كيف تدعم المحولات الهجينة الاستقلال في مجال الطاقة

الاستثمار في طاقة الشمس لتحقيق الاستقلال في مجال الطاقة هو واقعٌ قابل للتحقيق. فما عاد يُعد مجرد شعار سياسي، بل أصبح القدرة على توليد الطاقة الخاصة بك لتقليل التكاليف وزيادة الموثوقية هدفًا ملموسًا لكلٍّ من الشركات والمنازل على حد سواء. والتكنولوجيا المُمكِّنة لهذا الاستقلال الشمسي؟ هي عاكس هجين ؛ العقل الذي يربط الألواح الشمسية والبطاريات وشبكة الكهرباء معًا لتحسين استهلاكك للطاقة.

تعظيم استهلاك الطاقة الشمسية ذاتيًّا

الميزة المباشرة لوجود عاكس هجين هي أنه يُفضّل استخدام الطاقة الشمسية المولَّدة محليًّا على أي مصدر آخر. والمسألة بسيطة: فبمجرد توافر طاقة شمسية من الألواح، يقوم العاكس بتغذية أحمال المنزل أو المؤسسة أولًا، ثم شحن البطاريات ثانيًا، وبعدها يبيع فقط الفائض إلى الشبكة الكهربائية في حال امتلاء البطاريات. وباستخدام هذه الطريقة الذكية، تزداد نسبة استهلاكك للطاقة الشمسية بشكل كبير، وليس كمية الطاقة التي تبيعها للشبكة بأسعار الجملة.

هذه الأرقام تحكي قصةً ما. فقد شهدت ألمانيا — وهي الدولة ذات إحدى أعلى نسب انتشار البطاريات المنزلية والألواح الشمسية على الأسطح — ازدياد استهلاكها الذاتي من ٣,٥٥ تيراواط ساعة في عام ٢٠٢٠ إلى ١٢,٢٨ تيراواط ساعة في عام ٢٠٢٤. ويشكّل هذا الاستهلاك الذاتي الآن ما يقارب ١٧٪ من إجمالي الكهرباء الشمسية الصافية المنتجة. وبصراحة، فإن استهلاك الكهرباء التي تولّدها بنفسك يُعدّ من الناحية الاقتصادية خيارًا أكثر معقولية مقارنةً بشرائها من الشبكة الكهربائية.

يُحدث ذلك فرقًا كبيرًا على مستوى الأسرة المعيشية. ويمكن لنظام متقدم لإدارة الطاقة يعتمد على جدولة الأحمال في الوقت الفعلي أن يقلل من كمية الكهرباء التي تُصدَّر إلى الشبكة بنسبة تزيد عن ٧٨٪، ويزيد من استهلاك الأسرة للطاقة الشمسية المُنتَجة ذاتيًّا بنسبة تصل إلى ٤٢٪. وبالتالي، فإنك ترسل كمية أقل من الكهرباء المولَّدة بواسطة الألواح الشمسية الخاصة بك إلى الشبكة، كما أنك تدفع مبلغًا أقل لشركة التوزيع الكهربائي.

دمج أنظمة تخزين البطاريات لتحقيق كفاءة طاقية أعلى

ما يميِّز العاكس الهجين عن العاكس العادي المتصل بالشبكة هو قدرته على التكامل مع أنظمة تخزين البطاريات. ويقوم هذا العاكس بتوجيه تدفق الطاقة في اتجاهين: فهو يستقبل التيار المستمر (DC) من الألواح الشمسية ويحوِّله إلى تيار متناوب (AC) يمكن لمنزلك استخدامه، كما يستقبل التيار المتناوب (AC) من الشبكة، ويحوِّله إلى تيار مستمر (DC) لتخزينه في البطارية عندما تكون أسعار الكهرباء منخفضة.

بإضافة نظام تخزين، تزداد كفاءة استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ. ويمكن للبطارية أن تستوعب الطاقة الشمسية غير المستخدمة وتُستخدم لاحقًا في المساء أو في الأجواء الغائمة أو أثناء الفترات التي تكون فيها تكلفة الكهرباء من الشبكة أعلى. وبتحوّل استهلاك الطاقة بهذه الطريقة، يُسدّ الفجوة بين إنتاج الكهرباء الشمسية ووقت الحاجة إليها في المنزل.

