شحن السيارة الكهربائية بالطاقة الشمسية: الشحن في المنزل من الألواح الشمسية
نعم — يمكنك شحن سيارتك بالكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية على سطح منزلك. ففي نظام شمسي مربوط بالشبكة (on-grid) تُغذّي الألواح التمديدات الكهربائية للمنزل؛ ولأن جهاز الشحن المنزلي موصول بالتمديدات نفسها، فإن جزءاً كبيراً من عملية شحن تبدأها أثناء استمرار الإنتاج الشمسي يُغطّى من الشمس مباشرة. في هذا الدليل نشرح بلغة بسيطة كيف يعمل النظام، وكم لوحاً يلزم عبر مثال حسابي، وأي خصائص جهاز الشحن تعمل مع الطاقة الشمسية بأعلى كفاءة.
تجمع فكرة شحن السيارة بالطاقة الشمسية استثمارين — النظام الشمسي على السطح ومحطة الشحن المنزلية — في هدف واحد: خفض تكلفة الطاقة لكل كيلومتر وتغذية السيارة بكهرباء تنتجها بنفسك. ولنبدأ بتوضيح مهم: Bemis شركة مصنّعة لأجهزة شحن السيارات الكهربائية؛ أما الألواح الشمسية والعاكس فمجموعة معدّات منفصلة تصمّمها شركة الطاقة الشمسية التي تتعامل معها. والخبر السار أن أي محطة شحن منزلية مُعدّة بشكل صحيح تعمل بسلاسة مع النظام الشمسي.
كيف يعمل شحن السيارة الكهربائية من الألواح الشمسية؟
الغالبية العظمى من الأنظمة الشمسية المنزلية مربوطة بالشبكة، أي تعمل بنمط on-grid. فالألواح تنتج من الشمس تياراً مستمراً (DC)؛ ويحوّل العاكس هذا التيار إلى التيار المتردد (AC) المستخدَم في المنزل ويعطيه للوحة الكهرباء الرئيسية. ومن تلك اللحظة تغذّي الطاقة المنتَجة أي جهاز يعمل في تلك اللحظة — الثلاجة والمكيّف وبالطبع جهاز شحن السيارة الكهربائية. وإن كان الإنتاج أقل من الاستهلاك اكتُمل الفرق من الشبكة؛ وإن كان أكثر صُدِّر الفائض إليها. وهذا التدفق كله تلقائي: فعند بدء الشحن لا تحتاج إلى التفكير في مصدر الطاقة المستخدَم في الخلفية.
ودور جهاز الشحن في هذه البنية واضح: تُوصَل محطة الشحن الجدارية (wallbox) بلوحة المنزل وتنقل الطاقة القادمة من اللوحة إلى السيارة بأمان. وسواء أتت الطاقة في تلك اللحظة من اللوح أم من الشبكة فإن ذلك لا يغيّر عمل جهاز الشحن — ولهذا لا حاجة للبحث عن «جهاز شحن خاص بالطاقة الشمسية». كما أن العاكس الهجين المستخدَم في الأنظمة ذات التخزين البطاري لا يغيّر هذا المنطق: فهو يدير الألواح والبطارية ويغذّي لوحة المنزل؛ ويظل جهاز الشحن المنزلي يعمل موصولاً باللوحة. أما ما يرفع فعلاً الحصة المغطّاة من الشمس فهو مواءمة الشحن مع ساعات الإنتاج المرتفع والقدرة على ضبط تيار الشحن وفق الإنتاج.
- الألواح تنتج DC ← والعاكس يحوّله إلى AC ← واللوحة الرئيسية تغذّي المنزل وجهاز الشحن معاً.
- إن كانت الشمس كافية جاء الشحن أساساً من الألواح؛ وإن لم تكن اكتمل النقص من الشبكة — ولا ينقطع الشحن أبداً.
- يعمل الـwallbox باستقلال عن علامة الألواح والعاكس؛ ولا يلزم «إصدار شمسي» خاص من جهاز الشحن.
- ويجب في كل الأحوال أن يقوم فنّي تمديدات كهربائية معتمد بتوصيل اللوحة وبالتركيب.
