، يمكن لأصحاب المنازل جدولة تشغيل أجهزة معينة وفقًا لفعالية التكلفة. ووفقًا لأبحاثٍ حديثة نشرتها شركات التوزيع الكهربائي المختلفة في ولاياتٍ متعددة العام الماضي، أفاد بعض المستخدمين بأنهم حققوا وفورات تتراوح بين عشرين بالمئة وأربعين بالمئة في فواتير الكهرباء السنوية.
المزايا الرئيسية لتثبيت بطارية منزلية
مرونة الطاقة أثناء انقطاع الشبكة الكهربائية
توفر البطاريات المنزلية طاقة احتياطية شبه فورية أثناء الانقطاعات، مما يحافظ على تشغيل الأحمال الحرجة - بما في ذلك الثلاجات، والأجهزة الطبية، والإضاءة، ونُظم الاتصالات - دون الحاجة إلى تدخل يدوي. وعلى عكس المولدات التي تعتمد على الوقود، تعمل هذه البطاريات بهدوء، وتقلل من مخاطر التلف خلال فترات الانقطاع الطويلة، ولا تحتاج إلى صيانة أو إعادة تزود بالوقود. ويضمن الانتقال التلقائي استمرارية سلسة للأنظمة الحرجة من حيث السلامة.
تعظيم استهلاك الطاقة الشمسية الذاتي وتقليل فواتير المرافق
يُعدّ تخزين الطاقة الشمسية الزائدة بدلاً من إرجاعها إلى الشبكة الكهربائية وسيلة لزيادة الاستهلاك الذاتي بنسبة تتراوح بين النصف إلى أربع خامس، ما يعني اعتماد الأشخاص بشكل أقل على مصادر الكهرباء الخارجية. وبجمع هذا الأسلوب مع خطط التسعير المرتبطة بالوقت التي تقدمها العديد من شركات المرافق اليوم، يمكن للمالكين تحقيق وفورات كبيرة في المال أيضًا. فعن طريق استخدام الطاقة المخزنة عند ارتفاع الأسعار خلال ساعات الذروة (والتي قد تكون أعلى بنسبة 40% أو حتى 60% من المعتاد)، قد يتمكن الأفراد من تقليل فواتير الكهرباء السنوية لديهم بأي مكان من عدة مئات إلى ما يقارب ألفي دولار أمريكي. وبالطبع، ستتفاوت الوفورات الفعلية حسب المنطقة التي يعيش فيها الشخص ومقدار الطاقة التي يستخدمها عادةً كل شهر.
دعم استقرار الشبكة وتيسير الأمثل الزمني لاستخدام الكهرباء
عندما تتحد أنظمة البطاريات المنزلية في ما يُعرف ببرنامج المصنع الكهربائي الافتراضي، فإنها تسهم في تقليل الضغط على شبكة الكهرباء عندما يكون الطلب في أعلى مستوياته. وفي الواقع، تقوم هذه المصارف البطارية المجمعة باستبدال الحاجة إلى محطات الوقود الأحفوري التقليدية التي تُستخدم خلال أوقات الذروة هذه. والنتيجة؟ انبعاثات كربونية أقل في المنطقة، إضافة إلى مكافآت نقدية للمشاركين. وهناك فائدة إضافية أيضاً: يتم الشحن الذكي عندما تكون هناك طاقة شمسية أو رياحية إضافية متاحة. ويساعد هذا التوقيت في موازنة العرض الكهربائي الكلي عبر شبكات شركات المرافق المختلفة.
أفضل خيارات بطاريات المنازل المتوفرة في السوق اليوم
تسيطر تقنية الليثيوم أيون على أكثر من 95٪ من التركيبات السكنية الجديدة بسبب كثافتها الطاقية الفائقة، وطول عمر الدورة، وانخفاض منحنى التكلفة (Illinois Renew، 2023). ويعتمد اختيار النظام المناسب على السعة، ومرونة التكامل، والقابلية للتوسيع، والدعم على المدى الطويل.
Tesla Powerwall 3 مقابل Generac PWRcell: السعة والتكامل
تأتي Tesla Powerwall 3 مع حوالي 13.5 كيلوواط ساعة من سعة التخزين القابلة للاستخدام، وتشمل عاكسًا شمسيًا مدمجًا يقوم بتحويل التيار المستمر إلى تيار متناوب داخل وحدة واحدة، مع توفير طاقة احتياطية للمنازل بالكامل. ويُعد المظهر الأنيق مثاليًا للأشخاص الذين ي 설치ون أنظمة شمسية جديدة لأنه يقلل من الإجراءات الورقية أثناء التركيب. من ناحية أخرى، تتبع Generac's PWRcell نهجًا مختلفًا من خلال إعدادها الوحداتي وتعمل بشكل فوري مع المولدات المثبتة مسبقًا في المنزل. يمكن لأصحاب المنازل البدء بنظام صغير ثم إضافة وحدات إضافية تدريجيًا حسب الحاجة. وتتناغم هذه المنظومة بشكل جيد مع أي معدات احتياطية موجودة بالفعل، مما يفسر سبب اختيار العديد من الأشخاص لها عند ترقية الأنظمة القديمة بدلاً من البدء من الصفر.
