كيف تُقلل بطارية تخزين الطاقة الشمسية من تكاليف الكهرباء؟

المضاربة حسب وقت الاستخدام: تخزين الطاقة الشمسية لفترات الأسعار المرتفعة

كيف يحوّل نموذج المضاربة في استهلاك الطاقة إنتاج الطاقة الشمسية من ساعات القيمة المنخفضة إلى ساعات القيمة العالية

تجعل فكرة المضاربة حسب وقت الاستخدام (TOU) تركيبات الطاقة الشمسية أكثر جدوى اقتصادياً من خلال تخزين الطاقة الشمسية الزائدة التي تُولَّد في منتصف النهار في بطاريات، ثم استخدامها لاحقاً عندما ترتفع أسعار الكهرباء في المساء، وعادة بين الساعة 4 و9 مساءً. إن معظم الألواح الشمسية تولد أقصى إنتاج لها بالضبط عندما تكون أسعار TOU في أدنى مستوياتها، وقد تكلف نصف أو ثلاثة أرباع السعر الذي تبلغه الكهرباء خلال ساعات الذروة هذه في فترة ما بعد الظهر المتأخرة في أماكن مثل كاليفورنيا. وعندما لا يوجد نظام بطارية احتياطي، يتم بيع كل تلك الطاقة الزائدة النهارية إلى الشبكة العامة بثمن بخس. ولكن باستخدام حلول تخزين مناسبة، يمكن للمالكين فعلياً تخزين هذه الكهرباء الرخيصة النهارية واستخدامها بدلاً من دفع مبالغ باهظة مقابل كهرباء الشبكة عندما تقفز الأسعار إلى ضعف أو حتى ثلاثة أضعاف المستويات العادية. ويحوّل هذا الأسلوب ما كان سيضيع من ضوء شمسي إلى وفورات فعلية في التكاليف خلال ساعات الذروة. تشير الأبحاث إلى أن الأشخاص الذين يجمعون بين الطاقة الشمسية والتخزين يشهدون انخفاضاً في فواتيرهم بنسبة تتراوح بين 10 و15 بالمئة مقارنة بأولئك الذين يستخدمون الألواح الشمسية فقط. وبشكل أساسي، تعمل هذه البطاريات كأدوات ذكية لتوفير المال، حيث تنقل استهلاك الطاقة من الفترات التي تكون فيها قيمتها ضئيلة جداً إلى الأوقات التي يكون فيها كل كيلوواط ساعة مهمًا، كما تساعد على تقليل الاعتماد على الشبكة الكهربائية الرئيسية.

توفير حقيقي في تعرفة الاستخدام: زيادة أسعار الذروة بنسبة 5.5٪ من شركة PG&E واستراتيجية تجنبها

عندما رفعت شركة باسيفيك جاز آند إليكتريك أسعارها في أوقات الذروة بنسبة 5.5٪ في عام 2023، أصبحت مقاصة الوقت المستخدم (TOU) أكثر جاذبية بالنسبة للأشخاص في منطقتها الخدمية. فقد تجاوز سعر الكهرباء في أوقات الذروة الصيفية الآن 0.45 دولار لكل كيلوواط ساعة، بينما تنخفض الأسعار في الأوقات غير الذروة إلى حوالي 0.15 دولار. ويجد أصحاب المنازل الذين قاموا بتثبيت بطاريات تخزين تعمل بالطاقة الشمسية أن بإمكانهم توفير المال من خلال إطلاق الكهرباء المخزنة بين الساعة 4 عصرًا و9 مساءً كل يوم. ويساعدهم هذا التوقيت على تجنب تلك الأسعار المرتفعة التي تحدث بالضبط عندما يستخدم معظم الناس مكيفات الهواء والأجهزة الأخرى بعد انتهاء دوام العمل. ومن خلال النظر إلى الأرقام الفعلية، فإن المنازل المزودة بنظام بطارية سعة 10 كيلوواط ساعة تقلل عادةً من استهلاكها للشبكة بنسبة تتراوح بين 80 و90 بالمئة خلال ساعات الذروة، إذا كانت تقع في منزل نموذجي مساحته 2000 قدم مربع. وهذا يعني توفيرًا يتراوح بين 220 و350 دولارًا شهريًا خلال أشهر الطقس الحار. وتُظهر الحسابات نتائج جيدة بشكل خاص مع خطط الأسعار الحالية لشركة PG&E، لأن هذه الخطط تضيف رسومًا إضافية فوق تسعير TOU العادي. وعندما يستبدل أصحاب المنازل الطاقة الغالية من الشبكة بطاقة التخزين الخاصة بهم خلال فترات الذروة المزدحمة تلك، فإن ما يبدو وكأنه زيادة أخرى في الأسعار يصبح شيئًا يمكنهم الاستفادة منه ماليًا في النهاية.

