حتى أكثر المبشرين المتحمسين للطاقة الشمسية سيوافقون على قيود واحدة للألواح الشمسية: إنها تولد الكهرباء فقط عندما تكون الشمس مشرقة.ومع ذلك ، غالبًا ما تحدث ذروة استخدام الطاقة في الليل ، وهو ما يتزامن مع انخفاض توليد الطاقة الشمسية ويؤدي إلى مشاكل العرض والطلب.تكمن المشكلة في أنه خلال فترات انخفاض الطلب المشمسة ، عادةً ما تنتج الألواح الشمسية طاقة كافية لتلبية ذروة الطلب في وقت لاحق من اليوم.هذا يعني أن التخزين الفعال للطاقة الشمسية يمكن أن يوفر ثروة من الاحتمالات لأصحاب المنازل والشركات.
في هذه المدونة ، سوف نتعمق في تخزين الطاقة الشمسية ، بما في ذلك مزاياه ومبادئ العمل وكيفية المساعدة.
ما هي فوائد تخزين الطاقة الشمسية؟
يعد تخزين هذه الطاقة الزائدة أمرًا ضروريًا لتحقيق أقصى استفادة من أي نظام ألواح شمسية ، ويمكنه توفير التكاليف وتحسين كفاءة الشبكة وتقليل انبعاثات الوقود الأحفوري.هناك العديد من الفوائد الرئيسية لتخزين الطاقة الشمسية:
1.موازنة الحمل الكهربائي.إذا لم يتم تخزين الكهرباء ، فيجب استخدامها في لحظة توليدها.يسمح تخزين الطاقة بتخزين توليد الطاقة المتبقية لاستخدامها في أوقات الذروة.بقدر ما يتعلق الأمر بالطاقة المتجددة ، يمكن أن يؤدي تخزين الكهرباء الزائدة إلى إبقاء الأضواء مضاءة عندما تغرب الشمس أو تتوقف الرياح.باختصار ، يسمح تخزين الطاقة بشحن المركب عندما يكون توليد الطاقة مرتفعًا والطلب منخفضًا ، ثم يتم إطلاقه عندما ينخفض ​​توليد الطاقة ويزداد الطلب.
2.املأ الفراغات.يسمح التخزين الشمسي قصير المدى بتدفق ثابت للطاقة أثناء الانقطاعات القصيرة للمولد ، مثل عبور السحب أو الصيانة الروتينية.
3.مرونة الطاقة.لأي سبب من الأسباب ، من حرائق الغابات إلى الأحوال الجوية القاسية ، فإن شبكة الكهرباء عرضة للتداخل والانقطاع.يخلق التخزين الشمسي رغوة واقية أثناء الأحداث المدمرة عن طريق تشتيت الانتباه من أين نحصل على الطاقة.

كيف يتم تخزين الطاقة الشمسية؟
يمكن تقسيم تخزين الطاقة الشمسية إلى ثلاث فئات: الطاقة الحرارية والبطاريات والآلات.دعنا نلقي نظرة سريعة.
ما هو تخزين الحرارة؟
يستخدم تخزين الطاقة الحرارية وسائط مختلفة (مثل الماء أو الملح المصهور) لامتصاص الحرارة والاحتفاظ بها من الشمس.يتم تخزين هذه الوسيلة الساخنة في خزان معزول حتى الحاجة إلى الطاقة ، عادة عن طريق غليان الماء لتوليد الطاقة.

ما هو تخزين البطارية؟
يمكن أيضًا تخزين الطاقة الشمسية في الخلايا الكهروكيميائية.عندما يتم ضخ الطاقة الشمسية في البطارية ، فإن التفاعلات الكيميائية بين مكونات البطارية تخزن الطاقة.عندما يتم تفريغ البطارية ، يتم عكس التفاعل ، مما يسمح للتيار بالتدفق خارج البطارية.تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون بشكل شائع في التطبيقات الشمسية ، وتتطور تقنيات البطاريات الجديدة بسرعة ، والتي من المتوقع أن توفر حلول تخزين بطاريات أرخص وأكثر قابلية للتطوير.
