مقارنة محطات الطاقة الشمسية: وهم (مكلف) بالاستقلالية؟
دعونا نزيل الغموض عن محطات الطاقة الشمسية قليلاً….
هل محطة الطاقة الشمسية أرخص لكل كيلوواط؟
في الوقت الحالي، تصل تكلفة محطات 7x إلى 5473 يورو شامل الضريبة، بدون بطاريات. وهذا يعطينا تكلفة لكل كيلوواط أقصى تبلغ 5473 / 2.98 = 1836 يورو لكل كيلوواط أقصى، وهو صحيح تمامًا للوهلة الأولى. ومع ذلك، إلى أي مدى يمكن مقارنة هذا بالحل "الكلاسيكي"، مجموعة النوع بما في ذلك أ العاكس المركزي من علامة تجارية كبرى (سنجرو على سبيل المثال)والألواح المماثلة والهياكل الأرضية؟ هذه المجموعة بقدرة 3 كيلووات مع مكونات مكافئة في الأداء وأصل التصنيع (ألواح DENIM ثنائية الوجه، وعاكس SUNGROW الآسيوي، وهيكل التثبيت الأرضي) يعرض سعرًا شاملاً الضريبة بقيمة 3770 يورو، أو 1250 يورو لكل كيلوواط. فارق 48% يصعب تبريره!
خطر البرق عامل مهمل:
ولذلك يبدو بوضوح أن حل المحطة الشمسية أكثر تكلفة بكثير، دون مبرر سوى تبسيط تنفيذ النظام. أحيانًا ما تكون هذه البساطة خادعة، لأن مجموعة الطاقة الشمسية القياسية تشتمل على وسائل حماية مثل مانعات الصواعق، على وجه الخصوص، والتي يمكن أن تحدث فرقًا بين العاكس المحمي والعاكس المنفوخ في حالة حدوث البرق. وفي محطات الطاقة الشمسية، لا يتم دمج هذا النوع من الحماية. مثال مقابل صندوق الحماية مع مانع الصواعق المدمج (P1):
علم الشمس يشرح على موقعه مع ذلك، أن ليس من الضروري وجود واقي من زيادة التيار، نظرًا للمسافة القصيرة بين مقبس الاتصال واللوحة (والعاكس الصغير الخاص بها). عملي جدًا، وموفر للإقلاع. علاوة على ذلك، فإن دمج أداة الحماية من زيادة التيار من شأنه أن يجعل مفهوم اتصال "التوصيل والتشغيل" مستحيلًا. الحجة الفنية هي كما يلي:
الحجة المطروحة هي غياب ظاهرة تحريض الحلقة ("الحلقة المستحثة"). وهذا غير دقيق ومضلل. أولاً، الكابل ليس DC (تيار مباشر)، ولكن تيار متردد 230 فولت، نظرًا لوجود عاكس صغير خلف اللوحة التي تحول بدقة التيار المباشر من اللوحة الشمسية إلى تيار متردد، والذي سيتم حقنه في المقبس. بالإضافة إلى ذلك، تحدث حلقة مستحثة على دوائر الكابلات الشمسية التي تعمل بالتيار المستمر، وليس على كابل تيار متردد واحد. (الذي يخرج من المحطة الشمسية). ولذلك في هذه الحالة، مع SUNOLOGY، من المستحيل أن يكون هناك حلقات محفزة حسب التعريف! وبالتالي فإن الحجة المقدمة للإعفاء من مانعات الصواعق غير صالحة من الناحية الفنية بل ومضللة بشكل خطير للمستخدم. (خاصة إذا أخذنا في الاعتبار أن الشركات المصنعة للمحولات الدقيقة مثل HOYMILES ترفض منافذ الضمان للجهد الزائد المستحث!).
أخيرًا، في حالة عدم وجود جهاز حماية من زيادة التيار في لوحة التوزيع الكهربائية الرئيسية، فإن جميع الأجهزة المتصلة بها (بما في ذلك محطة الطاقة الشمسية الخاصة بك) سيكون عرضة للجهد الزائد المستحث (= البرق)، بغض النظر عن المسافة النهائية بين المقبس (الخارجي!) واللوحة. نحن نتحدث هنا عن واقيات التيار المتردد من نوع التيار المتردد، أي قادرة على حماية المعدات مثل المحولات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك. يوصي معيار UTE الكهروضوئي الفرنسي باستخدام مانعات الصواعق على جانب التيار المتردد، عندما تكون كثافة البرق أكبر من 2.5!
