تخزين بطاريات الطاقة الشمسية الكهروضوئية

تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية في البطاريات هو حل شامل للطاقة يجمع بين نظام توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتقنية تخزين الطاقة. ويتمحور هذا الحل حول تخزين الطاقة الكهربائية الزائدة في البطاريات بعد توليدها من الألواح الكهروضوئية، واستخدامها عند نقص الإضاءة (مثل الليل والأيام الغائمة) أو عند ذروة استهلاك الكهرباء، وذلك لتحقيق إدارة طاقة متكاملة تشمل "الاستهلاك الذاتي، وتخزين الطاقة المهدرة، والنسخ الاحتياطي في حالات الطوارئ". وتُعد هذه التقنية أساسية لحل مشكلة "التقطع" و"التذبذب" في الطاقة الشمسية، كما أنها تُمثل الدعامة الأساسية لتعزيز ترقية الطاقة الكهروضوئية من "طاقة تكميلية" إلى "طاقة رئيسية".
1. التعريف الأساسي والقيم الأساسية
جوهر نظام تخزين طاقة الخلايا الشمسية الكهروضوئية هو: "توليد الطاقة الكهروضوئية، تخزين الطاقة الكهربائية، الجدولة الذكية" نظام الثالوث.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV): تقوم الألواح الكهروضوئية بتحويل طاقة ضوء الشمس إلى تيار مباشر؛
بطارية تخزين الطاقة: تقوم بتخزين طاقة التيار المستمر الزائدة من الخلايا الكهروضوئية (عادةً تخزين الطاقة الكيميائية، مثل بطاريات الليثيوم)؛
الجدولة الذكية: من خلال العاكسات وأنظمة إدارة البطاريات (BMS) والمعدات الأخرى، يتم تحقيق التوازن الديناميكي بين "توليد الطاقة وتخزينها واستهلاكها".

وتتمثل قيمتها الأساسية في كسر قيود الطاقة الشمسية، وزيادة معدل الاستهلاك الذاتي للطاقة الكهروضوئية (من 30% -50% إلى أكثر من 80% من أنظمة الشبكة التقليدية المتصلة)، وتقليل الاعتماد على الشبكة، وتوفير طاقة احتياطية موثوقة في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
2. المكونات والوظائف الأساسية
يتكون نظام تخزين الطاقة الشمسية الكهروضوئية الكامل من 5 مكونات أساسية، يعمل كل منها معًا لتحقيق توليد الطاقة وتحويلها وتخزينها وتوزيعها:

المصفوفة الكهروضوئية
وهو عبارة عن مجموعة من الألواح الكهروضوئية المتصلة على التوالي/التوازي، ووظيفته الأساسية هي تحويل طاقة ضوء الشمس إلى تيار مستمر (DC).
مفتاح الكفاءة: تعمل تقنية MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) (المتكاملة في العاكس) على تتبع نقطة التشغيل المثالية لألواح الطاقة الشمسية في الوقت الفعلي لضمان أقصى قدر من كفاءة توليد الطاقة، خاصة عندما تتغير شدة الضوء.
بطارية تخزين
مخزن الطاقة في النظام، المسؤول عن تخزين فائض الطاقة الكهروضوئية. حاليًا، تُعدّ بطاريات أيونات الليثيوم (مثل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم LiFePO₄، التي تُشكّل أكثر من 70% من السوق) شائعة الاستخدام نظرًا لسلامتها العالية، وعمرها الافتراضي الطويل (2000-6000 دورة)، وأدائها المستقر في درجات الحرارة المنخفضة. في بعض الحالات، تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية (منخفضة التكلفة ولكن قصيرة العمر) أو بطاريات التدفق (تخزين طاقة طويل الأمد).
تصميم القدرة: يتم تحديده وفقًا لمتوسط استهلاك الكهرباء اليومي للمستخدم، وتوليد الطاقة الكهروضوئية وطلب الطاقة الاحتياطية (مثل 5-20 كيلووات ساعة للأسر و50-500 كيلووات ساعة للصناعة والتجارة).
عاكس هجين
تتضمن الوظائف الأساسية لـ "محول الطاقة ومركز الإرسال" الخاص بالنظام ما يلي:
تحويل التيار المستمر إلى التيار المتردد: يحول التيار المستمر من الألواح الكهروضوئية والتيار المستمر من البطاريات إلى تيار متناوب (AC) للاستخدام المنزلي/الصناعي؛
التحكم في الشحن والتفريغ: عندما يكون توليد الطاقة الكهروضوئية > الكهرباء، يتم التحكم في شحن البطارية؛ عندما يكون توليد الطاقة الكهروضوئية < الكهرباء، يتم التحكم في مكمل تفريغ البطارية؛
تفاعل الشبكة: الدعم والتكامل