كيفية استخدام بطارية منزلية مع مضخة حرارة: الطاقة الشمسية، التعريفات الزمنية، والاحتياطي

يوم شتوي واحد يشرح النظام بشكل أفضل من مخطط الأسلاك

تعمل البطارية المنزلية بشكل أفضل مع مضخة حرارية عندما تنسق استراتيجية التحكم بين ثلاثة أشياء: عندما تكون الكهرباء الشمسية متاحة، عندما تكون الكهرباء من الشبكة الأرخص، وعندما يحتاج المنزل فعليًا إلى الحرارة. يمكن للبطارية تحويل الطاقة منخفضة التكلفة أو الطاقة الشمسية إلى فترات مكلفة وتوفير الاحتياطي خلال الانقطاعات، ولكن مستوى شحن البطارية، وقوة العاكس، وطلب مضخة الحرارة، وكمية الطاقة المتاحة من البطارية تحدد مدى المرونة المتاحة بالفعل.

توصي مؤسسة توفير الطاقة بشكل خاص بدمج مضخات الحرارة مع الطاقة الشمسية، والبطاريات، وتعريفات الاستخدام الزمني حيثما كان ذلك مناسبًا، بينما وجدت أبحاثها لعام 2026 أن اختيار التعرفة يمكن أن يغير بشكل كبير اقتصاديات أنظمة الطاقة المنزلية المتكاملة.

أسهل طريقة لرؤية السبب هي متابعة المنزل لمدة 24 ساعة.

02:00 — الكهرباء رخيصة، لكن هل يجب أن تشحن البطارية؟

افترض تعرفة استخدام زمني في الشتاء:

خارج الذروة: 0.10 دولار/كيلوواط ساعة

ذروة: 0.32 دولار/كيلوواط ساعة

البطارية عند 35% من مستوى الشحن.

من المتوقع أن يكون إنتاج الطاقة الشمسية غدًا ضعيفًا.

قد يكون شحن البطارية طوال الليل منطقيًا لأن هذه الطاقة يمكن أن تدعم لاحقًا المضخة الحرارية خلال الفترة المكلفة.

لكنني لن أشحن تلقائيًا إلى 100%.

إذا كان غدًا مشمسًا، فإن ملء البطارية من الشبكة طوال الليل قد يترك مساحة ضئيلة للطاقة الشمسية في منتصف النهار.

لذا تحتاج استراتيجية التحكم إلى التوازن بين:

توقعات الطاقة الشمسية غدًا

الطلب المتوقع على التدفئة

فترات التعرفة

الاحتياطي الاحتياطي

تلاحظ مؤسسة توفير الطاقة أن البطاريات يمكن شحنها خلال فترات التعرفة منخفضة التكلفة ثم استخدامها لتشغيل مضخة حرارية عندما تكون الكهرباء أكثر تكلفة—حتى بدون الطاقة الشمسية.

06:30 — المنزل يستيقظ

انخفضت درجة الحرارة الخارجية.

تعمل المضخة الحرارية بجهد أكبر.

تبدأ أجهزة الإفطار.

الآن تواجه البطاريةالطاقةمشكلة بالإضافة إلى مشكلة الطاقة.

افترض:

مدخل الطاقة الكهربائية لمضخة الحرارة: 2.2 كيلوواط

أحمال المطبخ والأسر: 1.8 كيلوواط

أحمال أخرى: 0.5 كيلوواط

المجموع:

4.5 كيلوواط

قد تحتوي بطارية بسعة 10 كيلوواط ساعة على الكثير من الطاقة، لكن نظام بطارية-عاكس بقدرة 3 كيلوواط لا يمكنه تزويد هذا الحمل بالكامل الذي يبلغ 4.5 كيلوواط بشكل مستقل.

لهذا السبب يحتاج عرض أسعار نظام تخزين الطاقة المنزلي إلى كلا من:

كيلووات ساعة للطاقة

هي خصائص منفصلة. يمكن أن تحتوي البطارية على ما يكفي من كيلو واط ساعي لعدة ساعات بينما لا يزال العاكس غير قادر على دعم حمل منزلي كبير في لحظة.

كيلووات للطاقة المتزامنة.

توضح دراسة حالة حقيقية من مؤسسة توفير الطاقة هذا القيد: كان العاكس البطاري في أحد المنازل محدودًا بـ2.6 كيلووات من طاقة الشحن/التفريغ، مما يقيّد كمية الطاقة التي يمكن استخدامها من البطارية بواسطة مضخة الحرارة على الرغم من توفر تخزين البطارية.

11:30 — الطاقة الشمسية لها وظيفتان محتملتان

الآن تنتج الألواح الشمسية على السطح:

4.2 كيلووات

المنزل يحتاج إلى:

1.0 كيلووات

مضخة الحرارة تسجل متوسطًا:

1.2 كيلو واط

الفائض:

4.2 − 1.0 − 1.2 = 2.0 كيلووات

يمكن أن يستخدم هذا الفائض:

لشحن البطارية

أو

لتصدير إلى الشبكة.

