تعمل الشرفة الكهروضوئية على انتقال أنظمة الطاقة المنزلية من "اعتماد الشبكة" إلى "الحكم الذاتي الجزئي". من خلال مزيج من "توليد الطاقة الكهروضوئية+نسخة احتياطية لتخزين الطاقة+التحكم الذكي" ، يمكن أن تحافظ الأسر على استهلاك الكهرباء الأساسي حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو ارتفاع أسعار الكهرباء ، وحتى تحقيق هدف "شراء الكهرباء صفر" لاستقلال الطاقة. يهدف المشروع العالمي إلى إعادة تشكيل العلاقة بين الأسر والطاقة من خلال التكيف مع تخطيطات مختلفة ، وتحسين تكوينات تخزين الطاقة ، وتبسيط عمليات الإدارة ، وجعل "محطات الطاقة الشرفة" "عازلة" لأمن الطاقة المنزلية و "صمام خنق" لتقليل فواتير الكهرباء.
1 وحدة صغيرة التكيف: استقلالية الطاقة تحت مساحة محدودة
صين "قابلة للطي الكهروضوئية+تخزين الطاقة المصغرة". طورت علامة تجارية معينة من اللوحة الضوئية القابلة للطي بحجم 1.2 متر × 0.6 متر (تتكشف لتغطية الجزء الخارجي من الدرابزين ، بسمك 8 سم بعد طي) لشرفات الشقق الصغيرة الشاهقة في المدن (مع عرض من 5 إلى 5 أمتار) ، جنبًا نظام الحكم الذاتي. وفقًا للاختبار الفعلي لشقة 90 متر مربع في شنغهاي ، يولد النظام 1 كيلو واط ساعة من الكهرباء يوميًا ، وتلبية الاحتياجات الأساسية للثلاجات (0.5 كيلو واط ساعة/يوم) ، والإضاءة (0.3 كيلو وات في اليوم) ، وشحن الهاتف المحمول (0.2 كيلووات/يوم). في حالة انقطاع التيار الكهربائي ، يمكنه الحفاظ على إمدادات الطاقة الأساسية لمدة 3 أيام ، وتوفير رسوم كهرباء سنوية تبلغ 360 يوانًا وفترة استرداد قدرها 6 سنوات.
ابتكار اليابان لـ "فيلم النافذة الكهروضوئية+تخزين طاقة الجدار". ستغطي شقة معينة في طوكيو الزجاج الشرفة مع فيلم نافذة الكادميوم تيلورايد الكهروضوغرافية (مع إرسال الضوء 60 ٪ ، والذي لا يؤثر على الإضاءة) ، مما يولد قوة 100 واط. سيتم تثبيت بطاريات تخزين الطاقة الرقيقة (بسمك 5 سم وسعة 1 كيلو وات ساعة) على الجدران لتشكيل "نظام طاقة غير مرئي". لا تتطلب هذه الخطة احتلال مساحة أرضية شرفة وهي مناسبة للأسر الصغيرة للغاية التي تقل عن 60 مترًا مربعًا. يولد ما معدله 0.8 كيلو واط ساعة من الكهرباء يوميًا ، وذلك بالتزامن مع "مراجحة Peak Valley" (شحن الوادي ، الذروة) ، يوفر 24000 ين (حوالي 1200 يوان) في فواتير الكهرباء السنوية. في الوقت نفسه ، يمكن أن يوفر الطاقة لأضواء الطوارئ وأجهزة التوجيه في حالة انقطاع التيار الكهربائي الناجم عن الأعاصير ، مما يعزز الشعور بالأمن المعيشة.
وحدات متوسطة إلى كبيرة الحجم: تخصيص الطاقة مع ارتفاع معدل الاكتفاء الذاتي
تآزر الشرفة الكهروضوئية وتخزين طاقة المنزل بأكمله في أوروبا. تم تجهيز شقة 120 متر مربع في ميونيخ ، ألمانيا ، بأربعة ألواح ضوئية 300 واط (مع طاقة إجمالية تبلغ 1.2 كيلو وات) على الشرفة ، مقترنة ببطاريات تخزين الطاقة 5 كيلو وات ساعة. يتم تحقيق الحكم الذاتي من خلال "نظام إدارة الطاقة الكامل": خلال اليوم ، يتم إعطاء الأولوية للألواح الكهروضوئية للمعدات ذات الطاقة العالية مثل الغسالات والأفران ومكيفات الهواء ، ويتم شحن الكهرباء المتبقية في تخزين الطاقة ؛ يلبي تفريغ تخزين الطاقة الليلي احتياجات الإضاءة والتلفزيون وغيرها من الأحمال ، وشراء فقط كمية صغيرة من الكهرباء عندما يكون تخزين الطاقة غير كافٍ. وصل معدل الاستخدام الذاتي الكهروضوئي للنظام إلى 92 ٪ ، وتم تخفيض الكهرباء السنوية التي تم شراؤها من 3000 كيلو واط عبر الساعة ، مما يوفر 1800 يورو من فواتير الكهرباء. في الوقت نفسه ، تشارك في استجابة الطلب على الشبكة (تقليل الكهرباء المشتراة خلال ساعات الذروة) ، مع دخل سنوي إضافي قدره 300 يورو ، لتحقيق الأهداف المزدوجة "استقلالية الطاقة الأساسية+الفوائد الاقتصادية".
