نحوه نصب ایمن باتری‌های خانگی خورشیدی چگونه است؟

ارزیابی پیش از نصب باتری‌های خورشیدی خانگی

ارزیابی نیازهای انرژی و الزامات ظرفیت باتری

بررسی 12 ماه از قبوض برق، نقطه شروع خوبی برای درک میانگین مصرف انرژی، زمان‌های اوج مصرف در طول روز و تأثیر آب‌وهوای هر ماه بر مصرف کلی است. همچنین به فکر آینده باشید و تغییرات احتمالی چند سال آینده را در نظر بگیرید، مانند شارژ خودروی برقی در خانه یا اضافه کردن اتاق دیگری به خانه. انتخاب سیستم مناسب به معنای یافتن نقطه شیرین بین تخلیه معمول باتری و داشتن ذخیره کافی برای مواقع قطع برق است. سیستم‌های بیش از حد بزرگ فقط هزینه اضافی دارند و فایده واقعی نمی‌کنند، اما سیستم‌های بیش از حد کوچک به سرعت به شبکه اصلی برق وابسته می‌شوند حتی در مواقعی که اختلال بسیار جزئی باشد.

انجام بازدید از محل برای اطمینان از ایمنی و سلامت سازه‌ای

نصابان حرفه‌ای قبل از نصب، عوامل کلیدی سازه‌ای و برقی را ارزیابی می‌کنند:

• ظرفیت بار سقف و صحت سطح نصب
• سن جعبه برق و رتبه‌بندی آمپری آن
• منطقه‌های باز اطراف محدوده‌های پیشنهادی نصب
• دسترسی برای نگهداری و پاسخگویی در مواقع اضطراری
  برای واحدهای نصب شده روی زمین، باید استحکام پی و شرایط لرزه‌ای را نیز ارزیابی کرد.

نیازمندی‌های پروانه و رعایت مقررات در نصب باتری خورشیدی

رعایت مقررات در سه سطح اعمال می‌شود:

پروتکل‌های ایمنی و کاهش ریسک در زمان نصب

ایمنی باتری خانگی و استانداردهای تضمین کیفیت

برای ایمنی باتری خورشیدی خانگی، دریافت گواهی UL 9540 تقریباً ضروری است، زیرا مقاومت در برابر آتش و جلوگیری از گرمای بی‌کنترل که همه می‌خواهیم اجتناب کنیم را تضمین می‌کند. شرکت‌هایی مانند Intertek در اینجا گام برمی‌دارند تا بررسی کنند آیا محصولات واقعاً استانداردهایی مانند IEC 62619 در مورد صدمات الکتریکی و همچنین استحکام بلندمدت جعبه‌ها را رعایت می‌کنند. هنگام خرید، به باتری‌هایی توجه کنید که سیستم تشخیص خطا درونی دارند. این ویژگی‌های هوشمندانه اتصال برق را به‌صورت خودکار قطع می‌کنند هر زمان مشکلی در ولتاژ به وجود آید، که این امر خطر قوس الکتریکی را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. برخی مطالعات نشان می‌دهند که این فناوری خطر را حدود دو سوم نسبت به مدل‌های استاندارد کاهش می‌دهد، مطابق یافته‌های اخیر انجمن پیشگیری از حریق ملی (NFPA) در سال 2023.

شناسایی خطرات الکتریکی و حریق در هنگام نصب

بر اساس تحقیقات انجام‌شده توسط NREL در سال 2023، حدود 41٪ از مشکلات مربوط به باتری‌های خانگی خورشیدی در واقع به دلیل اتصال بد به زمین (بدن بدنه) ایجاد می‌شوند. هنگام بررسی این سیستم‌ها، تکنسیان‌ها باید به دقت به ترمینال‌هایی که آلومینیوم با مس در تماس هستند نگاه کنند، زیرا این نقاط تمایل به خوردگی دارند. همچنین مهم است که از قرار دادن هر چیزی که ممکن است آتش بگیرد، حداقل سه فوت فاصله داشته باشید. اتصال بیش از حد چندین باتری را به هم متصل نکنید و از سیم‌های خیلی کوچک نیز اجتناب کنید، زیرا هر دو این موارد می‌توانند باعث ایجاد مشکلات جدی گرمایی شوند. استفاده از دوربین‌های مادون قرمز هنگام تست تحت بار نیز کار هوشمندانه‌ای است. این امر به تکنسیان کمک می‌کند تا مناطق مشکل‌ساز بالقوه را بسیار قبل از روشن کردن کل سیستم شناسایی کنند.

