إن إلقاء نظرة على فواتير الكهرباء لفترة 12 شهرًا يوفر نقطة بداية جيدة لفهم كمية الطاقة المستهلكة في المتوسط، ومتى تحدث ذروة الاستهلاك خلال اليوم، وكيف تؤثر الطقس على الاستخدام العام من شهر لآخر. كما يجب التفكير مسبقًا فيما قد يتغير خلال السنوات القليلة القادمة، مثل اقتناء سيارة كهربائية يتم شحنها في المنزل أو إضافة غرفة أخرى إلى المنزل. اختيار النظام بالحجم الصحيح يعني إيجاد التوازن بين استهلاك البطارية المعتاد والاحتفاظ بكمية كافية من الطاقة المخزنة لاستخدامها أثناء الانقطاع الكهربائي. الأنظمة ذات الأحجام الكبيرة تزيد فقط من التكلفة دون تحقيق فائدة فعلية، بينما تعتمد الأنظمة الصغيرة للغاية بشكل مفرط على الشبكة الكهربائية الرئيسية في كل مرة يحدث فيها حتى انقطاع طفيف.
يقوم المثبتون المحترفون بتقييم العوامل الأساسية المتعلقة بالسلامة البنائية والكهربائية قبل التركيب:
يشمل الامتثال التنظيمي ثلاثة مستويات:
| مستوى الاختصاص | المتطلبات الشائعة | الجداول الزمنية النموذجية |
|---|---|---|
| بلدية محلية | تصاريح البناء، وإخلاء الحريق | 2–4 أسابيع |
| مزوّد الخدمات | اتفاقيات الربط، وترقيات العدادات | ٤–٨ أسابيع |
| الدولة/الاتحادية | الامتثال لبرامج الحوافز، والالتزام ببند NEC 705 | يتغير |
| يدير المثبتون ذوو الخبرة الوثائق ويضمنون الامتثال لمعايير NEC 2023، بما في ذلك توفير مساحة واضحة للعمل وتحديد موقع قاطع الطوارئ. |
من أجل سلامة البطاريات الشمسية المنزلية، فإن الحصول على شهادة UL 9540 تعتبر أمرًا بالغ الأهمية عند النظر في مقاومة الحريق ومنع الانهيارات الحرارية الخطرة التي نرغب جميعًا في تجنبها. تتدخل شركات مثل Intertek هنا للتحقق من ما إذا كانت المنتجات تلتزم بالفعل المعايير مثل IEC 62619 فيما يتعلق بالصدمات الكهربائية ومتانة الأغطية على المدى الطويل. عند التسوق، ابحث عن البطاريات المزودة بنظام كشف الأعطال المدمج. تعمل هذه المزايا الذكية على قطع الاتصالات الكهربائية تلقائيًا في حالة حدوث مشاكل في الجهد، مما يقلل بشكل كبير من خطر وميض القوس الكهربائي. تشير بعض الدراسات إلى أن هذه التكنولوجيا تقلل من المخاطر بنسبة تصل إلى الثلثين مقارنة بالطرازات القياسية وفقًا للنتائج الأخيرة من NFPA في عام 2023.
وفقًا لبحث نشره مختبر نيلز للطاقة المتجددة في عام 2023، يعود حوالي 41٪ من مشاكل البطاريات الشمسية المنزلية إلى مشاكل في التأريض غير السليم. وعند فحص هذه الأنظمة، يجب على الفنيين الانتباه جيدًا إلى الموصلات التي تتصل فيها الألمنيوم بالنحاس، لأن هذه المناطق تميل إلى التآكل بمرور الوقت. من المهم أيضًا الحفاظ على مسافة لا تقل عن ثلاثة أقدام من أي شيء قابل للاشتعال. لا تقم بتوصيل أكثر من عدد البطاريات المسموح به وفقًا لتوصيات المصنّع، ويجب الانتباه إلى استخدام أسلاك ذات مقاطع صغيرة جدًا، حيث يمكن أن تؤدي كلتا الحالتين إلى مشاكل كبيرة في التسخين المفرط. كما يُعد استخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء أثناء الاختبار تحت الحمل فكرة ذكية أيضًا، إذ تسمح هذه الكاميرات للفنيين باكتشاف المناطق المحتملة للمشاكل قبل تشغيل النظام بالكامل.
