يمكن لمكيف هواء عادي في مركبة التخييم أن يستنزف مجموعة بطاريات الليثيوم ذات السعة الكبيرة بشكل مدهش في غضون ساعات قليلة فقط. يشرح هذا الدليل مدة تشغيل بطارية مكيف الهواء في مركبة التخييم باستخدام المواصفات الفعلية للمعدات، وحسابات سعة بطاريات LiFePO₄، وفقدان الطاقة في العاكس، وتيار التشغيل، بالإضافة إلى المقارنة العملية بين أبعاد أنظمة 12 فولت و24 فولت.
يمكن لمكيف هواء عربة التخييم أن يعمل لمدة ما بين 40 دقيقة تقريبًا إلى أكثر من 4 ساعات عند استخدام مجموعة بطاريات ليثيوم بجهد 12 فولت تتراوح سعتها بين 100 أمبير ساعة و600 أمبير ساعة, ، بافتراض أن الطلب المستمر على التيار المتردد يبلغ حوالي 1,500 واط، مع احتياطي معقول للبطارية، وخسائر في العاكس، وعدم وجود مدخلات شمسية ذات أهمية.
هذه هي الإجابة المختصرة.
الإجابة المفيدة أكثر تعقيدًا، لأن سعة البطارية لا تمثل سوى نصف المشكلة. فمن الناحية النظرية، يمكن أن تحتوي البطارية على طاقة كافية لتشغيل مكيف الهواء، ومع ذلك تتعطل في اللحظة التي يبدأ فيها الضاغط العمل، لأن نظام إدارة البطارية (BMS) أو الأسلاك أو المصهر أو العاكس لا يستطيع توفير التيار المطلوب.
أرى عددًا كبيرًا جدًّا من حسابات الطاقة الخاصة بالمركبات الترفيهية التي تقتصر على الأمبير-ساعة.
هذا خطأ.
يجب أن يأخذ أي تحليل جاد في الاعتبار الواط/ساعة، وكفاءة المحول، وتيار التفريغ المستمر، وارتفاع التيار عند بدء التشغيل، ودورة تشغيل الضاغط، ودرجة الحرارة المحيطة، وجهد مجموعة البطاريات. إذا أغفلت أحد هذه المتغيرات، فقد يتحول تقديرك البالغ أربع ساعات إلى مدة تشغيل تبلغ ساعتين — أو إلى نظام يتوقف عن العمل تمامًا.
إذن، ما هي سعة البطارية التي تحتاجها فعليًّا؟
وللحصول على قاعدة مرجعية مفيدة، سأقوم بمحاكاة مكيف هواء تقليدي يُركب على سطح مركبة ترفيهية (RV) بحمل متوسط مستمر يبلغ 1,500 واط.
هذا الرقم لم يُختلق من العدم. يذكر كولمان-ماخ أن سرعة «ماخ 15» تبلغ 13.9 أمبير للتبريد, ، في حين تشير وثائق شركة «دوميتيك» الخاصة بعدد من الوحدات التي تبلغ قدرتها 13,500 وحدة حرارية بريطانية إلى أن تيارات الحمل المقننة للضاغط تبلغ حوالي 12.4–12.7A, ، بالإضافة إلى حمل محرك المروحة. تعتمد الطاقة الحقيقية الدقيقة على الطراز وظروف التشغيل ومعامل القدرة، لذا ينبغي اعتبار 1,500 واط حملًا تخطيطيًّا وليس مواصفة عامة. المواصفات المنشورة لشركة كولمان-ماخ و البيانات الفنية لمكيفات الهواء التي تُركَّب على السطح من «دوميتيك» يوضح لماذا يُعد استخدام رقم واحد عام لـ“قدرة مكيف الهواء في المركبات الترفيهية” أمرًا خطيرًا.
بالنسبة للجدول أدناه، أستخدم:
هذه افتراضات تخطيطية متحفظة عن قصد، وليست وعوداً تتعلق بأي بطارية أو مكيف هواء بعينه.
| مجموعة بطاريات LiFePO₄ بجهد 12.8 فولت | الطاقة الاسمية | الطاقة التقديرية المتاحة لتشغيل مكيف الهواء* | مدة التشغيل المستمر التقريبية للتيار المتردد |
|---|---|---|---|
| 100 أمبير/ساعة | 1.28 كيلوواط/ساعة | 1.04 كيلوواط ساعة | 0.69 ساعة / 41 دقيقة |
| 200 أمبير/ساعة | 2.56 كيلوواط/ساعة | 2.07 كيلوواط/ساعة | 1.38 ساعة |
| 300 أمبير/ساعة | 3.84 كيلوواط/ساعة | 3.11 كيلوواط/ساعة | 2.07 ساعة |
| 400 أمبير/ساعة | 5.12 كيلوواط/ساعة | 4.15 كيلوواط/ساعة | 2.76 ساعة |
| 460 أمبير/ساعة | 5.89 كيلوواط·ساعة | 4.77 كيلوواط/ساعة | 3.18 ساعة |
| 560 أمبير/ساعة | 7.17 كيلوواط·ساعة | 5.81 كيلوواط/ساعة | 3.87 ساعة |
| 600 أمبير/ساعة | 7,68 كيلوواط/ساعة | 6.22 كيلوواط/ساعة | 4.15 ساعة |
*الطاقة المقدرة للتيار المتردد = الطاقة الاسمية للبطارية × عمق التخطيط 90% × كفاءة المحول 90%.