عندما تشكّل البطاريات جزءًا من النظام المنزلي، تكون المزايا كبيرةً جدًّا. وعادةً ما تصل كفاءة التحويل في المحولات الهجينة الجديدة (من الألواح الشمسية إلى المحول ثم إلى البطارية/الحمل) إلى ما بين ٩٦٪ و٩٩٪، كما تصل كفاءة التحويل من البطارية إلى الحمل أو من الألواح الشمسية إلى الحمل إلى ٩٨٪. أما كفاءة تتبع نقطة القدرة القصوى (MPPT)، وهي النقطة التي يُحسِّن عندها المحول إنتاجك الشمسي، فتتجاوز ٩٩٪. وبشكل عام، تُفقد كميات ضئيلة جدًّا من الطاقة المنتَجة.

كيف تقلل المحولات الهجينة الاعتماد على الشبكة الكهربائية

كيف تقلل أنظمة توليد الطاقة الشمسية والبطاريات، المُدمجة مع التحكم الذكي في الطاقة من خلال عاكس هجين، الاعتماد على الشبكة فورًا. ويوضح مصنع عواكس أن «وحدة التحكم في العاكس الهجين تدرك متى تكون الشبكة الكهربائية متصلة وتعمل بشكل طبيعي، وبالتالي فهي تتخذ قرارات اقتصادية فورية بشأن أرخص مصدر للطاقة المستخدمة: الطاقة الشمسية أولًا، ثم البطارية أثناء فترات ارتفاع أسعار الكهرباء، وأخيرًا الشبكة فقط عند استنفاذ جميع الخيارات الأخرى».

أثناء انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة، يمكن لعاكسك الهجين أن يفصل نفسه تلقائيًّا وبسلاسة عن الشبكة ويتحول تلقائيًّا إلى وضع التشغيل خارج الشبكة. حيث يستمد الطاقة المستمرة (DC) من بطاريتك ويحولها إلى طاقة تيار متناوب (AC) مستقرة لتشغيل الأجهزة الأساسية دون انقطاع في التزويد بالطاقة. ويتم كل ذلك خلال جزء من الثانية.

تُعَدُّ هذه الميزة ضروريةً للشركات أو مالكي المنازل الواقعين في المناطق التي تشهد بنيةً تحتيةً ضعيفةً أو غير مستقرةً للشبكة الكهربائية. وعلى الرغم من أن النظام الهجين يمكن أن يقلل الاعتماد على الشبكة بنسبة تصل إلى ٨٠٪ في الاستخدامات السكنية، فإن أثره في الاستخدامات الصناعية والتجارية سيزداد بالتأكيد. ويؤدي هذا النظام إلى خفض تكاليف التشغيل، ويوفر حمايةً من التقلبات السريعة في أسعار الطاقة، ويضمن استمرارية التزويد الكهربائي في ظل أنظمة شبكة كهربائية غير موثوقة.

ما الذي يحققه هذا النهج الهجين؟ زيادة استقلالية الأسرة وتقليل تكاليف الكهرباء. وعندما يتمكَّن الأفراد والشركات من توليد طاقتهم النظيفة الخاصة، فإنكم تستطيعون توريد كمية كبيرة جدًّا من الطاقة مباشرةً إلى المكان الذي تُستهلك فيه — سواءً كان منزلًا أو مكان عمل — ما يعني عدم حدوث أي فقدان في الطاقة أثناء النقل عبر الشبكة، وتخفيف الضغط الواقع على الشبكة خلال أوقات الذروة، كما أنكم بذلك تساهمون في نهاية المطاف في انتقال العالم بعيدًا عن الوقود الأحفوري.

تلتزم شركة شينتشن ويتو هونغدا الصناعية المحدودة بتقديم حلول عالية الجودة للعاكسات الهجينة وأنظمة تخزين الطاقة منذ عام 2015. وقد ساهمت تقنيات الطاقة الهجينة بالفعل في مشاريع بنية تحتية ضخمة مثل سكة حديد الصين-لاوس وسكة حديد المجر-صربيا. وفي ظل تحول الاستقلال الذاتي في مجال الطاقة واكتفاء الذات الطاقي إلى أجندة عالمية، تؤدي العواكس الهجينة دوراً محورياً في تحقيق هذه الأهداف.