تجهیزات حفاظت فردی و دستورالعمل‌های ایمنی در محل کار

در هنگام کار روی نصب‌ها، متخصصان دارای گواهینامه باید تجهیزات حفاظتی مناسب را مطابق استانداردهای OSHA به همراه داشته باشند. این بدان معناست که باید دستکش‌های عایق 1000 ولتی همراه با محافظ چرمی و همچنین ماسک‌های ایمنی با رتبه‌بندی حداقل 40 کالری در سانتی‌متر مربع در برابر قوس الکتریکی تهیه کنند. هر کسی که روی پشت‌بام کار می‌کند باید همچنین تجهیزات نجات از سقوط را در دسترس داشته باشد. رویه‌های قفل‌کردن و برچسب‌گذاری (Lockout tagout) نیز اختیاری نیستند و در هنگام سرویس دهی به سیستم‌ها ضروری هستند. این پروتکل‌ها به قطع ایمن بانک‌های باتری از آرایه‌های فتوولتائیک و اتصالات شبکه کمک می‌کنند. ارزیابی‌های روزانه خطر نیز فراموش نشوند، این فهرست‌های کنترلی می‌توانند جان‌ها را نجات دهند. هر محل کار باید دارای کیت‌های اضطراری باشد، به ویژه کیت‌هایی که شامل کپسول‌های خاموش‌کننده کلاس C هستند که برای خاموش کردن حریق باتری‌های لیتیومی طراحی شده‌اند، چون چنین حریق‌هایی بیشتر از آنچه دوست داریم رخ می‌دهند.

قرارگیری بهینه، تهویه و سیم‌کشی برای باتری‌های خورشیدی خانگی

نصب درون‌سالنی در مقابل بیرون‌سالنی: مسائل ایمنی، دسترسی و شرایط آب‌وهوایی

باتری‌های لیتیوم یونی در دماهای ثابت حدود 10 تا 30 درجه سانتی‌گراد عملکرد بهینه‌ای دارند، مطابق گزارش Energy.gov از سال 2023. قرار دادن آن‌ها در داخل ساختمان که کنترل آب‌وهوا وجود دارد، به‌ویژه در مکان‌هایی مانند گاراژها یا اتاق‌های تأسیساتی که از استانداردهای ایمنی در برابر آتش‌سوزی PAS 63100:2024 پیروی می‌کنند، کارایی خوبی دارد. در صورت نصب بیرونی، باید از باتری‌ها در برابر آسیب‌های ناشی از تابش خورشید و شرایط آب‌وهوایی سخت با استفاده از جعبه‌های حفاظتی مناسب محافظت شود که برای دماهای بیشینه محلی طراحی شده‌اند. فراموش نکنید که این باتری‌ها را در سقف‌های کاذب، زیر ساختمان یا هر مکانی که مستعد سیل است، قرار ندهید. انتخاب مکان‌های نامناسب می‌تواند عمر باتری را به‌طور قابل توجهی کاهش دهد، به‌گونه‌ای که ظرفیت آن ممکن است طی زمان تا 18 درصد کاهش یابد، همان‌طور که در مطالعات NREL از سال 2023 ذکر شده است.

