حاسبة تصميم بطارية شمسية

يُجيب تصميم بطارية شمسية على سؤال: كم طاقة مخزّنة تحتاج لتشغيل الأحمال عندما لا تشرق الشمس؟ المدخلات هي واط-ساعة يومية (ميزانيتك للطاقة)، وأيام الاستقلالية (مدة التشغيل دون شحن شمسي ذي معنى)، وعمق التفريغ (نسبة استخدام حزمة البطاريات بأمان).

على عكس الأنظمة المتصلة بالشبكة التي تصدّر الفائض، يجب أن تحمل تصاميم خارج الشبكة والاحتياط ليلًا وأيام الغيوم وفقد العاكس داخل بنك البطاريات. تقدّر هذه الحاسبة Wh الاسمية وما يعادلها بـ Ah عند 24 V و 48 V لمقارنة حزم اللithium والبطاريات الرصاصية وأحجام الوحدات التجارية.

استخدم النتيجة مع تصميم الألواح الشمسية واختيار العاكس. البطاريات غالبًا أغلى جزء في نظام خارج الشبكة — التصميم الصحيح يتجنب نقص الراحة والإنفاق الزائد على سعة نادرًا ما تُدور.

كيف تعمل هذه الحاسبة

1. أدخل الطاقة اليومية بواط-ساعة (Wh) — من قائمة أحمال، أو بيانات المزود، أو مخرجات حاسبة الأحمال خارج الشبكة.
2. حدّد أيام الاستقلالية: كم يومًا متتاليًا يجب أن يدعم البنك أحمالك مع شمس قليلة أو معدومة. أكواخ نهاية الأسبوع غالبًا 1–2 يوم؛ منازل خارج الشبكة بدوام كامل غالبًا 2–3.
3. اضبط عمق التفريغ (DoD): نسبة السعة المقدّرة التي ستستخدمها فعليًا. اللithium (LiFePO₄) غالبًا ~90% طاقة قابلة للاستخدام؛ تصاميم الرصاص-حمضية كثيرًا ~50% للعمر.
4. تضرب الأداة Wh اليومية في الأيام ومعامل كفاءة 1.1، ثم تقسم على DoD للحصول على Wh البطارية المطلوبة.
5. تُشتق Ah عند 24 V و 48 V بقسمة Wh البطارية على جهد النظام الاسمي — مفيد عند شراء بطاريات مصنّفة بـ Ah عند جهد معيّن.

علاقات التصميم الأساسية

Wh البطارية = (Wh يومي × أيام × 1.1) ÷ DoD | Ah = Wh البطارية ÷ جهد النظام

Wh اليومية هي الطلب الأساسي. الضرب في أيام الاستقلالية يوسّع التخزين للانقطاعات أو فترات الغيوم. معامل 1.1 يبني فقدًا ذهابًا وإيابًا عبر العاكس ومنظم الشحن — ليس بديلاً لميزانية فقد كاملة على الأنظمة الكبيرة، بل هامش تخطيط عملي. القسمة على DoD تحوّل احتياج الطاقة القابلة للاستخدام إلى سعة اسمية: DoD 50% يعني ضعف Wh المقدّرة لنفس الطاقة القابلة للاستخدام مقارنة بتصميم lithium 90%.

الصيغ التي تستخدمها الأداة

• Wh البطارية = (Wh يومي × أيام × 1.1) ÷ عمق التفريغ.
• 1.1 هو هامش كفاءة/أمان على الطاقة اليومية.
• Ah عند 24 V و 48 V = Wh ÷ جهد النظام الاسمي.

مثال عملي: 3 kWh يوميًا، احتياط يومين

كوخ يستهلك 3,000 Wh يوميًا، تريد يومين استقلالية، وتخطط لتفريغ بنك lithium حتى 90% DoD.

1. Wh البطارية = (3,000 × 2 × 1.1) ÷ 0.9 = 6,600 ÷ 0.9 ≈ 7,333 Wh اسمي.
2. عند 24 V: Ah ≈ 7,333 ÷ 24 ≈ 306 Ah — ابحث عن حزمة 24 V أو وحدات 12 V موصولة لـ 24 V اسمي.
3. عند 48 V: Ah ≈ 7,333 ÷ 48 ≈ 153 Ah — نصف التيار لنفس القدرة، ما قد يقلّل مقطع الكابل على الأنظمة الأكبر.
4. إذا انتقلت إلى رصاص-حمض عند 50% DoD، أعد الحساب بـ 0.5 DoD — Wh المطلوبة تتضاعف تقريبًا لنفس مستوى الراحة.

نصائح عملية

• صمّم للأحمال والموسم الذي تعيشه فعليًا، وليس لعطلة صيفية مثالية.
• طابق DoD مع كيمياء البطارية وضمان المصنّع — التفريغ الأعمق يقصّر عمر الرصاص-حمض.
• جهد نظام أعلى (24 V أو 48 V) يقلّل التيار لنفس القدرة وقد يخفّض تكلفة الأسلاك.
• اترك هامشًا لاستهلاك العاكس في وضع الاستعداد وتقادم البطارية — البنوك تفقد سعة قابلة للاستخدام مع السنوات.
• اجمع تصميم البطارية مع تصميم المصفوفة الشمسية ليعاد شحن البنك خلال أيامك المستهدفة بعد انقطاع.

الأسئلة الشائعة

أدلة ذات صلة

• كيفية تحديد حجم بنك البطاريات للطاقة الشمسية