يوضح هذا الجدول ما يعادل الحمل المستمر. قد يتوقف الضاغط الذي يتم التحكم فيه بواسطة منظم الحرارة عن العمل بمجرد وصول المركبة الترفيهية إلى درجة الحرارة المطلوبة، مما قد يؤدي إلى زيادة مدة التشغيل الفعلية. لكن إذا تعرضت تلك المركبة الترفيهية نفسها لأشعة الشمس المباشرة في أريزونا، مع وجود عزل ضعيف وسقف ممتلئ بالحرارة، فقد يستمر الضاغط في العمل لفترة أطول بكثير.
ولهذا السبب لا أحب الوعود من قبيل “بطارية واحدة سعة 300 أمبير/ساعة توفر بالضبط ثلاث ساعات من التيار المتردد”.”
الأنظمة الحقيقية لا تتصرف بهذه الدقة.
يبدأ الحساب بالواط/ساعة، وليس بالأمبير/ساعة.
بالنسبة لبطارية LiFePO₄ بجهد 12.8 فولت:
طاقة البطارية (واط/ساعة) = الجهد × الأمبير/ساعة
وبالتالي، تحتوي البطارية سعة 100 أمبير/ساعة على:
12.8 فولت × 100 أمبير/ساعة = 1,280 واط/ساعة = 1.28 كيلوواط/ساعة
تحتوي مجموعة البطاريات سعة 300 أمبير/ساعة على:
12.8 فولت × 300 أمبير/ساعة = 3,840 واط/ساعة = 3.84 كيلوواط/ساعة
مجموعة بطاريات بسعة 460 أمبير/ساعة:
12.8 فولت × 460 أمبير/ساعة = 5,888 واط/ساعة = 5.888 كيلوواط/ساعة
هذا الرقم الأخير ليس مجرد رقم نظري. إحدى الشركات المدرجة في CoreSpark/BYingPower تكوينات بطاريات الليثيوم عالية التفريغ بجهد 12 فولت المخصصة للمركبات الترفيهية (RV) يحدد جهد اسمي 12.8 فولت، طاقة 5,888 واط/ساعة، تيار تفريغ 300 أمبير، وقوة خرج 3,840 واط للتكوين المبين في بياناته الفنية.
من أجل تخطيط أوسع نطاقًا لمجموعة البطاريات، فإن الموقع مدى بطارية LiFePO4 للمركبات الترفيهية تغطي تطبيقات الشحن العميق للبيوت المتنقلة والمقطورات والأنظمة غير المتصلة بالشبكة.
ليس كذلك.
تُفقد الطاقة في الأسلاك، ومقاومة البطارية، والأجهزة الإلكترونية، ولا سيما في مرحلة تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد. وكمثال واقعي على ذلك، يُذكر جهاز «MultiPlus-II 12/3000» من شركة Victron الذي يعمل بجهد 120 فولت 2,400 واط من الطاقة المستمرة عند 25 درجة مئوية، و5,500 واط من الطاقة القصوى، وكفاءة قصوى للمحول تبلغ 93%.
لاحظ هذه الكلمة: «الحد الأقصى».
لن أبني حساب مدة تشغيل عربة التخييم (RV) بناءً على افتراض أن المحوّل سيظل يعمل بأقصى كفاءة في جميع ظروف الحمل ودرجة الحرارة وطول الكابل وجهد البطارية. وللتخطيط المتحفظ، يُعد استخدام معيار 90% خيارًا أسهل في التبرير.
حتى الأنظمة الثابتة الكبيرة لا تعمل بدون خسائر. وقد استخدم تقرير «تقييم استراتيجية تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون» الصادر عن وزارة الطاقة الأمريكية في يوليو 2023 كفاءة الذهاب والإياب الأساسية لنظام التخزين LFP من طراز 85% في نموذج واحد للتكلفة والأداء لعام 2030. وهذا الرقم على نطاق الشبكة لا يمثل مواصفة لكفاءة بطارية المركبات الترفيهية (RV)، ولكنه يمثل اختبارًا واقعيًا مفيدًا للتحقق من صحة الحسابات التي تفترض تحويل الطاقة وفقًا لمعيار 100%. اقرأ تقييم وزارة الطاقة.
لنفترض أن لديك مجموعة بطاريات LiFePO₄ بسعة 300 أمبير/ساعة وجهد 12.8 فولت.
السعة الاسمية:
12.8 × 300 = 3,840 واط·ساعة
السعة القابلة للاستخدام المخطط لها لطراز 90%:
3,840 × 0.90 = 3,456 واط·ساعة
كفاءة محول 90%:
3,456 × 0.90 = 3,110 واط/ساعة تيار متردد
الآن قم بتشغيل مكيف هواء بقدرة 1,500 واط:
3,110 واط·ساعة ÷ 1,500 واط = 2.07 ساعة
لذا، أعتبر ذلك مجموعة بطاريات تكفي لحمل مستمر لمدة ساعتين تقريبًا, ، وليس بنكًا يعمل لمدة ثلاث ساعات.