ما هو التخزين الميكانيكي؟
يستخدم تخزين الطاقة الميكانيكية الطاقة الكامنة للأشياء لتوليد الكهرباء.تعمل طريقة التخزين الميكانيكي على تحويل الطاقة الكهربائية الزائدة إلى طاقة ميكانيكية ، والتي يتم تحويلها مرة أخرى إلى طاقة كهربائية لاستخدامها لاحقًا.هناك ثلاثة أنواع رئيسية لأنظمة تخزين الطاقة الميكانيكية:

1.حذافة .تستخدم هذه الطريقة الكهرباء الزائدة لتدوير دولاب الموازنة ، والتي تولد بعد ذلك الكهرباء خلال أوقات ذروة الطلب لتوفير طاقة سريعة.
2.الضخ .للتخزين الذي يتم ضخه ، يتم ضخ المياه صعودًا إلى خزان يقع فوق مولد التوربينات.عندما يرتفع الطلب ، يُسمح للمياه بالتدفق عبر التوربينات وتوليد الكهرباء.
3.الهواء المضغوط. من خلال نظام تخزين الطاقة هذا ، يتم ضخ الهواء المضغوط في حاويات كبيرة ، مثل صهاريج التخزين أو التكوينات تحت الأرض.أطلق الهواء لتوليد الكهرباء خلال فترات ذروة الطلب.
أفضل طريقة لتخزين الطاقة الشمسية
لا يوجد حل سحري لتخزين الطاقة الشمسية.تعتمد حلول تخزين الطاقة الشمسية على متطلباتك والموارد المتاحة.دعنا نلقي نظرة على بعض خيارات تخزين الطاقة الشمسية الشائعة للتطبيقات التجارية والمنزلية.
تخزين الطاقة الشمسية التجارية
عادة ما يكون لشركات المرافق والشركات الأخرى ميزانيات أكثر من المنازل الفردية ، مما يجعل خيارات التخزين الميكانيكية والحرارية قابلة للتطبيق.على الرغم من أن طرق التخزين هذه يمكن أن تكون مكلفة ، إلا أنها تساعد المرافق على مواكبة ذروة الطلب على الطاقة.
1.تخزين طاقة الشبكة باستخدام بطاريات الجيل التالي.2020 هو عام قياسي لتخزين الطاقة الجديدة في الولايات المتحدة.في الربع الثالث وحده ، نشرت الولايات المتحدة 476 ميجاوات من تخزين الطاقة الجديدة ، بزيادة قياسية قدرها 240٪ عن الربع السابق.معظم عمليات النشر الجديدة هي حلول تخزين لمدة ساعة واحدة من الأمام إلى المتر (FTM) ، لكنها لا تزال توفر آفاقًا واعدة لمستقبل التخزين الشمسي التجاري.
2.الهواء المضغوط.تحسب أحدث التقديرات الحكومية تكلفة الهواء المضغوط عند 105 دولارات / كيلوواط ساعة ، مما يجعله خيار التخزين الميكانيكي الأكثر فعالية من حيث التكلفة للتطبيقات واسعة النطاق.
3.الضخ.يمكن استخدام الطاقة الشمسية الزائدة لضخ المياه إلى أعلى الجبل ، وبالتالي توليد الكثير من الطاقة الكامنة.تبلغ التكلفة الحالية للتخزين الذي يتم ضخه حوالي 165 دولارًا أمريكيًا / كيلوواط ساعة ، مما يجعله ثاني أفضل خيار لتخزين الطاقة الميكانيكية على نطاق واسع.ومع ذلك ، فهو متاح فقط في مناطق معينة لأن التخزين الجديد الذي يتم ضخه ينطوي على تكاليف أولية عالية وعقبات تنظيمية كبيرة.
تخزين الطاقة الشمسية في المنزل
تتمتع الطاقة الشمسية السكنية بفوائد لا حصر لها ، بما في ذلك المرونة ، وتوفير التكاليف ، واللامركزية في إنتاج الكهرباء (المعروفة أيضًا باسم "محطات الطاقة الافتراضية").لكن طرق تخزين الطاقة التجارية التي ناقشناها أعلاه قد تكون مكلفة للغاية لأصحاب المنازل العاديين.لحسن الحظ ، يمكن أن يوفر تخزين البطاريات الآن لأصحاب المنازل طريقة فعالة من حيث التكلفة لتخزين الطاقة الشمسية.
بطاريات الليثيوم أيون هي الخيار الأول لتخزين الطاقة الشمسية المنزلية.إنها رخيصة نسبيًا (وأرخص سعرًا) ، منخفضة المستوى ومناسبة لمجموعة متنوعة من الاحتياجات.البطاريات الأخرى المتاحة عادة للاستخدام السكني تشمل بطاريات المياه المالحة وبطاريات الرصاص الحمضية.
