تنمو أساطيل السيارات الكهربائية التجارية بسرعة، وكذلك فاتورة الكهرباء اللازمة لشحنها. يمكن أن تغطي الطاقة الشمسية الموجودة على السطح أو المرآب ما بين 60 إلى 90% من طاقة الشحن بتكلفة هامشية تقترب من الصفر، ولكن فقط إذا تم تصميم النظام بشكل صحيح من البداية. إذا أخطأت في تحديد حجم العاكس، أو تجاهل رسوم الطلب، أو تخطي المخزن المؤقت للبطارية، فسينتهي بك الأمر بتعبئة شبكة باهظة الثمن تتعارض مع الغرض.
لماذا دمج الطاقة الشمسية مع شحن السيارات الكهربائية؟
الحالة التجارية واضحة ومباشرة. يستهلك شاحن التيار المتردد من المستوى 2 (22 كيلووات) الذي يعمل لمدة 8 ساعات يوميًا حوالي 64 كيلووات في الساعة. وبتعرفة كهرباء تجارية تبلغ 0.15 دولار/كيلوواط ساعة بالإضافة إلى رسوم الطلب، يضيف المستودع الذي يحتوي على 10 شواحن ما بين 35 ألف إلى 60 ألف دولار سنويًا من تكاليف الكهرباء قبل أن ينمو الأسطول. تعمل الطاقة الشمسية بسعر 0.04 - 0.06 دولارًا أمريكيًا / كيلووات في الساعة LCOE على تحويل ذلك إلى تكلفة تشغيل يمكن التحكم فيها خلال فترة استرداد تتراوح من 4 إلى 7 سنوات.
وبعيدًا عن التكلفة البحتة، فإن العديد من تفويضات الاستدامة للشركات وبرامج كهربة الأساطيل تتطلب مصادر موثقة للطاقة المتجددة. توفر الطاقة الشمسية الموجودة في الموقع الدليل الأكثر قابلية للتحقق، حيث تتدفق الإلكترونات مباشرة من الألواح إلى المركبات دون مغادرة حدود الموقع.
المكونات الثلاثة التي تحتاجها
يتكون نظام الشحن المتكامل بالطاقة الشمسية والمركبات الكهربائية من ثلاث طبقات، لكل منها منطق الحجم الخاص بها:
- مجموعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية - يولد طاقة التيار المستمر من السقف أو مظلة المرآب
- العاكس المرتبط بالشبكة — تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد، والمزامنة مع الشبكة، وإدارة تدفق الطاقة؛ أ العاكس الهجين يدير أيضًا شحن البطارية وتفريغها
- تخزين البطارية (اختياري ولكن يوصى به) - يقوم بتخزين فائض الطاقة الشمسية لجلسات الشحن المسائية ويرتفع الطلب على الحلاقة عندما يتم تنشيط أجهزة شحن متعددة في وقت واحد
تتصل شواحن السيارات الكهربائية نفسها بلوحة توزيع التيار المتردد أسفل العاكس. يمكن لأجهزة الشحن الذكية المزودة بإدارة الأحمال التواصل مع العاكس لتقليل معدل الشحن بناءً على الطاقة الشمسية المتاحة، وتجنب تصدير الشبكة أو ارتفاع الطلب.
تحديد حجم المجموعة الشمسية لحمل EV الخاص بك
السؤال الأساسي حول الحجم هو: ما مقدار الطاقة الشمسية التي تستهلكها مركباتك، ومتى تستهلكها؟
الخطوة 1 - حساب طاقة الشحن السنوية
اضرب عدد المركبات في متوسط الأميال اليومية في استهلاك السيارة كيلووات ساعة/كم، ثم في 365. أسطول مكون من 20 شاحنة صغيرة بمتوسط 80 كم/يوم عند 0.25 كيلووات ساعة/كم = 146,000 كيلووات ساعة/سنة. هذا هو هدف الطاقة الذي يجب أن يهدف نظامك الشمسي إلى مطابقته أو تجاوزه.