عند العمل على التركيبات، يجب على المهنيين المعتمدين ارتداء معدات الحماية المناسبة وفقًا لمعايير OSHA. هذا يعني استخدام قفازات معزولة بجهد 1000 فولت مع حماية جلدية، بالإضافة إلى دروع واقية للوجه مصنفة على الأقل بـ 40 سعرة حرارية لكل سنتيمتر مربع ضد القوس الكهربائي. يجب على أي شخص يعمل على الأسطح أيضًا أن يكون مزودًا بمعدات وقف السقوط تحسبًا لذلك. إجراءات قفل التشغيل ووضع العلامات ليست اختيارية أيضًا، فهي ضرورية تمامًا عند صيانة الأنظمة. تساعد هذه البروتوكولات في فصل مجموعات البطاريات بشكل آمن عن كل من صفائف الألواح الشمسية واتصالات الشبكة. ولا تنسَ أيضًا تقييم المخاطر اليومي، حيث يمكن أن تنقذ هذه القوائم الإرشادية الأرواح. يحتاج كل موقع عمل أيضًا إلى حقائب إسعافات أولية طارئة، وبشكل خاص تلك التي تحتوي على طفايات حريق من الفئة C مصممة لمكافحة حرائق البطاريات الليثيومية الأيونية، والتي تحدث بشكل أكثر مما نود الاعتراف به.
تعمل بطاريات الليثيوم أيون بشكل مثالي عندما تُحفظ في درجات حرارة ثابتة تتراوح بين 10 إلى 30 درجة مئوية وفقًا لتقرير Energy.gov لعام 2023. من الأفضل وضعها داخل المباني حيث توجد بعض أنظمة التحكم المناخي، وهو ما يعمل بشكل جيد خاصة في الأماكن مثل المرائب أو غرف الخدمات التي تتبع معايير السلامة من الحرائق الصادرة في PAS 63100:2024. عند التركيب في الخارج، تأكد من حمايتها ضد أضرار الشمس والظروف الجوية القاسية باستخدام أغطية مناسبة ومصممة لتحمل درجات الحرارة القصوى الشائعة محليًا. لا تفكر في وضعها في الأدوار العلوية أو تحت المباني أو في أي مكان معرّض للخطر. إن الاختيار السيء للموقع يقلل بالفعل من عمر البطارية بشكل ملحوظ، وقد تصل نسبة تراجع السعة إلى 18 بالمئة على المدى الطويل وفقًا لدراسات NREL لعام 2023.
لأنظمة الليثيوم أيون، الحصول على تدفق هواء كافٍ أمر بالغ الأهمية لمنع ارتفاع درجة الحرارة الخطرة. القاعدة العامة هي توفير من نصف إلى متر مكعب واحد في الدقيقة من حركة الهواء لكل كيلوواط من سعة النظام. من حيث معايير السلامة، فإن التعليمات الوطنية الخاصة بالتيار الكهربائي لعام 2023 تتطلب الآن وجود مساحة حرة تبلغ 30 سنتيمترًا على الأقل على جميع الجوانب المحيطة بصناديق البطاريات، بالإضافة إلى تهوية خاصة للوحدات ذات الحمض الرصاصي. يواجه المُثبِّتون الذين يعملون بالقرب من السواحل تحديات إضافية تنتج عن أضرار مياه البحر. ولهذا السبب، يجب على محددي المواصفات أن يبحثوا عن قضبان اتصال مغطاة بطبقة من النيكل تقاوم التآكل وصناديق تحمل تصنيف NEMA 4X، والتي توفر حماية ضد الظروف البحرية القاسية حيث تفشل المعدات العادية بسرعة.
| عامل | متطلب NEC | تأثير الأداء |
|---|---|---|
| حجم الموصل | ≤ 125% من أقصى تيار | يحد من انخفاض الجهد إلى أقل من 3% |
| سعة ملء القناة | ≤ 40% لاثنين من الموصلات أو أكثر | يقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة |
| الارضاء | الحد الأدنى من النحاس بقياس 6 AWG | يمنع تراكم الجهد العشوائي |
استخدم جداول NEC المادة 706 لتحديد أحجام الموصلات وأدوات تقييد العزم لمخارج الاتصال—فإن التكبيل المفرط يُسهم في 23% من حالات فشل البطاريات المبكر (NFPA 2023). طبّق هلام مضاد للأكسدة على الموصلات المصنوعة من الألومنيوم للحفاظ على التوصيل الكهربائي على المدى الطويل.