هل يمكن أن تظل المركبة الترفيهية باردة لمدة تزيد عن ساعتين؟ بالتأكيد. ويمكن أن يساعد في ذلك تشغيل الترموستات بشكل متقطع.
هل يمكن أن تعمل بتكلفة أقل؟
نعم، هذا صحيح أيضًا.
وهنا تكمن مشكلة الكثير من النصائح المتوفرة عبر الإنترنت.
فوز واتس.
إذا كان مكيف الهواء الخاص بك يستهلك 1,500 واط تيار متردد، وكان العاكس يعمل بكفاءة تبلغ حوالي 90%، فيجب أن يوفر جانب البطارية حوالي 1,667 واط قبل احتساب خسائر الكابلات، مما يخلق طلبًا هائلاً على التيار في نظام ذي جهد اسمي يبلغ 12 فولت، على الرغم من أن سعة البطارية بالكيلوواط/ساعة قد تبدو كافية تمامًا نظريًّا.
عند 12.8 فولت:
1,500 واط ÷ 0.90 ÷ 12.8 فولت ≈ 130 أمبير تيار مستمر
عند حمل تيار متردد بقوة 1,800 واط:
1,800 واط ÷ 0.90 ÷ 12.8 فولت ≈ 156 أمبير تيار مستمر
وذلك أثناء الجري.
ما الذي يحدث أثناء بدء التشغيل؟
يُظهر الجدول الفني الذي نشرته شركة «دوميتيك» لعدد من طرازات مكيفات السقف بسعة 13,500 وحدة حرارية بريطانية أن التيار المقنن للحمل للضاغط يبلغ حوالي 12.4–12.7A, ، لكن تيار الدوار المقفل يمكن أن يصل إلى ما يقارب 52–68A, ، حسب الطراز. وتحدد الوثائق نفسها 3.5 كيلوواط: الحد الأدنى لحجم المولد لكل وحدة في العديد من الطرازات.
هذا صحيح لا وهذا يعني أن المحول الخاص بك يجب أن يوفر طاقة تبلغ 8 كيلوواط بشكل مستمر. أما أمبير الدوار المقفل فيصف حالة تشغيل مختلفة.
لكن البيانات تشير إلى أمر مهم: إن تشغيل الضاغط ليس بالأمر الهين.
كما توضح شركة «كولمان-ماخ» التأثير البيئي بوضوح مماثل. وتشير قائمة طراز «ماخ 15» الخاصة بها إلى 13.9 أمبير في ظروف التبريد و18 أمبير في ظروف “الصحراء”. عند جهد 115 فولت، تعادل هذه الأرقام حوالي 1.60 كيلو فولت أمبير و2.07 كيلو فولت أمبير من الحمل الكهربائي الظاهري، على التوالي.
نفس مكيف الهواء.
ظروف مختلفة.
فرق كبير.
ولهذا السبب، فإن أفضل بطاريات الليثيوم لمكيف الهواء في المركبة الترفيهية ليست مجرد البطاريات التي تحمل ملصقًا يشير إلى أكبر سعة بالآمبير-ساعة. فأنت بحاجة إلى بطاريات ذات سعة كافية قدرة نظام إدارة البطارية (BMS) على تحمل التيار المستمر والارتفاعات المفاجئة في التيار لفترات قصيرة وكذلك.
هذا يفاجئ الناس.
تبلغ الطاقة الاسمية لبطارية بجهد 12.8 فولت وسعة 100 أمبير ساعة 1.28 كيلوواط ساعة. وبالنظر إلى الطاقة وحدها، يشير المثال الذي نضربه إلى أن مكيف الهواء سيعمل بشكل مستمر لمدة 40 دقيقة تقريبًا بقدرة 1,500 واط، بعد احتساب الخسائر المتوقعة.
ولكن لنفترض أن تلك البطارية بالذات مزودة بنظام إدارة البطارية (BMS) الذي يسمح بتفريغ مستمر بقدرة 100 أمبير.
عند جهد 12.8 فولت، تمثل 100 أمبير تقريبًا:
12.8 فولت × 100 أمبير = 1,280 واط تيار مستمر
يحتاج الحمل الذي يعمل بالتيار المتردد بقدرة 1,500 واط إلى أكثر من 1,500 واط من البطارية بعد احتساب خسائر المحول.
الحسابات قد انهارت بالفعل.
قد تحتوي البطارية على طاقة مخزنة كافية لتشغيل مكيف الهواء لمدة تقل عن ساعة، لكنها تفتقر إلى ما يكفي من القدرة اللحظية لتشغيله لمدة ثانية واحدة.
هذا هو الفرق الذي يجب على المشترين فهمه:
الطاقة هي التي تحدد المدة التي يمكنك الركض خلالها. أما القوة فهي التي تحدد ما إذا كان بإمكانك الركض أصلاً.
إذا كنت تقوم بالتشييد مع وجود مكيف هواء تقليدي على السطح، فراجع كلًّا من سعة البطارية بالآمبير-ساعة (Ah) ومواصفات نظام إدارة البطارية (BMS). تقوم CoreSpark بفصل خيارات بطارية LiFePO4 للمركبات الترفيهية بجهد 12 فولت من تكوينات المركبات الترفيهية ذات الجهد العالي، وهو أمر مفيد عند مقارنة بنية مجموعات البطاريات بدلاً من إضافة المزيد من السعة بجهد 12 فولت دون تروٍ.