LG Energy Solution RESU وبطارية Enphase IQ: قابلية التوسع والضمان
تأتي سلسلة LG RESU مع وحدات بطاريات قابلة للتراص تتراوح سعتها من 10 إلى 18 كيلوواط ساعة لكل منها، ومدعومة بضمان قوي لمدة 15 عامًا يتميز في السوق. يمكن توسيع هذه الوحدات بسهولة من خلال تركيب يدوم مبدأ التوصيل والتشغيل، مما يجعلها مثالية للحصول على السعة المناسبة الآن مع إمكانية التوسّع لاحقًا. من ناحية أخرى، تسمح بطارية Enphase IQ للعملاء بزيادة سعة التخزين على خطوات صغيرة بحجم 3.36 كيلوواط ساعة في كل مرة، وهو ما يناسب الأشخاص الذين يرغبون في الترقية تدريجيًا دون تحمل تكلفة كبيرة دفعة واحدة. تقدم كلتا المنظومتين مراقبة عن بُعد وخصائص إدارة الطاقة الذكية، لكن هناك بعض الاختلافات الرئيسية التي تجدر الإشارة إليها. تفتخر LG بسرعة تركيب هذه الوحدات، والتي قد تستغرق أحيانًا أقل من عشر دقائق لكل وحدة. في المقابل، تستفيد Enphase من شبكتها الحالية من العاكسات الدقيقة لضبط الأداء عبر النظام بأكمله حتى على مستوى المكونات الفردية.
العوامل الحرجة التي يجب مراعاتها قبل شراء بطارية منزلية
تحديد حجم النظام بناءً على استهلاك الطاقة وإنتاج الطاقة الشمسية
يبدأ اختيار الحجم المناسب لنظام تخزين الطاقة الشمسية بالنظر إلى رقمين رئيسيين: كمية الكهرباء التي تستهلكها المنزل عادةً كل يوم، وكمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية فعليًا. قم بمراجعة فواتير الكهرباء الخاصة بالسنة الماضية أو نحو ذلك لتحديد مستويات الاستهلاك المعتادة، حيث يستهلك معظم المنازل الأمريكية ما بين 10 إلى 15 كيلوواط ساعة يوميًا. بعد ذلك، تحقق من لوحة مراقبة أداء الألواح الشمسية لمعرفة كيف يتغير الإنتاج عبر الفصول المختلفة. وعند التفكير في انقطاع التيار الكهربائي، ركّز على تشغيل الأساسيات مثل الثلاجة، والإضاءة، واتصال الإنترنت، وربما مضخة المياه في القبو، والتي تحتاج عمومًا إلى حوالي 3 إلى 5 كيلوواط ساعة يوميًا. يجب أن تكون البطارية المثالية قادرة على تغطية احتياجات يوم كامل على الأقل، ويفضل يومين من هذه الاحتياجات الأساسية. إن اختيار بطارية صغيرة جدًا يعني العودة للاعتماد على الشبكة الكهربائية قبل الأوان، في حين أن المبالغة في السعة تضيف تكلفة غير ضرورية في البداية وتجعل عائد الاستثمار يستغرق وقتًا أطول ليتحقق.
متطلبات التركيب، والحوافز، وجدول استرداد التكلفة
يتطلب تركيب هذا النظام مساحة مناسبة إما من الداخل أو الخارج، مع تدفق هواء مناسب، ولوحات كهربائية متوافقة، ويجب أن يتم التركيب بواسطة شخص يعرف ما يفعله. ولا تنسَ أيضًا الجانب المالي. تقدم الحكومة الفيدرالية ما يُعرف بائتمان الاستثمار الضريبي الذي يغطي 30 بالمئة من تكلفة التركيب بالكامل، حتى لو كانت البطاريات فقط. ولا يوجد حد أقصى لهذا الائتمان حتى عام 2032. كما تقدم الولايات أحيانًا عروضها الخاصة. فعلى سبيل المثال، لدى كاليفورنيا برنامج SGIP الذي يمنح نقدًا إضافيًا مقابل توليد الطاقة الخاصة بك. كم يستغرق استرداد الاستثمار؟ يشهد معظم الأشخاص عائدات بين خمس إلى عشر سنوات وفقًا لعدة عوامل. فأسعار الكهرباء المحلية مهمة جدًا، وكذلك قواعد القياس الصافي التي يتم فيها احتساب الطاقة الزائدة وإعادتها إلى حسابك. يمكن أن تؤدي انقطاعات التيار المتكررة في الواقع إلى تقليل فترة الاسترداد، لأن الناس يعتمدون أكثر على أنظمتهم الخاصة أثناء الانقطاعات. كما أن الجدولة الذكية لأوقات تشغيل الأجهزة وفقًا لأسعار الوقت المستخدم تحدث فرقًا أيضًا. الأمر لا يتعلق فقط بتكلفة المعدات الأولية.