سعر مرتفع للغاية لكل كيلوواط ساعة لكل وحدة بطارية:
يرجى ملاحظة أن كل محطة من هذه المحطات الشمسية يمكن أن تستوعب بطارية ليثيوم في الخلف، ولكن يجب طلبها بشكل فردي. حزمة البطارية يتم عرض 0.7 كيلووات ساعة بسعر 580 يورو، مما يجعلنا عند إجمالي كيلووات ساعة (بدون خصم DOD بنسبة 90٪) 580 / 0.7 = 828 يورو لكل كيلوواط ساعة. هذا السعر مرتفع جدًا بالفعل، مقارنة بأي نوع من بطاريات الليثيوم الموجودة في السوق الحالية (Pylontech، DEYE). ومع ذلك، كن حذرًا، للدفاع عنه، يحتوي النظام على محول DC/AC الخاص به، وهو ما لا ينطبق على البطاريات الأخرى، لذلك سيكون من الضروري إضافته للحصول على عرض عام للتكلفة.
عند حسابها بإجمالي كيلوواط ساعة، تكون البطارية أغلى بكثير من بطارية الليثيوم DEYE، وتعادل بطارية TESVOLT التي سيكون لها عمر أطول مرتين أو حتى ثلاثة أضعاف. ومع ذلك، كن حذرًا، فنحن هنا نقارن السعر الإجمالي لكل كيلووات ساعة لكل نوع من البطاريات، مع العلم أن SUNOLOGY MAX يحتوي على محول تيار متردد/تيار مستمر، وليس البطاريات الأخرى (وهي عبارة عن بطاريات عارية يجب إضافة شاحن عاكس إليها)، وسنقوم لاحقًا بدراسة التكلفة الإجمالية مع شاحن العاكس لكل نظام.
في النهاية، التكلفة الإجمالية للنظام SUNOLOGY PLAYMAX 3 كيلو واط مع 5 كيلو واط ساعة من التخزين، أي 7 محطات متصلة بالتوازيه، مقسمة على النحو التالي:
– 7x محطات SUNOLOGY MAX، بقوة قصوى تبلغ 2.98 كيلو واط. كل محطة تدمج محول ميكروي ماركة HOYMILES،"طاقة غير معلنة (350 أو 400 فولت أمبير؟)
- بطاريات PLAYMAX عدد 7 بسعة فردية 0.7 كيلووات ساعة، أو ما مجموعه 4.97 كيلووات ساعة.
ما مجموعه 9600 € TTC. هذا هو التكوين الذي سنستخدمه كأساس للمقارنة في الدراسة المقابلة، والذي سنقارنه مع نظام شمسي مستقل مزود ببطاريات SUNCONNECT 3000، يتكون من العناصر التالية:
- لوحة SUNCONNECT 3000 سلكية مسبقًا، مع شاحن عاكس Victron Multiplus-II 48V/3000VA وشاحن الطاقة الشمسية RS 450/100
- بطارية Pylontech US5000 (أو ما يعادلها)
- 7x ألواح شمسية ثنائية الزجاج من DENIM، بقدرة إجمالية تبلغ 3 كيلو وات + دعامات تثبيت أرضية.
ليصبح المجموع تقريبا 9400 يورو شامل الضريبة.
بطارية بالتأكيد، ولكنها مقيدة وغير مستغلة!
وبالنظر عن كثب إلى الخصائص التقنية لمحطات الطاقة الشمسية PLAYMAX المزودة ببطاريات مدمجة، نلاحظ أن الأخيرة تعرض أداءً أقل مقارنة بالقدرة الموجودة على متنها بالكيلوواط ساعة. في الواقع، مع 7 محطات PLAYMAX تتراكم ما يقرب من 5 كيلو واط ساعة من البطارية، نحن نكافح للعثور على أكثر من 840 واط من الحد الأقصى لطاقة التفريغ، و945 واط فقط من الحد الأقصى لإعادة الشحن من جميع اللوحات. هذا قليل، و ويقابل عامل نقص الاستغلال ما يقرب من 6 (في الواقع، لدينا احتمال 4900 فولت أمبير من محولات Hoymiles الصغيرة 7x، والبطاريات غير قادرة على التعامل مع أكثر من 940 فولت أمبير، أو أقل بـ 5.44 مرة.