بالنسبة للأحمال الصغيرة التي تعمل بالتيار المستمر، فإن جهد 12 فولت يعد خيارًا منطقيًّا للغاية.
بالنسبة لأحمال تكييف الهواء المستمرة، فإن حماسي تجاه الأنظمة الكبيرة جدًّا التي تعمل بجهد 12 فولت أقل بكثير.
لماذا؟
الحالي.
لنفترض أن الحمل نفسه الذي يعمل بالتيار المتردد بقدرة 1,500 واط، مع كفاءة محول 90%.
عند 12.8 فولت:
≈130 أمبير تيار مستمر
عند 25.6 فولت:
≈65 أمبير تيار مستمر
إذا ضاعفنا الجهد، فإن التيار ينخفض تقريبًا إلى النصف مع بقاء الطاقة كما هي.
وهذا أمر مهم لأن التيار المستمر العالي يتطلب كابلات أثقل، وقضبان توزيع متينة، ومفاتيح فصل ذات تصنيف مناسب، وصمامات كبيرة، ووصلات محكمة، وإدارة دقيقة لانخفاض الجهد.
لا يعني استخدام نظام 12 فولت بالضرورة أنه نظام خاطئ. فمجموعة البطاريات ذات الجهد 12 فولت المصممة بشكل صحيح يمكنها تشغيل أحمال كبيرة، وهناك بطاريات ذات معدل تفريغ عالٍ مصممة خصيصًا لهذا الغرض.
ولكن بمجرد أن يخبرني أحدهم أنه يريد تشغيل مكيف هواء سقفي بقدرة 13.5 ألف أو 15 ألف وحدة حرارية بريطانية لعدة ساعات يوميًا، فإنني سأقوم على الأقل بمقارنة التصميم مع نظام بطاريات LiFePO4 لمركبات التخييم (RV) بجهد 24 فولت قبل تفعيل مسار تيار ضخم بجهد 12 فولت.
لنأخذ هذين البنكين على سبيل المثال:
12.8 فولت × 400 أمبير/ساعة = 5.12 كيلوواط/ساعة
25.6 فولت × 200 أمبير/ساعة = 5.12 كيلوواط/ساعة
نفس الطاقة الاسمية.
ولكن عند تحميل تيار متردد بقوة 1,500 واط، فإن بنية 24 فولت تنقل ما يقارب نصف التيار من جانب البطارية.
ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تبسيط تصميم الأنظمة عالية الطاقة بشكل كبير.
ما هي المقايضة؟ من المحتمل أن تحتوي مركبتك الترفيهية (RV) على الكثير من الأجهزة التي تعمل بجهد 12 فولت، لذا قد يتطلب نظام الكهرباء الداخلي الذي يعمل بجهد 24 فولت تحويلًا من تيار مستمر إلى تيار مستمر (DC-DC) وتكاملًا أكثر دقة.
لا يوجد فائز واحد يجمع على جميع الآراء.
لا يوجد سوى نظام واحد تم تصميمه هندسيًّا بالفعل.
بالنسبة لأنظمة تكييف الهواء التقليدية المثبتة على الأسطح، سأفكر في المتطلبات الواردة في كيلوواط/ساعة أولاً, ، ثم حدد العدد الفعلي للبطاريات.
لنفترض:
وبذلك تصبح الطاقة الاسمية التقريبية المطلوبة للبطارية كما يلي:
سعة البطارية المطلوبة بالكيلوواط/ساعة = مدة التشغيل المطلوبة × الوات (تيار متردد) ÷ 0.90 ÷ 0.90
2 × 1.5 كيلوواط ÷ 0.81 = 3.70 كيلوواط/ساعة (القيمة الاسمية)
عند 12.8 فولت:
3,700 واط·ساعة ÷ 12.8 فولت ≈ 289 أمبير·ساعة
لذلك أعتقد أن الأمر سيكون في حدود مجموعة بطاريات من فئة 300 أمبير/ساعة, ، بشرط أن تكون سعة التفريغ الخاصة به كافية لتحمل الحمل.
4 × 1.5 كيلوواط ÷ 0.81 = 7.41 كيلوواط/ساعة (القيمة الاسمية)
عند 12.8 فولت:
7,410 واط/ساعة ÷ 12.8 فولت ≈ 579 أمبير/ساعة
هذا هو الجوهر نطاق 600 أمبير/ساعة.
8 × 1.5 كيلوواط ÷ 0.81 = 14.81 كيلوواط·ساعة (القيمة الاسمية)
عند 12.8 فولت:
≈1,157 أمبير/ساعة
الآن تغيرت طبيعة المشروع.
لم تعد تتحدث عن مجرد ترقية عادية للبطارية. بل إنك تصمم نظامًا كبيرًا لتخزين الطاقة في المركبات المتنقلة، حيث يصبح كل من الوزن، ومسار الكابلات، وسعة الشحن، وتكامل المولد الكهربائي، ومساحة الألواح الشمسية على السقف، وحجم المحول، والتهوية، والحماية، والتكلفة، كلها قيودًا جادة.