حلقة مغلقة من "شرفة الكهروضوئية+شحن السيارة الكهربائية" في الولايات المتحدة. قامت فيلا في كاليفورنيا بربط نظام 2 كيلو واط الكهروضوئية بمحطة تخزين للطاقة 10 كيلو واط ساعة وشحن مركبات كهربائية على شرفتها ، وتشكيل حلقة طاقة "مركبة تخزين خفيفة": خلال اليوم ، يوفر نظام الكهروضوهيدي أولوية لتخزين الطاقة المنزلية وشحن السيارات (يستغرق 4 ساعات لشحن سيارة كهربائية واحدة بالكامل) ، بينما يتم تشحن الكهرباء المتبقية في تخزين الطاقة ؛ يوفر تخزين الطاقة الليلي طاقة للأسر ، مع تجديد الطاقة من الشبكة أثناء انخفاض أسعار الكهرباء (0.3 دولار أمريكي/كيلو واط) لتجنب التفريغ العميق لتخزين الطاقة. هذه الحلقة المغلقة تقلل من عمليات شراء الكهرباء المنزلية السنوية بنسبة 70 ٪ ، وتمكّن من شحن التكلفة الصفرية للسيارات الكهربائية ، ويوفر 2400 دولار في النفقات الشاملة السنوية ، ويحقق معدل استقلالية للطاقة 85 ٪ ، ويزيل بشكل أساسي الاعتماد على شبكة الطاقة.
3 السيناريو المتطرف: القيمة الأمنية لاستقلالية الطاقة
قبالة الشرفة الشرفة الذاتي الكهروضوئية في أفريقيا. طورت أسر Nairobi Flum في كينيا نظامًا مستقلًا لشبكة Off Grid باستخدام 100 واط من الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة 200WH لتلبية احتياجاتهم من أجل شحن الهاتف المحمول (وحدتين يوميًا) ، وإضاءة LED (3 وحدات) ، وإمدادات طاقة الراديو بالكامل ، مما يبعث على اعتمادها على مولدات ديزل باهظة الثمن (0.8 دولار لكل ساعة كيلووات). يتبنى النظام "تصميم مقاوم للماء ومقاوم للغبار" (IP65) ، تم تكييفه مع بيئة الرمال والغبار عالية درجة الحرارة في إفريقيا ، مما يولد في المتوسط 0.6 كيلو وات في الساعة في اليوم ، وتوفير 144 دولارًا في فواتير الكهرباء السنوية (أي ما يعادل 1.5 أضعاف الدخل الشهري المتوسط للأسرة المحلية) ، وتصبح مصدر الطاقة الوحيد للأسرة في المنازل التي تدور حولها.
تحسين استقلالية الطاقة الشتوية الشمالية. قامت عائلة في أوسلو ، النرويج ، بتركيب الألواح الكهروضوئية القابلة للتعديل على شرفتها (مع زاوية إمالة في فصل الشتاء بدرجة 45 درجة لتعزيز امتصاص الضوء الضعيف) ، مقترنة بـ 2 كيلو وات ساعة من تخزين الطاقة منخفضة الحرارة (مع معدل الاحتفاظ بالطاقة اليومية ، فصحته ، فصحته ، فولت تخزين الطاقة. التسخين (لتجنب تحلل السعة المنخفضة) ، وفي الليل ، عندما يتم تفريغ تخزين الطاقة ، فإنه يوفر أولاً الحرارة الأساسية لنظام التدفئة الداخلي (التدفئة تحت الأرض) ، ثم يلتقي بالأحمال الأخرى. يوضح اختبار الشتاء أن النظام يقلل من عمليات شراء الكهرباء الشتوية المنزلية بنسبة 40 ٪ ، بمعدل استقلالية للطاقة 60 ٪. في الوقت نفسه ، خلال الفترة الليلية المتطرفة (بدون الخلايا الكهروضوئية) ، يمكن لتخزين الطاقة الحفاظ على التدفئة الأساسية لمدة 5 أيام ، وتجنب تجميد خطوط الأنابيب والتكسير ، مما يبرز قيمة أمن الطاقة في ظل الظروف الجوية القاسية.
يتم ترقية نموذج "استقلالية الطاقة المنزلية" من الأمراض الكهروضوئية للشرفة من "الطاقة التكميلية" إلى "الطاقة الأساسية". في المستقبل ، مع تطبيق الخلايا الكهروضوئية المرنة Perovskite (الكفاءة التي تتجاوز 30 ٪) وتخزين الطاقة الطويلة العمر (10000 دورة) ، فإن معدل استقلالية الطاقة المنزلية سيتجاوز 95 ٪ ، ويحقق حتى استقلالية كاملة من نظام الكربون والكربون الصفر ".