قطعی‌های مکرر برق، به ویژه در فصل گرم سال، زندگی بسیاری از خانواده‌ها را مختل کرده و به یکی از دغدغه‌های اصلی آنها تبدیل شده است. وابستگی کامل به شبکه برق سراسری، زندگی ما را در برابر قطعی و نوسانات برق آسیب‌پذیر کرده است. در این زمینه سیستم‌های نیروگاه خورشیدی خانگی، نه تنها می‌توانند در زمان عادی به تأمین برق خانوار‌ها کمک کنند، بلکه در زمان قطعی برق نیز به عنوان یک منبع مستقل و قابل اطمینان عمل می‌کنند. در این مطلب، به بررسی نحوه عملکرد و ملاحظات فنی نیروگاه خورشیدی خانگی در زمان قطعی برق پرداخته می‌شود.
هنگامی که برق شبکه سراسری قطع می‌گردد، سیستم خورشیدی خانگی برای حفظ ایمنی کارکنان شرکت برق و جلوگیری از برق‌گرفتگی معکوس، باید به صورت خودکار از شبکه جدا شود. این فرایند توسط دستگاهی به نام اینورتر متصل به شبکه (Grid-Tied Inverter) انجام می‌پذیرد. اما سیستم‌های خورشیدی که برای کار در زمان قطعی برق طراحی شده‌اند، از تجهیزات و معماری متفاوتی بهره می‌برند که به آنها امکان ادامه فعالیت را می‌دهد.
اینورتر هیبریدی، بخش اصلی یک سیستم خورشیدی متصل به شبکه است که توانایی کار در زمان قطعی برق را نیز دارد. برخلاف اینورترهای معمولی، این دستگاه‌ها قابلیت فعالیت در دو حالت متصل به شبکه (On-Grid) و مستقل از شبکه (Off-Grid) را دارا می‌باشند. به محض تشخیص قطع برق شبکه، اینورتر هیبریدی به صورت خودکار سیستم خورشیدی را از شبکه جدا می‌کند و با سوئیچ شدن به حالت مستقل، برق مورد نیاز بار‌های ضروری را تأمین می‌نماید.
برای آشنایی بیشتر، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «برق خورشیدی هیبریدی، همیشه برق داشته باش – حتی وقتی شبکه قطعه!» اطلاعات مفیدی درباره جزئیات عملکرد اینورترهای هیبریدی در شرایط قطعی برق می‌دهد.
همچنین در این زمینه، مقاله «Grid-tied, Off-grid, and Hybrid Solar Systems» در وب‌سایت SolarReviews توضیح فنی جامعی درباره تفاوت‌های بین اینورترهای متصل به شبکه و هیبریدی ارائه می‌کند.
یک سیستم خورشیدی که برای زمان قطعی برق مناسب است، باید حتماً مجهز به باتری پشتیبان باشد. در زمان قطع شبکه، اینورتر هیبریدی برق تولیدی از پنل‌ها را به باتری هدایت کرده و همزمان، برق مورد نیاز بار‌های ضروری (مانند یخچال، روشنایی و پمپ آب) را از انرژی ذخیره شده در باتری تأمین می‌نماید. این باتری‌ها، کلید اصلی عملکرد سیستم در شرایط اضطراری محسوب می‌شوند و پایداری تأمین انرژی را تضمین می‌نمایند.
در ارتباط با این موضوع، مقاله «Guide: How to Select a Solar Hybrid Battery Backup System» در وب‌سایت Clean Energy Reviews مرجع معتبری برای راهنمای انتخاب سیستم باتری پشتیبان است.
طراحی یک سیستم خورشیدی که بتواند به طور مؤثر نیاز‌های یک خانه را در زمان قطع برق تأمین کند، نیازمند محاسبات دقیق مهندسی است. این فرآیند از سه مرحله کلیدی تشکیل شده است که هر یک بر اساس داده‌های دقیق انجام می‌شود.
اولین و مهم‌ترین گام، شناسایی و فهرست‌کردن تمام وسایلی است که باید در زمان قطع برق فعال بمانند. این وسایل که به آنها بار‌های بحرانی گفته می‌شود، معمولاً شامل تجهیزات ضروری مانند یخچال، فریزر، سیستم‌های روشنایی، پمپ آب و شارژر‌های ضروری هستند. برای هر یک از این دستگاه‌ها، باید توان مصرفی (بر حسب وات) و مدت زمان کارکرد روزانه (بر حسب ساعت) آنها مشخص شود. با جمع‌آوری این اطلاعات، می‌توان مصرف کل روزانه را بر حسب وات ساعت (Wh) محاسبه کرد.
(h) مدت زمان کارکرد × (W) توان مصرفی = (Wh) مصرف روزانه
ظرفیت باتری، که به عنوان ذخیره‌ساز انرژی عمل می‌کند، باید بر اساس مصرف روزانه بار‌های بحرانی و همچنین تعداد روز‌هایی که سیستم باید بدون دریافت نور خورشید کار کند (مانند روز‌های ابری)، محاسبه شود. برای اطمینان از طول عمر باتری، باید عمق مجاز تخلیه (DoD) آن در محاسبات لحاظ گردد. برای باتری‌های لیتیوم-یون، این عمق معمولاً تا ۸۰% است.