الخطوة 2 - تحديد ساعات الشحن لتوليد الطاقة الشمسية
هذه الخطوة هي المكان الذي تسوء فيه معظم المشاريع. إذا تم شحن المركبات من 07:00 إلى 09:00 (قبل ذروة الطاقة الشمسية) ومرة أخرى من 17:00 إلى 19:00 (بعد ذروة الطاقة الشمسية)، فإن الطاقة الشمسية الموجودة في الموقع تعوض بشكل مباشر القليل جدًا من الشحن بدون بطارية. إذا تم شحن المركبات من الساعة 09:00 إلى 15:00 (ذروة النافذة الشمسية)، فيمكن للنظام الخالي من البطاريات تحقيق استهلاك ذاتي للطاقة الشمسية بنسبة 70-85%.
الخطوة 3 - حجم المصفوفة
قاعدة تقريبية: القدرة الشمسية (kWp) ≈ طاقة EV السنوية (كيلوواط ساعة) ÷ (ساعات الذروة للشمس × 365 × 0.80 كفاءة النظام). مقابل 146,000 كيلووات ساعة/سنة في موقع به 4.5 ساعات ذروة مشمسة: 146,000 ÷ (4.5 × 365 × 0.80) ≈ 111 كيلو واط. أضف 15-20% لنمو الأسطول المستقبلي.
| حجم الأسطول | مؤسسة. الحمل السنوي للمركبة الكهربائية | مجموعة الطاقة الشمسية (4.5 رطل لكل ثانية) | الموصى بها بيس |
|---|---|---|---|
| 5 شاحنات، 60 كم/يوم | 27000 كيلوواط ساعة | 20-25 كيلو واط | 50-80 كيلووات ساعة (اختياري) |
| 20 شاحنة، 80 كم/يوم | 146,000 كيلوواط ساعة | 100-120 كيلو واط | 150-300 كيلووات ساعة |
| 50 شاحنة، 100 كم/يوم | 456,000 كيلوواط ساعة | 300-360 كيلو واط | 500-800 كيلووات ساعة |
| 10 شاحنات، 200 كم/يوم، 0.45 كيلووات ساعة/كم | 328,500 كيلوواط ساعة | 220-260 كيلو واط | 400-600 كيلووات ساعة |
هل تحتاج إلى مخزن مؤقت للبطارية؟
يضيف تخزين البطارية تكلفة - عادةً ما تكون 200 إلى 350 دولارًا أمريكيًا/كيلوواط ساعة مثبتة لأنظمة LFP - ولكنه يحل ثلاث مشكلات يصعب إدارتها:
- عدم تطابق التوقيت: الذروة الشمسية عند الظهر. غالبًا ما يتم شحن المركبات في الصباح الباكر والمساء. يقوم نظام BESS بقدرة 150-300 كيلووات في الساعة بتخزين فائض منتصف النهار وإطلاقه أثناء جلسات الشحن، مما يزيد من الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية من ~40% إلى ~75-85%.
- ارتفاع رسوم الطلب: يتم تنشيط عشرة شواحن بقدرة 22 كيلووات في وقت واحد لسحب 220 كيلووات - وهو حدث طلب يحدد رسوم الطلب للشهر بأكمله. يمكن لـ BESS أن يحد من سحب الشبكة إلى سقف محدد مسبقًا عن طريق التكثيف أثناء تنشيط أجهزة الشحن.
- قيود اتصال الشبكة: تحتوي العديد من المباني التجارية على اتصال بالشبكة يتناسب مع حجم حمل المبنى الحالي. قد تتطلب إضافة شواحن EV بدون BESS أعمالًا مكلفة لترقية الشبكة. يتيح لك المخزن المؤقت للبطارية إضافة سعة الشحن دون لمس اتصال الشبكة.