بغض النظر عن نوع البطارية ، يمكن أن تسمح البطاريات الاحتياطية المنزلية لأصحاب المنازل بتوفير الطاقة خلال ساعات العمل بكميات كبيرة ومنخفضة الطلب (أي أيام العمل) ، بحيث يمكن استخدامها أثناء فترات الطلب المرتفع عندما يتم تقليل توليد الطاقة.يرث التخزين الشمسي المنزلي نفس مزايا تخزين الطاقة الشمسية على نطاق واسع ، والتي تُترجم إلى المرونة والطاقة غير المنقطعة وتوفير التكاليف.تذهب هذه الفوائد مباشرة إلى صاحب المنزل.

كيفية تخزين الطاقة الشمسية: الأسئلة المتداولة
1.ما هي أرخص خلية شمسية؟ تعد بطاريات الرصاص الحمضية حاليًا أرخص خيار لتخزين الطاقة الشمسية ، لكن لها عمر قصير وليست فعالة مثل الخيارات الأخرى.توفر بطاريات الليثيوم أيون أفضل قيمة من حيث التكلفة والأداء وطول العمر والتوافر.
2.ما هي مدة تخزين الطاقة الشمسية؟ نظريًا ، طالما يتم الحفاظ على الطاقة الكامنة ، يمكن الحفاظ على الطاقة الشمسية المخزنة ميكانيكيًا.أي نقل للطاقة سيكون له فقد للطاقة ، وفي حالة التخزين الميكانيكي ، سيحدث التسرب دائمًا أثناء التخزين والإفراج.الأمر نفسه ينطبق على البطاريات.بشكل عام ، يمكن شحن الخلايا الشمسية القياسية لمدة 1-5 أيام.
3.ما هي المدة التي يمكن أن تدوم فيها الخلايا الشمسية؟ يمكن أن تدوم الخلايا الشمسية القياسية من 15 إلى 30 عامًا ، حسب النوع.
4.كم عدد الخلايا الشمسية التي أحتاجها؟ تختلف سعة التخزين بشكل كبير حسب احتياجاتك الخاصة ، وتأخذ في الاعتبار عوامل مثل سعة التخزين المطلوبة ، وتحميل النسخ الاحتياطي ، ومدة النسخ الاحتياطي.يمكن أن تساعدك أدوات تخزين البطارية من Aurora Solar في التخلص من التخمين عند حساب متطلبات التخزين هذه.
5.هل الطاقة الشمسية تستحق كل هذا العناء بالنسبة لي؟ نعم فعلا.أصبحت الطاقة الشمسية أرخص من الفحم في عام 2019 بمتوسط ​​0 دولار أمريكي.068 لكل كيلوواط ساعة (بينما كان متوسط ​​سعر الكهرباء السكنية في الولايات المتحدة في نفس العام 0 دولار أمريكي.13 ، الطاقة الأحفورية بشكل أساسي).بالإضافة إلى الفوائد الاقتصادية ، يمكن للطاقة الشمسية أيضًا تقليل انبعاثات الكربون وزيادة المرونة.
6.كيف يمكنني رؤية أفضل كفاءة للطاقة الشمسية؟ سؤال جيد ، هذه هي أهمية وضع الألواح الشمسية.نوصي باستخدام برنامج تصميم الألواح الشمسية للإبلاغ عن التثبيت الخاص بك وتحقيق أفضل كفاءة.شاهد كيف تعمل Aurora Solar.
ختاما
توفر الشمس إمدادًا غير محدود من الطاقة النظيفة ، ولكن استخدامها قد يمثل تحديًا.لحسن الحظ ، توفر الخيارات المتعددة للتخزين التجاري والسكني حلولاً فعالة لتخزين الطاقة الشمسية ، ويتم تطوير التقنيات الناشئة كل يوم.بالنسبة للتطبيقات التجارية ، يوفر خيار التخزين الميكانيكي حلاً فعالاً لاستخدام الطاقة الشمسية عند الحاجة إليها بشدة ، وقد يتوفر تخزين البطارية على نطاق الشبكة قريبًا.بالنسبة للطاقة الشمسية السكنية ، يعد تخزين البطاريات هو الخيار الأفضل ، وهناك العديد من الوحدات ذات الأسعار المعقولة في السوق.توفر هذه الحلول معًا مزيجًا فعالًا لتخزين الطاقة الشمسية وتوفر حجة مقنعة لمزيد من نشر الطاقة الشمسية في البيئات التجارية والسكنية.