ولهذا السبب، فإن مجموعة المنتجات التي تقدم تكوينات بسعات 300 أمبير/ساعة و460 أمبير/ساعة و560 أمبير/ساعة و600 أمبير/ساعة مخصصة لتطبيقات تكييف الهواء في المركبات الترفيهية (RV) وأنظمة التكييف خارج الشبكة وهذا أقرب بكثير إلى الحالة العملية الفعلية من التظاهر بأن كل مكيف هواء مثبت على السطح يعمل ببطارية عامة واحدة سعة 100 أمبير/ساعة. تذكر إحدى صفحات منتجات CoreSpark تكوينًا بسعة طاقة تبلغ 5,888 واط/ساعة ومعدل تفريغ يبلغ 300 أمبير، على الرغم من أنه يجب دائمًا التأكد من الطراز الدقيق ومواصفات نظام إدارة البطارية (BMS) قبل تصميم النظام. اطلع على مواصفات بطاريات التيار المتردد الخاصة بالمركبات الترفيهية (RV) والمستقلة عن الشبكة.
“مكيف هواء للمركبات الترفيهية” ليس مواصفة هندسية ذات مغزى.
كما أن السعة المقاسة بوحدة BTU لا تعني استهلاكًا للكهرباء.
تُعبِّر قيمة التبريد البالغة 13,500 وحدة حرارية بريطانية (BTU) عن قدرة الجهاز على إزالة الحرارة. وهذا لا يعني أن الجهاز يستهلك كهرباءً تعادل 13,500 وحدة حرارية بريطانية (BTU) في الساعة.
قد تختلف وحدتان بقدرة 13.5 ألف وحدة حرارية بريطانية (BTU) اختلافًا جوهريًّا من حيث الضواغط ومحركات المراوح والكفاءة وسلوك التشغيل وأنظمة التحكم واستهلاك الطاقة الفعلي.
تقوم شركة «دوميتيك» حاليًا بتسويق طرازات تُركَّب على سطح السيارة، ومن بينها سلسلة FreshJet 5، طرازا 13.5K و15K, ، في حين تضم تشكيلة كولمان-ماخ ما يلي: ماخ 15.
لذا، قبل اختيار مجموعة بطاريات تكييف الهواء لسيارة التخييم، عليك معرفة ما يلي:
الرقم الأخير له قيمة خاصة.
يمكن لمقياس التيار بالملقط، أو جهاز مراقبة الطاقة، أو نظام القياس عن بُعد الخاص بالعاكس أن يزودك بمعلومات عن مركبتك الترفيهية أكثر مما تقدمه عشر مشاركات عامة على المدونات.
سأقوم بترتيب المواصفات بترتيب مختلف عن الترتيب الذي يتبعه العديد من بائعي البطاريات.
وهذا هو الأولوية بالنسبة للأجهزة ذات الاستهلاك المرتفع للطاقة.
البطارية الضخمة المزودة بنظام إدارة البطارية (BMS) ذي السعة غير الكافية تُعد بطارية تيار متردد رديئة.
بالنسبة لنظام يعمل بجهد 12 فولت ويحمل تيارًا يتراوح بين 130 و160 أمبير أثناء التشغيل العادي تحت أحمال عالية، أرغب في توفير هامش أمان كافٍ بدلاً من تصميم النظام بحيث يعمل بشكل دائم عند أقصى حدود قدراته.
يجب أن يتحمل العاكس الخاص بك عملية تشغيل الضاغط.
وكذلك البطارية.
يمكن لنظام التشغيل التدريجي أن يقلل من الضغط الناتج عن بدء التشغيل، لكنني ما زلت لا أؤيد تحديد سعة البطارية والمحول بناءً على هوامش ضئيلة للغاية.
وبمجرد أن تصبح سعة الطاقة كافية، فإن الطاقة هي التي تحدد مدة التشغيل.
تحتوي بطارية بقوة 12.8 فولت وسعة 460 أمبير/ساعة على ما يقارب 5.89 كيلوواط/ساعة (القيمة الاسمية). يحتوي مجموعة البطاريات التي تبلغ جهدها 12.8 فولت وسعتها 600 أمبير/ساعة على 7.68 كيلوواط/ساعة (القيمة الاسمية).
الآن نحن نتحدث عن ساعات وليس دقائق.
كلما زادت مدة استخدام مكيف الهواء المتوقعة وزاد استهلاكه للطاقة، زادت الحاجة إلى مقارنة البنى الهندسية التي تعمل بجهد 12 فولت وتلك التي تعمل بجهد 24 فولت.
النطاق الأوسع لشركة CoreSpark أدلة بطاريات المقطورات والبطاريات خارج الشبكة تُعد نقطة انطلاق أكثر منطقية لاتخاذ هذه القرارات على مستوى النظام مقارنة باختيار السعة بمعزل عن العوامل الأخرى.
تختلف بطاريات LiFePO₄ في سلوكها عن أنظمة الرصاص الحمضية في البيئات الباردة، لا سيما أثناء الشحن.