نیازمندی‌های تهویه و حفاظت از محیط زیست

در مورد سیستم‌های یون لیتیومی، داشتن جریان هوا به اندازه کافی بحرانی است تا از گرمای خطرناک جلوگیری شود. قاعده کلی این است که برای هر کیلووات ظرفیت سیستم، نیم تا یک متر مکعب در دقیقه جریان هوا مورد نیاز است. در مورد استانداردهای ایمنی، کد برق ملی 2023 اکنون حداقل ۳۰ سانتی‌متر فضای آزاد در اطراف جعبه‌های باتری و همچنین تهویه هوای ویژه برای واحدهای اسید سربی را الزامی می‌داند. نصب‌کنندگانی که در نزدیکی ساحل کار می‌کنند با چالش‌های اضافی ناشی از خوردگی ناشی از آب شور مواجه هستند. به همین دلیل، طراحان باید به دنبال میله‌های اتصال (Busbar) با پوشش نیکلی که در برابر خوردگی مقاوم هستند و جعبه‌هایی با رتبه‌بندی NEMA 4X باشند که در برابر شرایط سخت دریایی مقاومت می‌کنند، جایی که تجهیزات معمولی به سرعت دچار خرابی می‌شوند.

بهترین روش‌های اتصال برقی برای کاهش افت ولتاژ و تضمین انطباق با NEC

برای تعیین سایز هادی‌ها و ابزارهای محدودکننده گشتاور در اتصالات ترمینال از جداول ماده 706 NEC استفاده کنید — محکم کردن بیش از حد منجر به 23٪ از خرابی‌های اولیه باتری می‌شود (NFPA 2023). برای حفظ هدایت بلندمدت، ژل ضد اکسیدان را روی هادی‌های آلومینیومی اعمال کنید.

درک ادغام AC-coupled در مقابل DC-coupled با باتری‌های خورشیدی خانگی

سیستم‌های AC کوپل شده با اینورترهای جداگانه‌ای برای پنل‌های خورشیدی و باتری‌ها کار می‌کنند، که این امر آن‌ها را برای اضافه کردن باتری به سیستم‌های قدیمی خورشیدی مناسب می‌کند. اما یک مشکل وجود دارد: به دلیل مراحل اضافی تبدیل انرژی به جلو و عقب، تقریباً 10 تا شاید حتی 15 درصد از بازدهی خود را از دست می‌دهند. از سوی دیگر، سیستم‌های DC کوپل شده فقط نیاز به یک اینورتر دارند که بین تمام اجزا به اشتراک گذاشته می‌شود. این سیستم می‌تواند به بازدهی تقریباً 98 درصدی دست یابد، چون این تبدیلات را به شدت کاهش می‌دهد. یک مطالعه اخیر در اوایل سال 2024 همچنین چیزی جالب نشان داد: این سیستم‌های DC در واقع هنگام نصب یک سیستم کاملاً جدید، هزینه‌های سخت‌افزاری را حدود 18 درصد کاهش می‌دهند. عیب آن چیست؟ به اینورترهای هیبریدی خاصی نیاز دارند که بتوانند هم پنل‌های خورشیدی و هم ذخیره‌سازی باتری را به‌صورت همزمان مدیریت کنند، که این امر یک لایه دیگر از الزامات سازگاری را برای نصب‌کنندگان ایجاد می‌کند.

رویه‌های ایمن اتصال و سازگاری اینورتر

مطمئن شوید مشخصات اینورتر با ولتاژ و ترکیب شیمیایی باتری سازگانی داشته باشد، در غیر این صورت ممکن است دما بیش از حد بالا رود یا باتری از دست بدهد و به درستی نتواند انرژی را نگه دارد. هنگام کار با سیستم‌های AC متصل به شبکه، همیشه بررسی کنید که آیا اینورترهای متصل به شبکه دارای ویژگی‌های ضد جزیره‌ای شدن هستند یا نه، تا جریان الکتریکی خطرناکی در هنگام قطعی برق به شبکه بازگردانده نشود. در مورد سیستم‌های DC متصل، هیچ‌کس نمی‌تواند از استفاده از کنترل‌کننده شارژ گواهی‌شده NEC 690 امروزی گریز کند، چرا که این کار برای جریان یافتن صحیح برق درون سیستم ضروری است. همچنین در هر حالتی نباید از حفاظت در برابر اتصال به زمین غفلت کرد، چون باتری‌های لیتیومی معمولاً بین ۲۰ تا ۵۰ ولت DC می‌توانند باعث جرقه و مشکلاتی شوند که هیچ‌کس دوست ندارد این اتفاق بیفتد، به‌ویژه زمانی که فردی در نزدیکی حضور دارد.