ما هو الأفضل يعتمد جزئيًا على التعريفات.

إذا كانت الطاقة الشمسية المصدرة تكسب تقريبًا نفس تكلفة الكهرباء لاحقًا، فقد لا يكون تخزين كل كيلووات ساعة فائض منطقيًا اقتصاديًا.

إذا كانت الكهرباء المسائية أغلى بكثير من قيمة التصدير، فإن الاحتفاظ بالطاقة الشمسية يصبح أكثر جاذبية.

لهذا السبب لن أبرمج نظام تخزين الطاقة المنزلي Ruibit/Dawnice ببساطة على أنه:

الفائض الشمسي = دائمًا شحن البطارية.

يجب أن تفهم استراتيجية إدارة الطاقة/العاكس لماذا يتم حفظ الكهرباء المخزنة.

15:00 — يصبح المنزل نفسه تخزينًا للطاقة

هناك أداة مفيدة أخرى لا تحتوي على خلية ليثيوم داخلها.

البناء.

إذا كانت الكهرباء رخيصة أو كانت الطاقة الشمسية وفيرة قبل ذروة المساء، قد تقوم مضخة الحرارة أحيانًا بتسخين المنزل قليلاً - ضمن تفضيلات راحة مالك المنزل - بدلاً من الانتظار حتى تصبح الكهرباء باهظة الثمن.

يمكن أن يوفر أسطوانة الماء الساخن شكلًا آخر من التخزين الحراري.

هذا لايعني أن المنزل يحتاج إلى بطارية بسعة اسمية 7.46 كيلووات ساعة.يعني تسخين المنزل بشكل مفرط.

تعمل مضخات الحرارة عمومًا بكفاءة مع التشغيل المستمر ودرجات حرارة تدفق أقل بدلاً من الانفجارات المتكررة في درجات الحرارة العالية. توصي مؤسسة توفير الطاقة بتشغيل أطول وأكثر استقرارًا وتعويض مناسب عن الطقس لاستخدام مضخة الحرارة بكفاءة.

لذا توفر البطارية والبناء أنواعًا مختلفة من المرونة:

البطارية → تنقل الطاقة الكهربائية

نظام البناء/المياه الساخنة → يحول طلب الحرارة

يمكن لاستراتيجية التحكم الذكية استخدام كلاهما.

17:30 — هذه هي الساعة التي كانت تنتظرها البطارية

انهار توليد الطاقة الشمسية.

انتقل التعرفة إلى فترة مكلفة.

لا يزال مضخة الحرارة تحتاج إلى الكهرباء.

افترض أن المنزل الآن يسحب:

مضخة حرارية: 2.0 كيلو واط

أحمال أخرى: 0.8 كيلو واط

المجموع:

2.8 كيلو واط

إذا كانت البطارية تزود 2.8 كيلو واط لمدة ثلاث ساعات:

2.8 × 3 = 8.4 كيلو واط ساعة

قد توفر بطارية nominal 10 كيلو واط ساعة تلك الكمية الكاملة كطاقة متاحة بعد النظر في نافذة SoC القابلة للاستخدام، وخسائر التحويل، وإعداد الاحتياطي.

لذا سأقوم بنمذجةملف الحمل المسائي، وليس ببساطة القول:

بطارية 10 كيلو واط ساعة = ثلاث ساعات من دعم مضخة الحرارة.

وجد نموذج مؤسسة توفير الطاقة لعام 2026 عبر أكثر من مليون سيناريو أن الأسر التي تجمع بين مضخات الحرارة والطاقة الشمسية والبطاريات يمكن أن تستفيد بشكل أكبر من الكهرباء منخفضة التكلفة، لكن المدخرات تختلف بشكل كبير مع التعرفة وأداء مضخة الحرارة وطلب الأسرة وتكوين النظام.

21:00 — هل نتوقف عن التفريغ أم نستمر في توفير المال؟

وصلت حالة شحن البطارية إلى:

30%

تستمر التعرفة القصوى لمدة ساعة أخرى.

هل يجب أن يستمر النظام في التفريغ؟

هذا يعتمد على ما يقدره صاحب المنزل.

إذا كان الهدف هو تحقيق أقصى قدر من المدخرات من التعرفة، فقد تستمر البطارية نحو الحد الأدنى الطبيعي لحالة الشحن.

إذا كان صاحب المنزل يريد حماية من الانقطاع، فقد يحتفظ النظام بـ:

احتياطي 20-30%

أو قيمة مختارة أخرى.

تلك الطاقة المحجوزة لها تكلفة فرصة.

لا يمكن للبطارية استخدام كيلو واط ساعة النهائي في نفس الوقت لتجنب الكهرباء المكلفة من الشبكةهي خصائص منفصلة. يمكن أن تحتوي البطارية على ما يكفي من كيلو واط ساعي لعدة ساعات بينما لا يزال العاكس غير قادر على دعم حمل منزلي كبير في لحظة.والاحتفاظ بنفس كيلو واط ساعة دون مساس لقطع الطاقة في المستقبل.