عمق مجاز تخلیه / (مصرف روزانه بار‌های بحرانی × تعداد روز‌های پشتیبانی) = (kWh) ظرفیت باتری
برای مثال، اگر مصرف روزانه شما ۵ کیلووات ساعت باشد و برای ۲ روز پشتیبانی بخواهید، به حداقل باتری با ظرفیت ۱۲.۵ کیلووات ساعت نیاز دارید.
توان آرایه پنل‌های خورشیدی باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند هم مصرف روزانه را تأمین کرده و هم باتری‌ها را به طور کامل شارژ نماید. این محاسبه به ساعات اوج تابش خورشید در منطقه جغرافیایی مورد نظر بستگی دارد. این ساعات، میانگین تعداد ساعاتی است که خورشید در یک روز با حداکثر شدت می‌تابد.
ساعات اوج تابش خورشید / (مصرف روزانه + انرژی مورد نیاز برای شارژ باتری) = (W) توان پنل
برای مثال، اگر در منطقه شما ۴ ساعت اوج تابش وجود دارد، برای تولید ۵ کیلووات ساعت، به آرایه‌ای با توان حداقل ۱.۲۵ کیلووات نیاز دارید. با رعایت این محاسبات دقیق، می‌توان یک سیستم خورشیدی پشتیبان طراحی کرد که در زمان قطع برق، امنیت و پایداری انرژی را تضمین کند.
برای اطلاعات بیشتر، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «چهار حالت کاری سیستم خورشیدی هیبریدی و الزامات عملیاتی هر سناریو» راهنمای خوبی است که حالت‌های عملکردی متفاوت سیستم‌های هیبریدی در شرایط مختلف آب و هوایی و قطع شبکه را توضیح می‌دهد.
سرمایه‌گذاری در یک سیستم خورشیدی با پشتیبان باتری در نگاه اول هزینه‌بر به نظر می‌رسد، اما این اقدام از نظر اقتصادی کاملاً توجیه پذیر بوده و در بلندمدت به سودآوری می‌رسد.
استفاده از مجوز‌های جدید که امکان استفاده از اینورترهای هیبریدی را در نیروگاه‌های خورشیدی مجاز کرده است، به ویژه برای شرایط قطعی برق، تأثیر مثبتی بر کاهش ریسک و هزینه‌ها دارد.
برای آشنایی بیشتر، گزارشی در دکتر سولار با عنوان «استفاده از اینورترهای هیبریدی در نیروگاه‌های خورشیدی مجاز شد» اطلاعات مفیدی درباره جزئیات مجوز‌ها و تأثیر آنها بر کاهش ریسک و هزینه‌ها ارائه می‌دهد.
با تولید بخش قابل توجهی از برق مصرفی خانوار، نیاز به خرید برق از شبکه سراسری به شدت کاهش می‌یابد. در طول روز‌های آفتابی، برق تولیدی توسط پنل‌ها مستقیماً مصرف شده و در صورت تولید مازاد، در باتری ذخیره می‌گردد. با این کار، مصرف برق از شبکه در ساعات اوج مصرف (Peak Hours) که معمولاً تعرفه بالاتری دارد، به حداقل می‌رسد. این کاهش هزینه‌های ماهانه، در بلندمدت بخش زیادی از سرمایه‌گذاری اولیه را جبران می‌نماید.
در این زمینه، مقاله «The Economic Benefits of Solar Storage Batteries for Homeowners, Businesses, and Utilities» در وب‌سایت FranklinWH مرجع معتبری برای بررسی مزایای اقتصادی و بازگشت سرمایه سیستم‌های باتری خورشیدی خانگی است.
مهم‌ترین معیار برای توجیه اقتصادی یک پروژه، زمان بازگشت سرمایه (ROI) است. این زمان، به عوامل متعددی از جمله هزینه اولیه سیستم (پنل‌ها، اینورتر، باتری و نصب)، تعرفه برق منطقه‌ای، میزان یارانه یا تسهیلات دولتی و الگوی مصرف انرژی خانوار بستگی دارد. با حذف کامل یا بخش قابل توجهی از هزینه برق ماهانه، زمان بازگشت سرمایه به شکل چشمگیری کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در مناطقی با تابش خورشید زیاد و تعرفه برق بالا، این زمان می‌تواند به کمتر از ۵ سال نیز برسد.
نیروگاه خورشیدی خانگی مجهز به باتری، راهکاری مطمئن برای مقابله با چالش قطعی‌های مکرر برق است. این سیستم‌ها با ذخیره‌سازی انرژی خورشید، امکان تأمین بار‌های ضروری خانه را در شرایط اضطراری فراهم می‌کنند و علاوه بر ایجاد استقلال انرژی، به کاهش هزینه‌های بلندمدت خانوار و حفاظت از محیط‌زیست کمک می‌نمایند. هرچند سرمایه‌گذاری اولیه ممکن است بالا به نظر برسد، اما با کاهش قبوض برق و بازگشت سریع سرمایه، در عمل به یک انتخاب اقتصادی و آینده‌نگر تبدیل می‌شود.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