مطالعه موردی: خطرات ایمنی ناشی از اتصال نادرست در سیستم‌های خانگی

در سال 2022، حادثه‌ی آتش‌سوزی در تگزاس رخ داد که یک نفر سیستم خورشیدی را به‌درستی نصب نکرده بود. مشکل از ترکیب قطعات ناسازگار بود - به‌طور خاص اینورترهای نامتناسب با باتری‌های LFP در یک سیستم DC coupled. عامل اصلی چه بود؟ یک کنترل‌کننده شارژ بدون گواهی‌نامه در هنگام تخلیه با ظرفیت حداکثری داغ‌تر از حد شد. به سال 2024 برگردیم و مطالعه‌ای نشان می‌دهد که هفت مورد از هر ده آتش‌سوزی باتری در منازل به نصب‌های دستی بدون گواهی UL 9540 مربوط می‌شود. این اتفاق نمی‌افتاد اگر افراد از متخصصان مجاز استفاده می‌کردند.

راه‌اندازی، آزمایش و انتخاب یک نصاب مؤهل

آزمایش سیستم: تأیید چرخه‌های شارژ/دشارژ و تشخیص اشکالات اتصال به زمین

تست مناسب سیستم‌ها اطمینان می‌دهد که آن‌ها به خوبی کار می‌کنند و ایمن باقی می‌مانند. هنگام نصب تجهیزات، تکنسین‌ها باید نحوه شارژ و دشارژ باتری‌ها را بررسی کنند و آن‌ها را با استفاده از بانک‌های بار مجاز توسط سازندگان تست کنند تا ببینند آیا واقعاً ظرفیت نامی خود را طبق یافته‌های NREL از سال 2023 حفظ می‌کنند. اتصالات زمینی بسیار مهم است که از همان ابتدا شناسایی شوند، زیرا این نشت‌های الکتریکی پنهانی مسئول تقریباً یک چهارم از تمام حریق‌های خانگی مرتبط با نصب‌های خورشیدی در سال گذشته بودند، طبق داده‌های NFPA. البته، بسیاری از سیستم‌های مدیریت باتری امروزه بیشتر تست‌ها را به صورت خودکار انجام می‌دهند، اما هنوز هیچ جایگزینی برای چک کردن دستی قدیمی از قبیل سطح مقاومت عایقی و اینکه آیا کلیدهای مدار درست موقعیت قطع می‌شوند، وجود ندارد.

راه‌اندازی نهایی و اعتبارسنجی عملکرد بلندمدت

فرآیند راه‌اندازی معمولاً شامل انجام یک آزمون استرس 72 ساعته روی باتری‌هاست، در این آزمون آن‌ها را از شارژ کامل تا حدود 20٪ تخلیه می‌کنند. این کار به شناسایی هرگونه مشکل ولتاژی کمک می‌کند که ممکن است در حین عملیات عادی مشاهده نشود. برای بررسی مشکلات سیم‌کشی، دوربین‌های مادون قرمز بسیار مفید هستند زیرا می‌توانند نقاط داغی را که در آن‌ها انرژی اتلاف می‌شود، به خصوص در سیستم‌هایی که به درستی نصب نشده‌اند، شناسایی کنند. پس از راه‌اندازی کامل، بهتر است مالکان خانه ابزارهای نظارتی مانند SolarLog یا EnergyHub را بررسی کنند. همچنین منطقی است که بهره‌وری چرخه کاری (round trip efficiency) را تحت نظارت داشته باشند. بیشتر باتری‌های لیتیومی باید در طول زمان بهره‌وری حدود 92٪ یا بیشتر را حفظ کنند، به شرطی که همه چیز به خوبی کار کند.