عندما يفشل التحكيم: تآكل معدل تصدير الشبكة في ظل نظام NEM 3

إن نظام القياس الصافي للطاقة الجديد الإصدار 3.0 الذي أطلقته كاليفورنيا في عام 2023 قد أربك بالفعل الطريقة التي اعتاد الناس من خلالها الاستفادة من تعريفة استخدام الكهرباء حسب الوقت. كان مالكو الألواح الشمسية يحصلون سابقًا على نحو 30 سنتًا لكل كيلوواط ساعة مقابل الطاقة الزائدة، ولكن الآن أصبحوا يحصلون فقط على حوالي 8 سنتات خلال فترات الذروة ذات التكلفة العالية هذه. إن هذا الخفض الكبير في الدفع يمحو عمليًا أي عائد مالي يتم تحقيقه من إرسال الكهرباء الإضافية إلى الشبكة. إذًا ما الذي تبقى؟ يحتاج الناس الآن إلى تخزين طاقتهم الشمسية الخاصة إذا أرادوا توفير المال. تتغير المعادلة عندما ينخفض السعر الذي نحصل عليه مقابل الطاقة المصدرة إلى ما هو أقل من تكلفة شراء الكهرباء ليلاً. فجأة، يصبح من المنطقي أكثر تخزين طاقة الطاقة الشمسية لاستخدامها لاحقًا بدلًا من محاولة بيعها. مع نظام NEM 3 هذا، لم تعد البطاريات المنزلية تُعد وسيلة لتحقيق الربح بقدر ما هي وسيلة لتفادي التكاليف. سيضطر معظم الأشخاص إلى تركيب أنظمة بطاريات أكبر قادرة على تلبية جميع احتياجاتهم في المساء، حيث أن حتى الكميات الصغيرة من الطاقة المصدرة لم تعد تحقق دخلًا يُذكر في الوقت الحالي.

تعظيم الاستهلاك الذاتي للحد من الاعتماد على الشبكة والفاتورة الشهرية

زيادة الاستهلاك الذاتي من 30% إلى 80% باستخدام بطارية تخزين الطاقة الشمسية

الأنظمة الشمسية بدون أي نوع من التخزين تُدير عادةً ما بين 25 إلى 40 بالمئة فقط من الاستهلاك الذاتي، لأن الناس يميلون إلى توليد الطاقة في أوقات لا يستخدمون فيها الكهرباء فعليًا. ولكن عندما يقوم أصحاب المنازل بتركيب بطارية شمسية، يمكنهم تخزين كل طاقة الشمس الزائدة خلال النهار واستخدامها لاحقًا في الليل عندما يرتفع الطلب. وهذا يرفع معدلات الاستهلاك الذاتي بشكل كبير لتصل إلى ما بين 60 وحتى 90 بالمئة وفقًا لإرشادات استهلاك الطاقة الشمسية المنشورة العام الماضي. ما المقصود عمليًا بذلك؟ يعني ذلك اعتمادًا أقل على الشبكة الكهربائية خلال الساعات الذروة المرتفعة التكلفة مثل الفترة من الرابعة حتى التاسعة مساءً، والتي قد تصل في أماكن مثل كاليفورنيا إلى ما يقارب نصف دولار لكل كيلوواط ساعة. وتُظهر دراسات أجراها خبراء اقتصاد الطاقة أن كل كيلوواط ساعة تُستهلك مباشرة من النظام الخاص تساوي من ثلاث إلى ست مرات أكثر من بيعها للشركة المرفقة من خلال ترتيبات القياس الصافي الحالية.