كم لوحاً وكم kW يلزم؟ مثال حسابي افتراضي
الجواب يتوقف على استهلاك سيارتك وعلى عدد الكيلومترات التي تقطعها يومياً. ولنبدأ بافتراض شائع: تستهلك السيارة الكهربائية نحو 15-20 kWh لكل 100 كيلومتر. وبهذا الافتراض تبلغ الحاجة اليومية للسائق الذي يقطع في المتوسط 40 كم يومياً نحو 6-8 kWh؛ وبإضافة الفقد البالغ نحو 10 % أثناء الشحن يغطّي هذا الاستخدامَ إنتاجٌ يقارب 7-9 kWh في اليوم.
ولنستخدم في جانب الألواح متوسطاً افتراضياً أيضاً: لنفترض أن 1 kWp من القدرة المركّبة ينتج في ظروف تركيا نحو 3,5-4,5 kWh في اليوم (وهذا يتغيّر بوضوح بحسب المنطقة والموسم واتجاه السطح والتظليل — وهذه القيم للاسترشاد فقط). وبجمع الافتراضين تظهر الصورة الآتية:
| القيادة اليومية | الحاجة التقريبية للطاقة | قدرة الألواح الافتراضية | عدد الألواح (بافتراض 450 Wp) |
|---|---|---|---|
| 20 كم | 3-4 kWh | ~1 kWp | 2-3 ألواح |
| 40 كم | 6-8 kWh | ~1,5-2 kWp | 4-5 ألواح |
| 100 كم | 15-20 kWh | ~4-5 kWp | 9-12 لوحاً |
وثمة ملاحظتان مهمتان. الأولى أن هذا الحساب يبيّن حصة السيارة فقط؛ أما استهلاك المنزل نفسه (الأجهزة والإنارة والتكييف) فيُخطَّط له بقدرة إضافية. والثانية أن الإنتاج موسمي — فالنظام الذي يتجاوز الهدف اليومي صيفاً قد يقلّ عنه شتاءً. ويتضح التحجيم الحقيقي بالكشف الذي ستجريه شركة الطاقة الشمسية بالنظر إلى مساحة السطح والاتجاه والميل ونمط الاستهلاك. فاستخدم القيم هنا كفكرة أولية واستند في قرار الاستثمار إلى الكشف.
أي جهاز شحن يناسب الطاقة الشمسية؟
من الناحية التقنية تعمل أي محطة شحن AC منزلية بموصّل Type 2 في منزل يعمل بالطاقة الشمسية. أما الخاصية التي تصنع الفارق في الكفاءة فهي: إمكان ضبط تيار الشحن — وبالتالي القدرة. فالإنتاج الشمسي يتغيّر باستمرار خلال النهار؛ إذ يبلغ ذروته وقت الظهيرة وينخفض صباحاً ومساءً. وحين تستطيع خفض قدرة الشحن إلى مرحلة أدنى تقترب القدرة التي يسحبها الجهاز من الإنتاج ويُغطّى جزء أكبر من الشحن بالألواح بدل الشبكة. وفي ساعات الإنتاج الوفير ترفع المرحلة فتنقل الشمس إلى السيارة أسرع.
ويقدّم Bemis Charger Plus 2 وCharger Pro 2 هذه المرونة تحديداً: إذ تُضبط مرحلة القدرة بين 4-7-11-22 kW (6-10-16-32A). وتتكيّف خوارزمية الشحن الذكي في Plus 2 تلقائياً مع أقصى تيار تقبله السيارة؛ وخاصية بدء الشحن التلقائي تستأنف الشحن من تلقاء نفسها عند عودة الكهرباء بعد الانقطاع. ويضيف Pro 2 إلى ذلك إدارة حمل متقدمة (DLM) ودعم OCPP 1.6 وتفويض المستخدمين؛ وفي الطُرز المتصلة يجري التشغيل والإطفاء عن بُعد وضبط المؤقّت ومتابعة سجل الشحن عبر تطبيق الهاتف. ويمكن تركيب الطرازين في الهواء الطلق بفضل هيكلهما بحماية IP65.
لماذا تُعدّ موازنة الحمل الديناميكية ميزة في منزل يعمل بالطاقة الشمسية؟
تراقب موازنة الحمل (DLM) استهلاك المنزل الإجمالي وتضبط قدرة الشحن تلقائياً وفق الحد الآمن للتمديدات. وفي منزل يعمل بالطاقة الشمسية يكون المقابل العملي لذلك: عند الظهيرة حين يكون الإنتاج مرتفعاً ولا يعمل مستهلك كبير في المنزل يمضي الشحن بقدرة عالية؛ وعند تشغيل أحمال كالفرن أو المكيّف يُخفَّض الشحن تلقائياً، ثم يعود ليرتفع عند انخفاض الحمل. وبذلك يُحمى القاطع الرئيسي وتُستثمر ساعات الإنتاج الوفير بأعلى كفاءة دون إجهاد التمديدات. كما أن جدولة الشحن بالمؤقّت في فترة الظهيرة التي يبلغ فيها الإنتاج ذروته وسيلة بسيطة وفعّالة أخرى لزيادة الحصة المغطّاة من الشمس.