كيف يمكن تفسير هذا المستوى المنخفض من الأداء؟ مرة أخرى، التصميم هو السبب:
- تصغير المكونات الموجودة خلف الألواح: لتكون قادرًا على دمج منظم DC/AC وDC/DC (قادر على شحن البطارية من مصدر الطاقة الشمسية) ومحول يحول التيار المباشر من البطارية إلى 230 فولت باتجاه المنزل، فمن الضروري اختيار الأجهزة المدمجة ، المكونات المبددة للحرارة أقل، وبالتالي لديها إمكانية تحويل كهربائي أقل. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب تصميم IP65 للمحطة الشمسية أن تحتوي المكونات على تبريد سلبي (بدون مروحة). لذلك من المستحيل الحصول على 400 فولت أمبير من تحويل التيار المستمر/التيار المتردد بهذا الشكل الصغير!
- الحفاظ على عمر البطارية: كلما تم تفريغ البطارية بسرعة أكبر، زاد التأثير على عمرها الافتراضي (زيادة المقاومة الداخلية = التدهور المتسارع). يعد الحد من تيار التفريغ بمثابة نصيحة لتحسين هذه المعلمة والحد من التدهور. ومن خلال الحد من طاقة تفريغ البطارية بهذه الطريقة، نحصل على معدل تفريغ أقصى يبلغ 0.27 درجة مئوية. وبعبارة أخرى، الحساب هو كما يلي:
135 واط (أقصى طاقة شحن من لوحة SUNOLOGY إلى البطارية) / 37 فولت (جهد البطارية الاسمي) = 3.64 أمبير. كيفية الحصول على نسبة سرعة التفريغ؟ نقسم 3.64 أمبير على السعة الاسمية، أو 19.2 أمبير. وبالتالي نحصل على 3.64/19.2 = 0.19 درجة مئوية تقريبًا.
بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم الأخرى، وبالتالي فإن معدل التفريغ أقل بكثير. في الواقع، في بطاريات Pylontech، لدينا قدرة تفريغ مستمرة تبلغ 0.5 درجة مئوية (وبالتالي، في بطارية 100 أمبير، يمكننا إعادة شحن 50 أمبير عند 48 فولت، أو حوالي 2500 واط، من الألواح)، أو حتى 1 درجة مئوية لعدة دقائق. الميزة؟ إعادة شحن أسرع وتعبئة أكثر كفاءة للطاقة الشمسية، كل ذلك دون التأثير على العمر الافتراضي لأن البطاريات ليست مصممة لتتعرض لدرجات حرارة شديدة.
في الختام، بطارية PLAYMAX لها العيوب التالية:
- تقييد طاقة الشحن من الألواح الشمسية إلى البطارية عند 0.19 درجة مئوية، مقارنة بـ 1C لبطاريات الليثيوم القياسية.
- الحد الأقصى لطاقة التفريغ من البطاريات إلى المستهلكين محدود للغاية، عند 945 وات مقارنة بـ 3000 وات لنظام SUNCONNECT (يمكن لكل وحدة PLAYMAX إخراج 135 وات فقط لبطارية 0.7 كيلو وات في الساعة).
- لا توجد قدرة الزائد (ذروة التفريغ)، على عكس حل SUNCONNECT.
- لا توجد إمكانية أصلية لتزويد الطاقة مباشرة من بطارية مستهلكي التيار المتردد، ما لم يتم شراء محول خارجي. وفي هذه الحالة ستكون الطاقة القصوى 1470 واط مقارنة بـ 3000 واط.
قوافي البطارية مع الحكم الذاتي؟ غير متأكد من ذلك ...
علاوة على ذلك، لا تعمل محطات SUNOLOGY في غياب EDF. بمعنى آخر، في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يقوم النظام بما يلي:
- لن يتم إنتاج الطاقة الشمسية خلال النهار، وبالتالي لن يتم إعادة شحن البطاريات.