إذا كانت المركبة الترفيهية (RV) ستتعرض لمناخات شديدة البرودة، فيجب التأكد من درجة الحرارة المسموح بها للشحن للبطارية بالضبط، وسلوك نظام إدارة البطارية (BMS) عند انقطاع التيار، وما إذا كان نظام التدفئة الداخلي متاحًا أم لا.
لا تفترض أن كلمة “الليثيوم” توضح لك كل شيء.
المراقبة عبر البلوتوث ليست ضرورية لتوليد الكهرباء.
وهو أمر مفيد للغاية عند تشخيص نظام يعمل تحت أحمال عالية.
إن مراقبة حالة الشحن، والتيار، وإنذارات نظام إدارة البطارية (BMS)، ودرجة الحرارة، وسلوك الجهد الكهربائي تساعد في التمييز بين بطارية ذات سعة أقل من المطلوب، ومحول ذي سعة أقل من المطلوب، أو اتصال غير جيد.
إليكم ادعاءً آخر لا أثق به: “ما عليك سوى إضافة 800 واط من الطاقة الشمسية لتشغيل مكيف الهواء طوال اليوم”.”
ربما.
لكن أرني ميزانية الطاقة.
لا تنتج المجموعة الشمسية بقدرة 800 واط طاقتها المقدرة إلا في ظل ظروف مناسبة، ويختلف الإنتاج الفعلي تبعًا لزاوية الشمس، والتظليل، ودرجة حرارة الألواح، وأداء جهاز التحكم، والموقع، والموسم، وهندسة السقف.
لنفترض أن مجموعتك الشمسية تولد فعليًّا 650 واط في حين أن مكيف الهواء يستهلك 1,500 واط.
لا تزال بطاريتك تفقد الطاقة بمعدل يبلغ تقريبًا:
1,500 واط – 650 واط = 850 واط, ، قبل احتساب خسائر التحويل الخاصة بالنظام بأكمله.
تساعد الطاقة الشمسية بشكل كبير.
هذا لا يزيل العبء.
وبمجرد ظهور الغيوم، تتغير المعادلة مرة أخرى.
عندما يتعلق الأمر بالتخييم البري الحقيقي، أفضّل التفكير في المكان بأكمله ميزانية الطاقة على مدار 24 ساعة: مكيف الهواء، والثلاجة، والإضاءة، ومضخة المياه، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، و«ستارلينك» أو أي معدات اتصالات أخرى، والميكروويف، وطاقة الاحتياطي من العاكس، والأحمال الطفيلية للتيار المستمر، وإعادة الشحن بالطاقة الشمسية.
وبذلك يكون لديك نظام بطارية.
أما الباقي فليس سوى حسابات تتعلق بالأجهزة المنزلية.
بمجرد وصول وحدة التكييف إلى درجة الحرارة المحددة في منظم الحرارة، قد يتوقف الضاغط بينما تستمر المروحة في العمل، أو قد تدخل الوحدة بأكملها في دورة تشغيل.
وهذا يقلل من متوسط استهلاك الطاقة في الساعة.
وبالتالي، قد يتفوق أداء عربة السفر المجهزة بعزل جيد ليلاً على القيم الواردة في جدول الحمل المستمر بفارق كبير.
قد يحدث العكس تمامًا في الساعة الرابعة مساءً.
قد يؤدي سقف المركبة الترفيهية ذو اللون الداكن، عند وقوفها تحت أشعة الشمس الصيفية المباشرة، إلى إجبار الضاغط على العمل بشكل شبه مستمر، في حين تقوم الخزائن والجدران والمراتب والأسطح الداخلية بإطلاق الحرارة المتراكمة داخل المقصورة.
ولهذا السبب لن أستنتج أبدًا من نتيجة اختبار أُجري ليلاً أن الصحراء ستكون هكذا في منتصف النهار.
تشير شركة «كولمان-ماخ» نفسها إلى أن بيانات المواصفات الخاصة بها تعكس شروط اختبار محددة؛ وتشير «الأسئلة الشائعة» الخاصة بها إلى شروط التصميم المتعلقة بـ درجة الحرارة الخارجية 95 درجة فهرنهايت، ودرجة الحرارة الداخلية 80 درجة فهرنهايت، والرطوبة النسبية 50% بالنسبة للعديد من الوحدات.
يبدأ تشغيل جهاز الميكروويف.
يقوم شخص ما بتشغيل موقد حثي.
تم ترك سخان المياه قيد التشغيل عن طريق الخطأ على التيار الكهربائي.
فجأة، يطلب “نظام التيار المتردد بقدرة 1,500 واط” الخاص بك من المحول 3,000 واط أو أكثر.
ينخفض عمر البطارية، لكن هذا الأمر يكاد يكون ثانويًا — فالسؤال الملح هو ما إذا كان العاكس ومجموعة البطاريات قادرين على تحمل الحمل المركب.
أنظمة البطاريات هي أجهزة كهروكيميائية، وليست خزانات وقود.
تؤثر كل من درجة الحرارة، ومعدل التفريغ، وحالة الخلية، وقيود نظام إدارة البطارية (BMS)، ومقاومة الكابل، وحالة الشحن، على ما يحدث تحت الحمل.