ولمن لا يريد تركيباً ثابتاً أو لديه موقع ثانٍ كبيت ريفي أو صيفي يعمل بالطاقة الشمسية، يمثّل Bemis Pro Mobile 2 بديلاً عملياً: ففي جهاز الشحن المحمول ثلاثي الطور هذا الذي يقدّم 11-22 kW يُضبط التيار على 6 مراحل (6/10/16/20/25/32A) من تطبيق الهاتف أو من الزر الموجود على الجهاز. والمراحل المنخفضة تسهّل تغطية جزء كبير من الشحن من الشمس حتى في الأنظمة الشمسية الصغيرة محدودة الإنتاج. وفئة الحماية IP65 ومدى التشغيل -40°C / +55°C يجعلان الجهاز صالحاً للاستخدام الخارجي في الفصول الأربعة؛ وتخرج من علبته حقيبة حمل ومحوّل قابس أحادي الطور.
اختر جهاز الشحن المتوافق مع الطاقة الشمسية وذا التيار القابل للضبط — ولنقرّر معاً الطراز المناسب لاستخدامك.
استعرض محطات الشحن AC Wallboxكيف يستمر الشحن ليلاً وفي الأيام الغائمة؟
أكبر ما يريح في النظام المربوط بالشبكة هو عدم الانقطاع: فحين لا تكفي الشمس يكتمل الجزء الناقص من الشبكة دون أن تفعل شيئاً. وفي الشحن الليلي تأتي الطاقة كلها من الشبكة؛ وفي الأيام الغائمة ينخفض الإنتاج لكنه لا يتلاشى — إذ تواصل الألواح إسهاماً أقل وتتكفّل الشبكة بالباقي. ولا يتوقف شحن السيارة في منتصفه في أي سيناريو. وإن كانت تعرفة الكهرباء لديك أنسب في ساعات الليل فيمكنك أيضاً إدارة تكلفة الساعات الخالية من الشمس بجدولة الشحن ليلاً عبر مؤقّت جهاز الشحن.
أما الأنظمة ذات التخزين البطاري (بعاكس هجين) فتخزّن الطاقة الفائضة المنتَجة نهاراً وتتيحها مساءً؛ وهذه الطاقة تخفّف أولاً استهلاك المنزل نفسه. ولأن بطارية السيارة أكبر بكثير من بطاريات التخزين المنزلية، فإن تغطية شحن السيارة ليلاً بالكامل من بطارية المنزل غير واقعية في معظم التركيبات — وينبغي التفكير في التخزين بوصفه دعماً لا شحناً كاملاً للسيارة. وباختصار فإن أكفأ ترتيب هو: جدولة الشحن في الساعات المشمسة قدر الإمكان، وضبط التيار وفق الإنتاج، واستكمال ما تبقّى من الشبكة على التعرفة الليلية.
تنتج Bemis محطات شحن AC للمنازل وأماكن العمل بإرث Bemis Teknik التي تصنّع في بورصة منذ عام 1994. وبعد أن تصمّم مع شركة الطاقة الشمسية جانب الألواح والعاكس في نظامك، يمكنك استكمال جانب الشحن بـCharger Plus 2 أو Charger Pro 2 ذوي التيار القابل للضبط أو بـPro Mobile 2 المحمول. ولتحديد الطراز المناسب لاستخدامك يمكنك التواصل معنا من صفحة الاتصال.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن شحن السيارة الكهربائية مباشرةً من اللوح الشمسي؟
التيار المستمر (DC) الذي ينتجه اللوح لا يُعطى للسيارة مباشرة؛ بل يحوّله العاكس أولاً إلى التيار المتردد (AC) المستخدَم في المنزل وينقله إلى لوحة الكهرباء الرئيسية. ولأن جهاز الشحن المنزلي يعمل موصولاً بهذه اللوحة، فإن جزءاً كبيراً من الشحن الذي تجريه أثناء استمرار الإنتاج الشمسي يُغطّى من الألواح؛ ويكتمل الناقص تلقائياً من الشبكة. أي أن «الشحن من اللوح» يعني عملياً الشحن من تمديدات المنزل التي يغذّيها نظام شمسي مربوط بالشبكة (on-grid). وفي هذا الترتيب لا يحتاج جهاز الشحن إلى عتاد خاص؛ فأي wallbox من نوع AC بموصّل Type 2 يعمل مع النظام.