- لن يقوم بعد الآن بتشغيل الأحمال التي يتصل بها، من خلال مقبس 16 أو 32A باتجاه المنزل. لا توجد وظيفة "النسخ الاحتياطي".
- ستكون قابلة للاستخدام فقط كمحطة تعزيز "محمولة"، عبر محول مخصص لإضافته إلى المبلغ الكبير بالفعل للنظام (139 يورو). لكل بطارية، ستحتاج إلى محول التيار المتردد الخاص بها، أي 7x 129 يورو = 1000 يورو! من الواضح أنه لا يمكن تصوره، خاصة من حيث التطبيق العملي للاستخدام (كل بطارية = كل محول = طاقة غير تراكمية!).
من الواضح أن هذا يعد عيبًا كبيرًا، لأنه بحكم التعريف فإن أي نظام شمسي جيد مزود ببطارية تستحق هذا الاسم يجب أن يكون قادرًا على العمل في وضع "الاكتفاء الذاتي"، أي في غياب شبكة EDF. ما الفائدة من دفع ثمن البطاريات بهذا السعر حتى لا تتمكن من استخدامها أثناء انقطاع EDF المحتمل؟ لم يتم ذكر هذا في أي مكان فيما يتعلق بخصائص SUNOLOGY، عليك أن تسأل أحد الفنيين للحصول على الإجابة المؤسفة، والتي لا تزال غير مطروحة من الناحية الفنية. يفسر عدم تشغيل المحطة الشمسية بدون EDF بـ “أمن الشبكة”. وهذا غير صحيح، لأن أنظمة الطاقة الشمسية ذاتية الاكتفاء مثل أنظمة SUNCONNECT تنفصل تلقائيًا عن شبكة EDF، لتتمكن من إعادة إنشاء "شبكة صغيرة" واستعادة الطاقة إلى المنزل. والحقيقة هي أن الإلكترونيات المدمجة في محطات SUNOLOGY ليست مصممة بشكل جوهري للعمل في ظل الاكتفاء الذاتي من الطاقة، كما سنرى من خلال هذه المقارنة بين المحطات الشمسية:
هذه قصة بطارية خلف لوح شمسي... وقانون أرهينيوس
في عام 1889، صاغ عالم وكيميائي سويدي معادلة لا نزال نستخدمها حتى يومنا هذا لنمذجة تحلل البطاريات أو العمليات الكيميائية، اعتمادًا على درجة الحرارة.
قانون أرهينيوس له تأثير كبير على تحلل بطارية الليثيوم أيون، اعتمادًا على درجات الحرارة. وبموجب هذا القانون تزداد سرعة التفاعلات الكيميائية أضعافا مضاعفة مع ارتفاع درجات الحرارة. في حالة بطاريات الليثيوم بشكل خاص، تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها داخل الخلية، مثل التحلل الكهربائي ونمو الرواسب المعدنية. ويؤدي ذلك إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية، وانخفاض سعة تخزين الطاقة، وانخفاض في العمر الإنتاجي للبطارية، في أحسن الأحوال، وفي أسوأ الأحوال حادث حراري (ماس كهربائي داخلي، وتشكيل التشعبات، وما إلى ذلك).
عندما نعلم أن البطارية موجودة خلف اللوحة الشمسية مباشرة، يبرز سؤال. هل درجات الحرارة مرتفعة؟ على العكس من ذلك، يمثل الرسم البياني الاختلاف النموذجي في درجة الحرارة خلف الألواح الشمسية.
وعندما نعلم أن البطاريات تقع مباشرة خلف الوحدة الشمسية، مع القليل من العزل، يمكننا بسهولة أن نتخيل ذلك خلال فترة الصيف على وجه الخصوص، درجات الحرارة تتجاوز بكثير 30-35 درجة مئوية. وهذا أمر بالغ الأهمية لعمر خلايا الليثيوم الموجودة هناك، وقد أثبتت الدراسات الحديثة أن أ أدت زيادة درجة حرارة بطاريات الليثيوم إلى مستويات قريبة من 60 درجة مئوية إلى تسريع تدهورها بمقدار 3 مرات.