كما تشير وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن تصميم أنظمة أيونات الليثيوم يجب أن يكون مخصصاً للاستخدام المحدد الذي سيُستخدم من أجله، وأن ظروف التشغيل والتحكم يمكن أن تؤثر بشكل كبير على عمر النظام.
إليك الطريقة التي سأتبعها.
لا تبدأ بشراء البطاريات.
ابدأ بالجهاز.
قم بقياس الحمل التشغيلي الثابت لمكيف الهواء الخاص بك في يوم حار. وسجل سلوك التشغيل عند بدء التشغيل إذا كانت أجهزتك تسمح بذلك.
“عبارة ”طوال اليوم» ليست مواصفة.
“ثلاث ساعات بعد غروب الشمس” هي.
“ست ساعات خلال الليل، مع توقع تشغيل الضاغط بشكل متقطع” هو.
كلما كان الهدف أكثر دقة، قلّت الأموال التي تضيعها.
لنفترض أن السيارة الترفيهية لا تزال بحاجة إلى الكهرباء أثناء تشغيل مكيف الهواء.
لأنه يفعل ذلك.
انسَ أمر «آه» مؤقتًا.
قم بتحويل كل القيم إلى واط/ساعة حتى يمكن مقارنة مجموعات البطاريات ذات الفولتية المختلفة بشكل صحيح.
ثم تحقق مما يلي:
الطاقة والقوة هما اختباران منفصلان.
يجب أن يجتاز نظامك كلا الاختبارين.
من الناحية الفنية، من الممكن تصميم كل مكون بحيث يعمل عند 99% من الحد الأقصى لمواصفاته.
كما أن هذا يعتبر خطأً هندسيًّا في حالة مركبة ساخنة ومتذبذبة.
نعم، يمكن لمكيف هواء مركبة التخييم (RV) أن يعمل ببطاريات الليثيوم عندما تكون مجموعة البطاريات، ونظام إدارة البطاريات (BMS)، والمحول، والكابلات، والصمامات، وسعة تحمل التيار الزائد مصممة بحيث تتناسب مع كل من الحمل المستمر للمكيف ومتطلبات تشغيل الضاغط؛ وتُعد بطاريات LiFePO₄ مناسبة بشكل خاص لأن مجموعات البطاريات الكبيرة ذات الدورة العميقة قادرة على توفير طاقة كبيرة وتيار تفريغ عالٍ.
العبارة المهمة هنا هي “الحجم المناسب”. فوجود بطارية ذات سعة كافية بالأمبير-ساعة (Ah) لا يعني تلقائيًا أن نظام إدارة البطارية (BMS) الخاص بها قادر على توفير تيار كافٍ.
يُعد مكيف الهواء التقليدي المثبت على السطح عمومًا حملًا عالي الطاقة يعمل بتقنية العاكس. لذا، يجب التحقق من طاقة البطارية وقدرتها على التفريغ قبل توصيله.
تخزن بطارية LiFePO₄ واحدة بجهد 12.8 فولت وسعة 100 أمبير/ساعة طاقة اسمية تبلغ حوالي 1.28 كيلوواط/ساعة، لذا بعد احتساب السعة الاحتياطية وفقدان الطاقة في العاكس، قد توفر فقط حوالي 0.9–1.05 كيلوواط/ساعة من الطاقة المترددة المفيدة؛ وهو ما يعادل في الغالب أقل من ساعة واحدة لمكيف هواء تقليدي على سطح مركبة ترفيهية (RV) بقوة 13.5 ألف أو 15 ألف وحدة حرارية بريطانية (BTU).
باستخدام حمل التخطيط البالغ 1,500 واط وافتراضات 90%/90%، نحصل على حوالي 41 دقيقة.
ولكن هناك مشكلة أكبر: فقد لا تتمكن البطارية المزودة بنظام إدارة البطارية (BMS) الذي يدعم التفريغ المستمر بقدرة منخفضة من تشغيل مكيف الهواء على الإطلاق. عند استهلاك 1,500 واط تيار متردد وكفاءة العاكس تبلغ 90%، قد يُطلب من بطارية بجهد 12.8 فولت توفير حوالي 130 أمبير تيار مستمر.
يعتمد عدد بطاريات الليثيوم المطلوبة على جهدها الكهربائي، وسعتها بالآه، ومعدل التفريغ المحدد في نظام إدارة البطارية (BMS)، واستهلاك الطاقة المقاس لمكيف الهواء الخاص بك، ومدة التشغيل المطلوبة؛ بالنسبة لحمل تيار متردد مستمر يبلغ 1,500 واط، فإن مجموعة بطاريات بسعة 300 أمبير ساعة تقريبًا وجهد 12.8 فولت توفر حوالي ساعتين من التشغيل، في حين أن مجموعة بسعة 600 أمبير ساعة تقريبًا توفر ما يقارب أربع ساعات وفقًا لافتراضات تخطيط متحفظة.
إذا كانت سعة كل بطارية من بطارياتك 100 أمبير/ساعة، فقد يشير ذلك إلى وجود ما بين ثلاث إلى ست بطاريات موصلة بالتوازي، استنادًا إلى سعة الطاقة وحدها.