مستقبل اعتماد بطاريات المنازل والإدارة الذكية للطاقة
يتسارع اعتماد بطاريات المنازل على نطاق واسع، مدفوعًا بانخفاض حاد في التكاليف — حيث انخفضت أسعار أنظمة الليثيوم أيون بنسبة 40٪ منذ عام 2021 — وتكامل أوثق مع منصات الطاقة الذكية. ويُتوقع محللو الصناعة أن تتضاعف تركيبات التخزين السكنية العالمية ثلاث مرات بحلول عام 2030. ويرتكز هذا النمو على إدارة طاقة أكثر ذكاءً وتكيفًا، بما في ذلك:
- التنبؤ القائم على الذكاء الاصطناعي ، الذي يُعدّل ديناميكيًا دورات الشحن/التفريغ بناءً على تنبؤات الطقس، واستخدامات الماضي، وإشارات الشبكة في الوقت الفعلي
- التنسيق بين الأجهزة الممكنة بالإنترنت (IoT) ، الذي يزامن الأجهزة الذكية مع قمم الطاقة الشمسية وتوفر البطارية
- أتمتة وقت الاستخدام ، التي تنفذ تحويل الأحمال تلقائيًا بالكامل لتعظيم توفير الفواتير
في الوقت الحاضر، لم يعد دعم الشبكة مجرد ميزة إضافية، بل أصبح أمرًا تأتي به معظم الأنظمة بشكل أساسي. فهذه الأنظمة تقوم بإدارة أمور مثل تنظيم التردد واستجابة الطلب، والتي يمكن أن توفر للمنشآت حوالي 740,000 دولار أمريكي سنويًا من خسائر انقطاع التيار الكهربائي وفقًا لبحث أجرته مؤسسة بونيمون عام 2023. كما أن النهج القائم على التصميم الوحداتي يُعد منطقيًا أيضًا لأصحاب المنازل، حيث يمكنهم البدء بنظام متواضع مثل نظام سعة 5 كيلووات ساعة، ثم توسيع نظامهم مع تغير احتياجاتهم من الطاقة بمرور الوقت. ولكن ما هو مثير حقًا هو التطور المستجد في معايير الشحن ثنائي الاتجاه. ففي المستقبل القريب، لن تقوم حزم البطاريات المنزلية بتخزين الكهرباء فحسب، بل قد تتمكن من تشغيل المركبات الكهربائية (EV) عندما لا تكون هناك أي اتصال بالشبكة. ويتيح هذا التطور إمكانية إنشاء شبكات صغيرة مرنة على مستوى الحي السكني، إلى جانب تسهيل دمج مصادر الطاقة المتجددة بشكل أكبر في الحياة اليومية.
الأسئلة الشائعة
ما هو نظام البطارية المنزلية؟
يُخزن نظام البطارية المنزلية الكهرباء لاستخدامها لاحقًا، وغالبًا ما يستخدم تقنية الليثيوم أيون. ويتم شحنه عبر الألواح الشمسية أو الشبكة الكهربائية، ثم يفرغ شحنته عند الحاجة، مثل فترات انقطاع التيار أو فترات ذروة الطلب ذات التكلفة العالية.
كيف تختلف بطارية المنزل عن المولد؟
على عكس المولدات، توفر البطاريات المنزلية طاقة هادئة وخالية من الانبعاثات ويمكنها التشغيل بسرعة خلال انقطاع التيار الكهربائي. ولا تحتاج إلى وقود أو تدخل يدوي أو صيانة.
ما الفوائد التي تقدمها أنظمة البطاريات المنزلية؟
توفر أنظمة البطاريات المنزلية طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار، وتقلل الاعتماد على الكهرباء من الشبكة، وتساعد في استقرار الشبكة، وتمكن أصحاب المنازل من تعظيم استهلاك الطاقة الشمسية الذاتية.
ما العوامل التي يجب أن أضعها في الاعتبار عند شراء بطارية منزلية؟
فكر في استهلاك الطاقة، وإنتاج الألواح الشمسية، ومساحة التركيب، والتوافق، والحافز مثل الائتمانات الضريبية، وأطر الزمن اللازمة لاسترداد التكلفة.