عندما نرى عملية التجميع، ذات الجودة العالية، لمحطات الطاقة الشمسية، فمن الصعب أن نتخيل أن عاكسًا حراريًا بسيطًا موجودًا أسفل المنصة التقنية التي تستوعب المكونات، يجعل من الممكن الحفاظ على السعة الحرارية المثلى لضمان التشغيل لـ 2500 دورة أي 10 سنوات دون فشل.
بالإضافة إلى ذلك، نلاحظ عدم اتساق فني آخر. تشير ورقة بيانات البطارية إلى أنها IP65 (استوائية)، وهو أمر منطقي وضروري للغاية للتشغيل في الهواء الطلق، ولكن يستشهد SUNOLOGY أيضًا un التبريد "بالحمل الحراري" (وهو أمر مستحيل إذا كانت المقصورة مقاومة للماء / IP65)
الواقع التقني بسيط. يجب أن تكون البطارية IP65، لتكون قادرة على وضعها خلف لوحة شمسية ومقاومة التآكل المرتبط بالرطوبة والطقس السيئ وما إلى ذلك خلال عمرها الافتراضي. وبالتالي فإن الحجة المؤيدة لـ "الحمل الحراري الطبيعي" بدون مروحة تصل إلى حد ببساطة قل أنه سيتم تبريده أو تسخينه... حسب العناصر والفصول.
لكن هل الأمر جدي يا دكتور؟ بعد كل شيء، يتم منح البطارية لمدة 2500 دورة، أو 10 سنوات من الخدمة الجيدة والمخلصة! من الصعب بالفعل وضع نموذج دقيق للتأثير على عمر بطارية الليثيوم (سيكون من الضروري بالفعل معرفة الكيمياء المستخدمة في المحطة الشمسية، والتي لم تحددها الشركة المصنعة، LFP، NMC، LCO؟)، ومع ذلك، ويظهر بوضوح اتجاهان:
- سوف تتدهور البطارية بسرعة أكبر في تصميم من هذا النوع، مما كانت عليه في غرفة تقنية مغلقة، في درجة حرارة أكثر ثباتا.
- سيتم زيادة مخاطر الفشل الحراري بسبب استخدامها في الظروف الخارجية، وذلك بطريقة ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالسعة الحرارية التي تتعرض لها البطارية (على سبيل المثال: موجات الحر في الصيف، ودرجات الحرارة السلبية في الشتاء).
- من المحتمل أن تتعرض البطارية لفقدان الطاقة عند درجات حرارة قريبة من 0، وهو غير محدد في أوراق البيانات الفنية للمحطة الشمسية. بمعنى آخر، عند -5 درجة مئوية، لن تتمكن البطارية من إعادة الشحن من الألواح الشمسية، للحفاظ على تدهورها (في الواقع، شحن بطارية ليثيوم أيون في درجات حرارة سلبية يمكن أن يؤدي إلى تلفها).
اختتام مقارنة محطة الطاقة الشمسية؟
بتجاهل القشرة التسويقية الذكية (جدًا)، وموجة الإعلانات والمظهر الجذاب لمفهوم المحطة الشمسية، المرتبط بسهولة تنفيذه (على الرغم من الثغرات الأمنية الواضحة)، يكشف التحليل الفني المتعمق قليلاً عن تجنب الثغرات التقنية والميزات المبهمة. . نظرًا لسعره المرتفع مقارنةً بحل الطاقة الشمسية المستقل الذي يتم إنتاجه وفقًا لقواعد التقنية، يصبح من الصعب رؤية القيمة المضافة الحقيقية لهذا النوع من المنتجات، بصرف النظر عن سهولة تنفيذه النسبية (والتي يمكن أن تكون أيضًا مصدرًا لـ القيد، ينبغي أن نتذكر). افتقارها إلى قابلية التوسع التقنية (لا يمكن إجراء نسخ احتياطي)، ومتانة المكونات المشكوك فيها (لا سيما عمر البطارية)، وقدرات شحن/تفريغ البطارية غير المكتملة إلى حد كبير جعله منتجًا باهظ الثمن للغاية بالنسبة لقيمته الفنية الجوهرية.
الميزة الحقيقية الوحيدة في رأينا، في نهاية هذه المقارنة بين المحطات الشمسية، تكمن في الجانب الجمالي والعملي لتنفيذها….