دراسة حالة: مالك منزل في كاليفورنيا يوفر 1,240 دولارًا سنويًا باستخدام نظام الطاقة الشمسية مع تخزين البطاريات

لاحظ شخص يعيش في شمال كاليفورنيا ارتفاع استهلاك طاقة منزله من حوالي 35٪ إلى ما يقارب 82٪ بعد تركيب بطاريات بالتزامن مع الألواح الشمسية الموجودة مسبقًا. كما أصبح الاعتماد على الشبكة الكهربائية أقل بكثير الآن، حيث انخفض الاعتماد عليها بنسبة تقارب 60٪. وهذا يعني عدم دفع رسوم استخدام الطاقة في أوقات الذروة المكلفة أو التعامل مع الأسعار المرتفعة جدًا في فترات الذروة. خلال موجة الحر الكبيرة في عام 2024، عندما بدأت شركة PG&E بفرض أسعار طوارئ بلغت تقريبًا نصف الدولار لكل كيلوواط ساعة، حصل هذا الأسرة على 89٪ من كهربائها مباشرة من نظام التخزين الخاص بهم. ويوفر لهم هذا النظام بالكامل حوالي 1,240 دولارًا سنويًا في الوقت الحالي، وهو أمر منطقي لأن البطاريات لا تزال تُسدد تكلفتها في أقل من سبع سنوات رغم أن القواعد الجديدة NEM 3.0 تعطي ائتمانات أصغر مقابل الطاقة الزائدة التي تُعاد إلى الشبكة.

تخفيض رسوم الطلب في أوقات الذروة من خلال إزاحة استراتيجية لاستهلاك الطاقة

كيف تحل الطاقة الشمسية المخزنة محل طاقة الشبكة باهظة التكلفة خلال ساعات الذروة (مثلاً، من 4 إلى 9 مساءً)

تتعامل الشركات في القطاعات التجارية والصناعية مع رسوم طلب مرتفعة تُحسب بناءً على أقصى استهلاك للطاقة خلال فترة 15 دقيقة في كل دورة فوترة. تساعد بطاريات الطاقة الشمسية في تقليل هذه التكاليف من خلال إطلاق الطاقة المخزنة خلال فترات الذروة المرتفعة، التي تكون عادة بين الساعة 4 و9 مساءً، بدلاً من السحب من الشبكة حيث يمكن أن تكلف الكهرباء ما يتراوح بين ضعفين إلى خمسة أضعاف سعرها ليلاً. تعتمد التقنية المعروفة باسم "تقليم القمة" (Peak Shaving) على أنظمة مراقبة مستمرة تُفعّل الطاقة الشمسية قبل أن يصل استهلاك المنشأة إلى مستويات خطيرة، مما يقلل الاعتماد على مصادر الطاقة الخارجية دون التأثير على العمليات اليومية. يلاحظ معظم العملاء الصناعيين انخفاضًا بنسبة تتراوح بين 30 و70 بالمئة في رسوم الطلب، ما يعني عمومًا توفيرًا يتراوح بين 100 و500 دولار شهريًا لكل كيلوواط يتم تجنب استخدامه خلال ساعات الذروة. على سبيل المثال، خذ مصنعًا يحتاج عادةً إلى ذروة قدرها 1000 كيلوواط. فإن تقليل الاستهلاك بنسبة 30 بالمئة خلال فترات التعريفة المرتفعة سيوفر حوالي 5600 دولار شهريًا. ما يميز هذه الطريقة عن أساليب نقل الأحمال البسيطة التي تجبر الشركات على تعديل جداول إنتاجها هو أن تقليم القمة يحافظ على سير العمليات بسلاسة مع تحقيق تخفيضات كبيرة في فواتير الكهرباء.