بالنسبة للمواقع التي يتم فيها شحن المركبات حصريًا خلال ساعات النهار وتكون معدلات الطلب على الشبكة أقل من 8 دولارات / كيلووات / شهر، غالبًا ما يكون النظام الخالي من البطاريات مناسبًا. بالنسبة لأي شخص آخر، يدفع BESS تكاليفه من خلال توفير رسوم الطلب وحده - بغض النظر عن عائد الاستثمار في الطاقة الشمسية.
مخاطر رسوم الطلب: التهديد الصامت
وهذا يستحق قسمًا خاصًا به لأنه يمثل مفاجأة التكلفة الأولى في كهربة أسطول السيارات الكهربائية. طلب فاتورة التعريفات التجارية على أعلى متوسط سحب لمدة 15 دقيقة في الشهر. يتم تنشيط عشرة أجهزة شحن بقدرة 22 كيلووات في الساعة 08:00 عندما يبدأ تشغيل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في المبنى أيضًا مما ينتج عنه حدث طلب يتراوح بين 280 إلى 320 كيلووات. بسعر 18 دولارًا / كيلووات / شهر 5,400-5,760 دولارًا شهريًا في رسوم الطلب وحدها - قبل أي رسوم على الطاقة.
يمكن لبرنامج إدارة الشحن الذكي أن يقوم بتنشيط الشاحن بشكل متدرج للحفاظ على السحب المتزامن تحت السقف. جنبا إلى جنب مع BESS (انظر لدينا دليل الحلاقة الذروة)، يمكن تثبيت السقف بدقة بغض النظر عن عدد المركبات التي يتم توصيلها. وهذا يحول التعرض لرسوم الطلب من متغير لا يمكن التنبؤ به إلى تكلفة تشغيل ثابتة يمكن التحكم فيها.
اختيار العاكس: سلسلة مقابل الهجين
للحصول على تركيب مباشر للشحن أثناء النهار فقط بدون بطارية وبحجم متواضع (<50 كيلو واط)، يعد معيارًا العاكس سلسلة التجارية هو الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة. يغطي نطاق Sungrow SG30CX إلى SG250HX ما بين 30 إلى 250 كيلووات لكل وحدة بكفاءة عالية (تصل إلى 98.9%) وموثوقية مثبتة.
بالنسبة لأي نظام يتضمن - أو يخطط لتضمين - تخزين البطارية، أ العاكس الهجين (أو عاكس بطارية مقترن بالتيار المتردد). تدمج سلسلة Sungrow SH الطاقة الشمسية MPPT، والتحكم في شحن/تفريغ البطارية، وتفاعل الشبكة في وحدة واحدة، مما يبسط عملية التثبيت والمراقبة. بالنسبة لمواقع C&I الكبيرة التي تزيد عن 50 كيلووات، يتعامل SH250CX-V21 مع ما يصل إلى 250 كيلووات من مخرجات التيار المتردد مع مدخلات MPPT المتعددة.
| السيناريو | نوع العاكس الموصى به | نموذج المثال |
|---|---|---|
| الشحن أثناء النهار فقط، بدون BESS، <50 كيلوواط أقصى | العاكس سلسلة | Sungrow SG30CX / SG50CX |
| شحن نهاري + مسائي، متضمن BESS | العاكس الهجين | Sungrow SH100CX / SH250CX-V21 |
| مستودع كبير، 200-500 كيلوواط أقصى، وخزائن BESS متعددة | سلسلة مركزية أو متعددة MPPT | Sungrow SG250HX + BESS مقترن بالتيار المتردد |
| موقع خارج الشبكة أو شبكة ضعيفة | هجين مع إمكانية خارج الشبكة | سلسلة Sungrow SH مع وضع الجزيرة |
المرآب مقابل السطح: ما هو التركيب المناسب لمستودعات المركبات الكهربائية؟
تحتوي مستودعات أسطول المركبات الكهربائية عادةً على مناطق كبيرة مرصوفة لوقوف السيارات، وهي مثالية لهياكل مرآب السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية. يقوم المرآب بشيئين: فهو يولد الطاقة الشمسية ويوفر مواقف مغطاة للسيارات، مما يطيل عمر بطارية السيارة الكهربائية في درجات الحرارة الشديدة أو المناخات الباردة. غالبًا ما تجعل الوظيفة المزدوجة التكلفة الهيكلية المرتفعة أسهل لتبرير تمويل الفرق.