تعمل أنظمة التيار المتردد المُقترنة (AC coupled) مع محولات منفصلة لكل من الألواح الشمسية والبطاريات، مما يجعلها خيارًا جيدًا لإضافة البطاريات إلى أنظمة الطاقة الشمسية القديمة. ولكن هناك عيبًا يتمثل في أن هذه الأنظمة تفقد حوالي 10 إلى ربما 15 بالمائة من الكفاءة بسبب الخطوات الإضافية لتحويل الطاقة ذهابًا وإيابًا. من ناحية أخرى، تحتاج الأنظمة المقترنة بالتيار المستمر (DC coupled) إلى محول واحد فقط تُستخدم بشكل مشترك بين جميع المكونات. يمكن لهذا التصميم أن يصل بكفاءة التشغيل إلى ما يقارب 98 بالمائة، حيث يقلل من عمليات التحويل بشكل كبير. كما أظهرت دراسة حديثة من بداية عام 2024 أمرًا مثيرًا للاهتمام أيضًا، وهو أن هذه الأنظمة التي تعمل بالتيار المستمر تقلل من تكاليف المعدات بنسبة تصل إلى 18 بالمائة عند تركيب نظام جديد تمامًا. أما العيب؟ فهو أنها تحتاج إلى محولات هجينة خاصة يمكنها التعامل مع كل من الألواح الشمسية وتخزين البطارية معًا، مما يضيف طبقة إضافية من متطلبات التوافق التي يجب أن يأخذها المُثبّتون في الاعتبار.
تأكد من أن مواصفات المحول تتماشى مع احتياجات البطارية من حيث الجهد والتركيب الكيميائي، وإلا فقد تصبح درجة الحرارة مرتفعة للغاية أو تفقد البطارية قدرتها على الاحتفاظ بالطاقة بشكل صحيح. عند التعامل مع الأنظمة المتصلة بالتيار المتردد (AC coupled setups)، تحقق دائمًا من توفر خاصية منع العزلة الكهربائية (anti islanding) في محولات الربط مع الشبكة (grid tied inverters) حتى لا تعود الكهرباء بشكل خطير إلى الشبكة أثناء حدوث انقطاع في مكان ما. أما بالنسبة لأنظمة التيار المستمر (DC coupled systems)، فلا يمكن لأحد تجنب الحاجة إلى جهاز تحكم شحن معتمد وفقًا لمعايير NEC 690 في الوقت الحالي، وذلك للحفاظ على سير التيار بشكل صحيح داخل النظام. ولا تنسَ حماية النظام من الأعطال الأرضية بغض النظر عن النوع الذي نتجه إليه، لأن بطاريات الليثيوم أيون تميل إلى التسبب في مشاكل شرارة بين 20 و50 فولت تيار مستمر، وهو أمر لا يرغب أحد في حدوثه خاصة إذا كان هناك أحد بالقرب من الموقع.
في بداية عام 2022، وقع حادث حريق في تكساس بسبب قيام شخص بتثبيت نظام شمسي بشكل خاطئ. اتضح أن المشكلة كانت نتيجة دمج مكونات غير متوافقة - تحديدًا بعض المحولات غير المتوافقة مع بطاريات LFP في نظام ما يُعرف بتكوين التيار المستمر (DC coupled). ما الذي بدأ كل شيء؟ تحكم الشحن غير المعتمد ارتفع بدرجة الحرارة بشكل كبير أثناء التفريغ بسعة قصوى. بحلول عام 2024، أظهرت دراسة أخرى شيئًا مثيرًا للقلق: حوالي سبعة من كل عشرة حرائق في البطاريات المنزلية مرتبطة بتثبيتات قام بها الأفر بنفسهم وافتقرت إلى شهادة UL 9540 المناسبة. هذا النوع من الحوادث لن يحدث لو اعتمد الناس على مهنيين معتمفين في تنفيذ التثبيتات.
إن اختبار الأنظمة بشكل صحيح يضمن عملها بكفاءة وسلامة. عند تركيب المعدات، يحتاج الفنيون إلى التحقق من كيفية شحن البطاريات وتفريغها من خلال تشغيلها عبر وحدات الحمل المعتمدة من قبل المصنعين لمعرفة ما إذا كانت تحافظ فعلاً على سعتها المقدرة وفقاً لنتائج NREL لعام 2023. من المهم للغاية اكتشاف أعطال الأرضية مبكراً، لأن هذه التسربات الكهربائية الخفية كانت مسؤولة عن ما يقارب الربع من حرائق المنازل الناتجة عن تركيبات الطاقة الشمسية في العام الماضي وفقاً لبيانات NFPA. بالتأكيد، تقوم أنظمة إدارة البطاريات حالياً بإجراء معظم الاختبارات تلقائياً، لكن لا يزال لا بديل عن الفحص التقليدي اليدوي لأشياء مثل مستويات مقاومة العزل ومدى تفعيل قواطع الدوائر عندما يجب أن تنقطع.