يجب توضيح هذه المقايضة عند اقتباس القدرة الاحتياطية.

23:15 — ثم تفشل الشبكة

الآن يصبح تصميم النظام مرئيًا.

قد تبقى في البطارية 3 كيلو واط ساعة.

ما يحدث بعد ذلك يعتمد على:

ما إذا كانت عملية النسخ الاحتياطي/الطاقة الاحتياطية مدعومة

أي الدوائر محمية

قدرة تفريغ البطارية

متطلبات بدء تشغيل مضخة الحرارة

الطاقة القابلة للاستخدام المتبقية

وما إذا كانت الطاقة الشمسية يمكن أن تعمل خلال انقطاع التيار.

تحدد وزارة الطاقة الأمريكية الطاقة الاحتياطية، وتحويل الطاقة الشمسية، وإدارة وقت الاستخدام كأسباب قد يفكر فيها أصحاب المنازل في تخزين البطارية.

لكن "النسخ الاحتياطي للبطارية" لا يعني تلقائيًا:

نسخ احتياطي لمضخة الحرارة لكامل المنزل طوال فترة الانقطاع.

بالنسبة لاقتراح نظام تخزين الطاقة المنزلية من Ruibit/Dawnice، سأحدد الأحمال المحمية واستراتيجية الاحتياطي بشكل صريح.

ما الذي سأطلبه قبل اقتباس النظام

أحتاج فقط إلى مجموعة بيانات قصيرة:

ثم سأقوم بمحاكاة عدة أيام شتوية بدلاً من متوسط سنوي واحد.

يمكن أن يكشف يوم ثلاثاء بارد وغائم الكثير أكثر من استهلاك الكهرباء السنوي.

بالنسبة لموزع نظام تخزين الطاقة المنزلية، فإن ذلك يغير أيضًا الاقتباس. بدلاً من بيع:

بطارية 10 كيلو واط ساعة + عاكس

يصبح الاقتراح:

سعة البطارية + قدرة العاكس + توافق مضخة الحرارة + تكامل الطاقة الشمسية + استراتيجية التعرفة + نطاق النسخ الاحتياطي.

هذا هو النظام الذي يشتريه صاحب المنزل فعليًا.

لا تجعل البطارية مضخة الحرارة أرخص ببساطة لأن الاثنينالمنتجاتمثبتان في نفس المنزل.

تظهر القيمة عندما يتم تنسيق إنتاج الطاقة الشمسية، والكهرباء الرخيصة من الشبكة، وطلب التسخين، وحالة شحن البطارية، والاحتياطي الاحتياطي كنظام طاقة واحد.

الأسئلة الشائعة

1. هل يمكن للبطارية المنزلية تشغيل مضخة حرارة؟

نعم، إذا كانتقدرة تفريغ البطارية وإنتاج العاكس كافيين لمضخة الحرارة والأحمال المنزلية الأخرى المتزامنة. تحدد كيلو واط ساعة البطارية الطاقة المتاحة، بينما تحدد كيلو واط مقدار الطاقة التي يمكن توفيرها في وقت واحد.

2. كيف يمكن للبطارية المنزلية تقليل تكاليف الكهرباء لمضخة الحرارة؟

يمكن للبطارية تخزينالطاقة الشمسية الزائدة أو الكهرباء المشتراة خلال فترات وقت الاستخدام منخفضة التكلفةوتفريغها لاحقًا عندما تعمل مضخة الحرارة خلال فترات التعرفة الأكثر تكلفة.

3. هل يجب أن تشحن البطارية المنزلية من الشبكة ليلاً عند استخدام مضخة حرارة؟

يمكن أن يكون منطقيًا عندما تكون الكهرباء الليلية رخيصة ومن المتوقع أن يكون هناك طلب مرتفع على التسخين في اليوم التالي. ومع ذلك، يجب أن تأخذ استراتيجية التحكم في الاعتبار أيضًاتوقعات الطاقة الشمسية، الطلب المتوقع على التدفئة، فترات التعرفة، وسعة البطارية المتاحة للطاقة الشمسية خلال النهار.

4. كيف يؤثر الاحتياطي الاحتياطي على تشغيل مضخة الحرارة؟

الحفاظ على جزء من البطارية في مستوى احتياطي أدنى يوفر الطاقة لانقطاع محتمل، لكن تلك الطاقة لا يمكن استخدامها في نفس الوقت لتوفير تكاليف التعرفة اليومية. يجب أن يعكس مستوى الاحتياطي توازن صاحب المنزل المفضل بينالمرونة الاحتياطية وتحسين تكاليف الطاقة.

5. ما المعلومات المطلوبة لتحديد حجم البطارية المنزلية لمضخة الحرارة؟

استخدمملف تحميل مضخة الحرارة وبدء التشغيل، استهلاك الأسرة، توليد الطاقة الشمسية، تعرفة الكهرباء، سعة البطارية القابلة للاستخدام بالكيلوواط ساعة، قدرة البطارية/العكس، الأحمال الاحتياطية المطلوبة، ومستوى الاحتياطي.