كم لوحاً شمسياً يلزم لشحن سيارة كهربائية؟
لنشرح بمثال افتراضي: تستهلك السيارات الكهربائية نحو 15-20 kWh لكل 100 كم؛ والسائق الذي يقطع 40 كم يومياً تبلغ حاجته اليومية 6-8 kWh. وإذا افترضنا أن 1 kWp من القدرة المركّبة ينتج في متوسط تركيا نحو 3,5-4,5 kWh في اليوم، فإن 1,5-2 kWp — أي 4-5 ألواح بقدرة 450 Wp — تكفي لهذا الاستخدام. أما لمسافة 100 كم يومياً فترتفع الحاجة إلى 4-5 kWp (9-12 لوحاً). وهذه القيم للاسترشاد فقط؛ إذ يُحدَّد عدد الألواح الحقيقي بكشف شركة الطاقة الشمسية مع مراعاة اتجاه سطحك وميله ومنطقتك والموسم واستهلاك المنزل نفسه.
هل يلزم جهاز شحن خاص للشحن بالطاقة الشمسية؟
لا. ففي منزل فيه نظام شمسي مربوط بالشبكة تعمل محطة شحن AC قياسية بموصّل Type 2 دون مشكلة، لأن الجهاز يأخذ الطاقة لا من الألواح بل من لوحة المنزل. أما الخاصية التي ترفع الكفاءة فهي ضبط التيار: ففي Bemis Charger Plus 2 وCharger Pro 2 تُضبط القدرة بين 4-7-11-22 kW؛ وفي Pro Mobile 2 المحمول يُختار التيار على 6 مراحل (6-32A) من تطبيق الهاتف أو من الزر الموجود على الجهاز. والمراحل المنخفضة تقرّب القدرة المسحوبة من الإنتاج الشمسي، والمراحل المرتفعة تسرّع الشحن في ساعات الإنتاج الوفير. وبذلك يُستخدَم الجهاز نفسه بكفاءة في الساعات المشمسة وغير المشمسة معاً.
هل يعمل العاكس الهجين مع جهاز الشحن المنزلي معاً؟
نعم. فالعاكس الهجين معدّة تدير الألواح الشمسية والتخزين البطاري إن وُجد وتغذّي لوحة المنزل الرئيسية. أما جهاز الشحن المنزلي فجهاز منفصل يُوصَل بهذه اللوحة. ولا يُوصَل الاثنان ببعضهما مباشرة بل يعملان معاً عبر التمديدات نفسها — ولذلك لا يلزم تطابق علامة العاكس مع علامة جهاز الشحن. ويمكن تركيب طُرز wallbox من Bemis في أي منزل بنظام مربوط بالشبكة أو هجين بصرف النظر عن بنية الألواح والعاكس. ويكفي أن يتم التوصيل عبر اللوحة وبعناصر حماية مناسبة وعلى يد فنّي تمديدات كهربائية معتمد. والتحقق من ملاءمة التمديدات بالكشف قبل التركيب يجعل استثمار الطاقة الشمسية واستثمار الشحن يمضيان معاً على أساس سليم.
كيف يجري شحن السيارة ليلاً أو في الجو الغائم؟
في الأنظمة المربوطة بالشبكة (on-grid) لا ينقطع الشحن أبداً: فحين لا يكفي الإنتاج الشمسي يكتمل الجزء الناقص تلقائياً من الشبكة. والشحن الليلي يُغذّى بالكامل من الشبكة؛ وفي الأيام الغائمة تواصل الألواح إسهاماً أقل ويُغطّى الفرق من الشبكة مجدداً. وإن كانت تعرفة الكهرباء لديك أنسب ليلاً فيمكنك إدارة تكلفة الساعات الخالية من الشمس أيضاً بجدولة الشحن في ساعات الليل عبر مؤقّت جهاز الشحن. أما الأنظمة ذات التخزين البطاري فتنقل فائض النهار إلى المساء؛ غير أنه لمّا كانت بطارية السيارة أكبر بكثير من البطارية المنزلية فينبغي اعتبار التخزين دعماً لا شحناً كاملاً للسيارة.