انتخاب نصابان معتبر با گارانتی و پشتیبانی

نصابانی که مدرک NABCEP خود را به دست آورده‌اند، حدود 58 ساعت آموزش تخصصی در مورد باتری را گذرانده‌اند و همچنین 10 نصب را تحت نظارت انجام داده‌اند. این فرآیند سختگیرانه به طور قابل توجهی از اشتباهات می‌کاهد و بر اساس تحقیقات IREC از سال 2023، نرخ اشتباهات در مقایسه با افراد بدون مدرک به میزان تقریبی 81٪ کاهش می‌یابد. هنگام خرید خدمات خورشیدی، شرکت‌هایی را انتخاب کنید که دستکم گارانتی ده ساله‌ای ارائه دهند که فقط شامل تجهیزات نباشد، بلکه کار اجرایی را نیز پوشش دهد. چنین پوشش گسترده‌ای می‌تواند بدون دریافت هزینه اضافی از سوی مالک خانه، حدود 94٪ از مشکلات پس از نصب را پوشش دهد، بر اساس یافته‌های Clean Energy Reviews در سال گذشته. فراموش نکنید بررسی کنید که آیا پیمانکار دارای بیمه‌ای است که به طور خاص شامل اشتباهات و در نظر گرفته نشدن‌ها (که اغلب به اختصار E&O نامیده می‌شود) می‌شود. این نوع پوشش زمانی ضروری می‌شود که اشتباهاتی در طرح‌های طراحی یا الزامات مربوط به مجوزها در حین پروژه فراموش شوند.

‫سوالات متداول‬

در هنگام نصب باتری‌های خورشیدی در خانه چه عواملی را باید در نظر بگیرم؟

قبل از نصب باتری‌های خورشیدی، به نیازهای مصرف انرژی خود و هرگونه تغییر احتمالی در مصرف خانوار توجه کنید و اندازه مناسب سیستم باتری را ارزیابی کنید. عوامل ساختاری و برقی خانه را از نظر ایمنی و انطباق با استانداردها بررسی کنید.

رعایت مقررات نظارتی در نصب باتری خورشیدی چرا مهم است؟

رعایت مقررات نظارتی اطمینان می‌دهد که نصب باتری خورشیدی شما با الزامات محلی، برق منطقه‌ای و استانی/فدرال همخوانی دارد، از بروز مشکلات قانونی جلوگیری می‌کند و ایمنی در طول عمر سیستم را تضمین می‌کند.

چه اقدامات ایمنی در هنگام نصب باتری خورشیدی لازم است؟

اقدامات ایمنی شامل استفاده از باتری‌های مورد تایید، شناسایی خطرات احتمالی آتش‌سوزی و برقی، استفاده از تجهیزات حفاظت فردی و رعایت دستورالعمل‌های خاص نصب مانند رویه‌های قفل‌کردن و برچسب‌گذاری است.

تفاوت سیستم‌های AC-coupled و DC-coupled چیست؟

سیستم‌های AC-coupled از اینورترهای جداگانه‌ای برای پنل‌های خورشیدی و باتری‌ها استفاده می‌کنند و برای به‌روزرسانی سیستم‌های قدیمی مناسب هستند. سیستم‌های DC-coupled یک اینورتر را به اشتراک می‌گذارند و بازدهی بالاتری ارائه می‌دهند، اما نیازمند اینورترهای هیبریدی سازگار هستند.

در یک نصب‌کننده چه ویژگی‌هایی باید جستجو کنم؟

به دنبال نصب‌کنندگانی با گواهی NABCEP باشید که این گواهی نشان‌دهنده آموزش‌های تخصصی و کاهش نرخ خطا است. گارانتی‌های جامع و بیمه مسئولیت را بررسی کنید تا اشتباهات احتمالی در زمان نصب را پوشش دهند.