اعتبارات تصميم المرآب الرئيسية:
- تباعد الأعمدة: يجب أن يسمح للمركبة بالمناورة - عادة 5.5-6 متر بين الصفوف للشاحنات، 8-10 متر للشاحنات
- توجيه الكابل: تمتد كابلات التيار المستمر من سلاسل اللوحة إلى أسفل الأعمدة إلى صندوق الدمج؛ حافظ على تشغيل كابل التيار المستمر لمسافة أقل من 100 متر لإدارة انخفاض الجهد
- الحمل الهيكلي: يؤثر حمل الثلوج (لأسواق رابطة الدول المستقلة وأسواق شمال أوروبا)، ورفع الرياح، والوصول إلى استبدال اللوحة الديناميكية، على مواصفات الفولاذ
- إمالة الوحدة: تعتبر درجة الحرارة من 5 إلى 10 درجات نموذجية بالنسبة لهياكل المرآب - حيث يقلل الميل المنخفض من حمل الرياح ولكنه يقلل قليلاً من العائد السنوي؛ مقبول عند خطوط العرض أقل من 40 درجة
لدينا أنظمة تركيب Econo Solar تشمل صابورة ذات سقف مسطح وإطارات مرآب مخصصة مصممة لتخليص المركبات التجارية.
تقدير عائد الاستثمار: 100 كيلووات من الطاقة الشمسية + 200 كيلووات في الساعة BESS لمستودع يتسع لـ 20 شاحنة
- توليد الطاقة الشمسية: 100 كيلو واط × 4.5 رطل إس إتش × 365 × 0.80 الكفاءة = 131,400 كيلووات ساعة/سنة
- شحن المركبات الكهربائية المغطاة بالطاقة الشمسية: ~105,000 كيلووات في الساعة (80% استهلاك ذاتي مع BESS)
- تجنب طاقة الشبكة: 105,000 كيلوواط ساعة × 0.15 دولار = 15,750 دولارًا في السنة
- تم حفظ رسوم الطلب: حلاقة 80 كيلوواط الذروة × 18 دولارًا شهريًا × 12 = 17,280 دولارًا في السنة
- إجمالي الادخار السنوي: ~ 33000 دولار
- التكلفة المثبتة: 100 كيلوواط من الطاقة الشمسية بسعر 0.65 دولار/واط = 65000 دولار + 200 كيلووات في الساعة BESS بسعر 280 دولارًا/كيلووات في الساعة = 56000 دولار + التثبيت = ~ 165,000 دولار
- الاسترداد البسيط: ~5.0 سنوات؛ معدل العائد الداخلي على مدى 20 عامًا > 15%
هذه الأرقام إرشادية - هيكل التعريفة الخاصة بك، وتكلفة الاتصال بالشبكة، ومعدلات العمالة المحلية سوف تغير الأرقام. أرسل لنا فاتورة الخدمات وبيانات الأسطول وسوف نقوم بتصميم المشروع بدقة لموقعك.
الأسئلة الأساسية التي يجب الإجابة عليها قبل التصميم
- ما هي الساعات التي يتم فيها شحن المركبات، وهل يمكن تغيير هذا الجدول الزمني نحو منتصف النهار؟
- ما هي سعة الاتصال بالشبكة الحالية وما هي تعرفة الطلب المطبقة؟
- هل يتوفر التركيب على السطح أو المرآب أو التثبيت الأرضي؟
- هل يحتوي الموقع على خطط لتوسيع الأسطول في المستقبل والتي ينبغي دمجها في النظام الآن؟
- هل الموقع متصل بالشبكة أم أن هناك مخاوف تتعلق بالموثوقية تتطلب إمكانية النسخ الاحتياطي للبطارية؟