الجدوى الاقتصادية لبطارية تخزين طاقة الطاقة الشمسية في ظل نظام NEM 3 وهياكل التعريفة الحديثة

لماذا تجعل ائتمانات التصدير الأقل في نظام NEM 3 من الاستهلاك الذاتي والتخزين أمراً بالغ الأهمية لتحقيق العائد على الاستثمار

بموجب نظام NEM 3.0، انخفضت ائتمالات تصدير الطاقة الشمسية بشكل كبير لتصل إلى حوالي 25٪ فقط من المبلغ الذي يدفعه الأشخاص فعليًا في أوقات الذروة المشغولة، مقارنة بنسبة 1:1 السابقة التي شهدناها مع نظام NEM 2.0. ماذا يعني ذلك؟ ببساطة، يجعل تركيب الألواح الشمسية وحدها أقل ربحية من الناحية المالية، ما قد يؤدي إلى اضطرار أصحاب المنازل للانتظار أكثر من عقد قبل أن تُسدد استثماراتهم. وهنا يأتي دور دمج الطاقة الشمسية مع التخزين. إذ يمكن للأفراد، باستخدام البطاريات الاحتياطية، استخدام طاقتهم الخاصة في أوقات ارتفاع الأسعار بين الساعة 4 مساءً و9 مساءً، حيث تزداد أسعار الكهرباء خلال هذه الساعات غالبًا بنسبة تتراوح بين 40٪ و60٪ فوق أسعار الفترات غير الذروة العادية. وعادةً ما تظل الأنظمة التي تجمع بين الطاقة الشمسية والتخزين قادرة على تحقيق نقطة التعادل المثالية خلال 6 إلى 8 سنوات، لأنها تتجنب شراء الطاقة باهظة الثمن من الشبكة وتُعوّض جزئيًا الخسائر الناتجة عن انخفاض ائتمالات التصدير. ومع تبني المزيد من شركات المرافق نماذج تسعير متغيرة، يمكن لأنظمة التخزين التي تُستخدم بذكاء لتوقيت استهلاك الطاقة أن توفر للأسر ما يصل إلى ثلاثة أضعاف المبلغ الذي قد تحصل عليه فقط من تصدير الطاقة إلى الشبكة وفقًا لقواعد NEM 3.0. لذلك، إذا أراد شخص ما أن يكون نظامه الشمسي مبررًا اقتصاديًا على المدى الطويل، فإن إضافة نظام تخزين لم يعد مجرد خيار مفيد — بل أصبح ضرورة عملية.

الأسئلة الشائعة

ما هو التحكيم حسب وقت الاستخدام؟

يشير التحكيم حسب وقت الاستخدام إلى تخزين طاقة الطاقة الشمسية عندما تكون أسعار الكهرباء منخفضة واستخدامها عندما تكون الأسعار مرتفعة، وعادةً ما يكون ذلك في المساء، لتوفير المال.

كيف تؤثر NEM 3 على توفير الطاقة الشمسية؟

تقلل NEM 3 من ائتمانات التصدير للطاقة الشمسية، مما يجعل الاستهلاك الذاتي والتخزين أكثر أهمية لتوفير فواتير الكهرباء.

هل يمكن للبطاريات الشمسية أن تقلل من رسوم الطلب المرتفعة بالنسبة للشركات؟

نعم، يمكن للبطاريات الشمسية أن تقلل من رسوم الطلب المرتفعة من خلال إطلاق الطاقة المخزنة خلال الساعات الذروة ذات التكلفة العالية، مما يقلل الاعتماد على طاقة الشبكة.

ما الفائدة الاقتصادية لأنظمة الطاقة الشمسية مع التخزين؟

تسمح أنظمة الطاقة الشمسية مع التخزين للمالكين باستخدام الطاقة المخزنة خلال الفترات ذات الأسعار العالية، تجنبًا لاستخدام طاقة الشبكة المكلفة، وبالتالي تحقيق عائد أسرع على الاستثمار.