عادةً ما يتضمن عملية التشغيل إجراء اختبار إجهاد على البطاريات يستمر 72 ساعة، مع تفريغها من الشحن الكامل إلى مستوى تفريغ يبلغ حوالي 20%. يساعد هذا في اكتشاف أي مشاكل في الجهد والتي قد لا تظهر أثناء التشغيل العادي. وللتحقق من مشاكل الأسلاك، تكون الكاميرات تحت الحمراء مفيدة للغاية لأنها قادرة على اكتشاف تلك النقاط الساخنة حيث تميل الطاقة إلى التسرب، خاصة في الأنظمة التي لم يتم تركيبها بشكل صحيح. بمجرد إعداد كل شيء، يُنصح أصحاب المنازل بمراجعة أدوات المراقبة مثل SolarLog أو EnergyHub. كما يُوصى أيضاً بمراقبة كفاءة الدورة الكاملة (الشحن والتفريغ). عادةً ما تحافظ معظم بطاريات الليثيوم أيون على كفاءة تبلغ حوالي 92% أو أفضل مع مرور الوقت إذا كانت كل الأمور تعمل بشكل صحيح.
يمر المُثبِّتون الذين حصلوا على شهادة NABCEP بحوالي 58 ساعة من تدريب متخصص على البطاريات بالإضافة إلى إتمام 10 عمليات تركيب تحت الإشراف. تقلل هذه العملية الصارمة من الأخطاء بشكل كبير، حيث تشير أبحاث IREC لعام 2023 إلى انخفاض بنسبة تقارب 81% في معدلات الأخطاء مقارنة مع غير الحاصلين على الشهادة المناسبة. عند التسوق لخدمات الطاقة الشمسية، ابحث عن الشركات التي تقدم ضمانًا يمتد لعقد من الزمن على الأقل ويغطي ليس المعدات فحسب، بل أيضًا جودة الإنجاز. تغطي هذه الشمولية حوالي 94% من المشكلات التي تظهر بعد التركيب دون فرض رسوم إضافية على أصحاب المنازل، وفقًا لنتائج تقرير Clean Energy Reviews في العام الماضي. لا تنسَ التحقق مما إذا كان المقاول يمتلك تأمينًا يغطي بشكل خاص الأخطاء والإغفالات (وهو ما يُشار إليه اختصارًا بـ E&O). تصبح هذه الحماية ضرورية عندما تحدث أخطاء في تصميم المخططات أو يتم تجاهل متطلبات التصريح خلال سير المشروع.
قبل تركيب بطاريات الطاقة الشمسية، فكّر في احتياجاتك من استهلاك الطاقة وأي تغييرات متوقعة في استخدام الطاقة في منزلك، وتحديد حجم النظام البطاري المناسب. قم بتقييم العوامل الهيكلية والكهربائية في منزلك لضمان السلامة والامتثال.
يضمن الامتثال التنظيمي أن تركيب بطارية الطاقة الشمسية الخاص بك يتوافق مع متطلبات المحلية والمرافق والولائية/الاتحادية، ويتفادى المشاكل القانونية المحتملة ويضمن السلامة طوال تشغيل النظام.
تشمل إجراءات السلامة استخدام بطاريات معتمدة، وتحديد المخاطر المحتملة من الحرائق والصدمات الكهربائية، والتأكد من استخدام معدات الحماية الشخصية، والالتزام بإجراءات التركيب المحددة مثل إجراءات قفل ووضع العلامات (lockout tagout).
تستخدم الأنظمة المُقترنة بالتيار المتردد محوّلات منفصلة للألواح الشمسية والبطاريات، وهي مناسبة للتعديل على الأنظمة القديمة. أما الأنظمة المُقترنة بالتيار المستمر فتستخدم محولًا واحدًا، مما يوفر كفاءة أعلى ولكنها تتطلب محوّلات هجينة متوافقة.
ابحث عن مُثبّتين لديهم شهادة NABCEP، والتي تضمن تدريبًا متقدمًا وتقلل من معدلات الخطأ. تحقق من وجود ضمانات شاملة وتأمين ضد المسؤولية لتغطية الأخطاء المحتملة أثناء التركيب.
EN