ولكن لا تعتمد في التصميم على الكمية وحدها. بل يجب أيضًا التحقق من تقاسم التيار المتوازي، والحدود الفردية لنظام إدارة البطاريات (BMS)، وتوصيلات الكابلات، والصمامات، وقضبان التوصيل، وقواعد التوصيل المتوازي التي تحددها الشركات المصنعة.
غالبًا ما يكون نظام البطاريات بجهد 24 فولت أكثر جاذبية لتلبية أحمال تكييف الهواء عالية الطاقة والمستمرة في المركبات الترفيهية (RV)، وذلك لأن مضاعفة الجهد الاسمي للبطارية يؤدي تقريبًا إلى خفض التيار المستمر إلى النصف للحصول على نفس الطاقة، مما يقلل من الضغط الكهربائي على الكابلات والوصلات وقضبان التوزيع ومعدات الحماية، على الرغم من أن الأحمال الحالية للمركبة الترفيهية التي تعمل بجهد 12 فولت قد تتطلب عندئذٍ تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر آخر (DC-DC).
بالنسبة لحمل قدره 1,500 واط مع كفاءة العاكس 90%، يُعطينا حسابنا المبسط نتيجة تقارب 130 أمبير عند 12.8 فولت مقابل 65 أمبير عند 25.6 فولت.
هذا فرق كبير.
في حالة الاستخدام المحدود لمكيف الهواء، قد يظل استخدام نظام قوي بجهد 12 فولت خيارًا مناسبًا. أما في حالة استخدام مكيف الهواء لعدة ساعات يوميًا، فإنني أنصح بمقارنة كلا النوعين من الأنظمة قبل شراء الأجهزة.
يمكن للألواح الشمسية أن تطيل بشكل كبير مدة تشغيل بطارية مكيف الهواء في المركبة الترفيهية (RV) عندما يغطي إنتاجها في الوقت الفعلي جزءًا من استهلاك المكيف، لكنها لا تضمن تشغيلًا غير محدود لأن إنتاج الطاقة الشمسية يتغير تبعًا للظروف الجوية، والتظليل، واتجاه السقف، والموسم، ودرجة حرارة الألواح، ومساحة السقف المتاحة، في حين يستمر المكيف في استهلاك الطاقة.
فكر من منظور توازن الطاقة.
إذا استهلك مكيف الهواء والأحمال الأخرى 10 كيلوواط/ساعة خلال النهار، في حين أن نظامك الشمسي لا يعيد شحن البطارية إلا بـ 4 كيلوواط/ساعة، فستنتهي اليوم مع عجز يبلغ 6 كيلوواط/ساعة.
يجب أن تغطي مجموعة البطاريات هذه التكلفة.
الحقيقة المرة بسيطة: يُعد تشغيل مكيف الهواء في عربة التخييم باستخدام بطاريات الليثيوم أمرًا عمليًّا تمامًا، لكنه ليس مجرد حيلة استعراضية لبطارية سعة 100 أمبير/ساعة.
بالنسبة لمكيفات الهواء التقليدية المثبتة على الأسطح، يصبح استخدام مجموعة بطاريات LiFePO₄ بجهد 12 فولت وسعة 300 أمبير/ساعة خيارًا منطقيًّا لتوفير وقت تشغيل يعادل حوالي ساعتين من الحمل المستمر وفقًا لافتراضاتنا. أما السعة التي تبلغ حوالي 600 أمبير/ساعة، فتتيح لك الوصول إلى أربع ساعات. وتؤدي فترات التشغيل الأطول إلى تحويل المشروع بسرعة إلى منشأة تخزين طاقة جادة.
و«آه» لا تكفي.
تحقق من نظام إدارة البطارية (BMS).
افحص المحول.
تحقق من طاقة التيار الزائد.
افحص الكابلات.
ثم تحقق منها مرة أخرى.
إذا كنت تقارن بين تكوينات البطاريات، فابدأ بـ مدى بطارية LiFePO4 للمركبات الترفيهية والمخصص خيارات بطاريات LiFePO4 لمركبات التخييم (RV) بجهد 12 فولت, ، أو تقييم تصميمات بطاريات المركبات الترفيهية (RV) بجهد 24 فولت عندما تجعل الأحمال المستمرة عالية الطاقة من تخفيض التيار أمراً مهماً. تُدرج CoreSpark/BYingPower تكوينات مخصصة للمركبات الترفيهية (RV) وتلك ذات التفريغ العالي، بدلاً من التعامل مع كل حزمة LiFePO₄ على أنها قابلة للتبادل.
قبل إجراء الطلب، احرص على تجميع طراز مكيف الهواء في المركبة الترفيهية، والقدرة المقيسة بالوحدة الحرارية البريطانية (BTU)، والقدرة المقاسة بالواط أو الأمبير أثناء التشغيل، وطراز العاكس، ومدة التشغيل المطلوبة لمكيف الهواء، وقدرة الألواح الشمسية بالواط، والجهد المطلوب للبطارية. ثم أرسل تلك المواصفات إلى CoreSpark/BYingPower لمراجعة تكوين بطارية المركبة الترفيهية بدلاً من الاعتماد على حرف «أ» وحده.
فالنظام الذي تم تحديد حجمه بشكل صحيح لا يقتصر دوره على تشغيل مكيف الهواء فحسب.
يعمل دون أي مفاجآت.
