الكهرباء على متن مركب شراعي: الليثيوم، الشحن، التحويل، الطاقة الشمسية

بقلم بول كونان — Skysat، ورشة إلكترونيات بحرية في كارناك. نُشر في 23 أكتوبر 2026.

يضم هذا الدليل ما نشرناه في ستة مقالات منفصلة: تحديد حجم مجموعة الليثيوم، التحول إلى الليثيوم، إعادة الشحن عبر المحرك والشمس، تحويل 12 فولت إلى 24 فولت أو 230 فولت، وإعداد إعادة تجهيز الطاقة. يتبع الدليل الترتيب الذي تتخذ فيه القرارات على متن المركب الشراعي، ويرجع لكل جهاز إلى وثائق الشركة المصنعة له.

خمسة كتل، بهذا الترتيب

يتم تحديد كهرباء المركب الشراعي بترتيب دقيق، وكل كتلة تعتمد على الكتلة السابقة: لا تختار بطارية قبل معرفة الاستهلاك، ولا تختار شاحن قبل معرفة البطارية.

إن التحول إلى بطاريات الليثيوم يؤثر في الكتل 2 و3 و5 في الوقت نفسه. ولهذا لا يقتصر الأمر على استبدال البطاريات فحسب.

إجراء تقييم الطاقة على مدار 24 ساعة

يتم التقييم حسب كل جهاز على حدة: التيار المسحوب من كل جهاز (بالأمبير، تحت جهد الشبكة الكهربائية للسفينة) مضروباً بعدد الساعات التي يعمل خلالها الجهاز خلال 24 ساعة. وتكون المجموع هي الاستهلاك اليومي بوحدة أمبير-ساعة (Ah). إذا كنت تفكر بالطاقة، فقم بقسمة الواط-ساعة على جهد المجموعة: 600 واط-ساعة يومياً تمثل 50 أمبير-ساعة على مجموعة جهد 12 فولت، و25 أمبير-ساعة على مجموعة جهد 24 فولت.

على مركب شراعي للإبحار، غالبًا ما يكون الثلاجة والطيار الآلي هما الأثقل وزنًا، لأنهما يعملان لفترات طويلة. يعتمد استهلاكهما الفعلي على درجة الحرارة، وعزل الثلاجة، وحالة البحر، وضبط الطيار الآلي: ابدأ بقيم دليل الاستخدام، ثم صححها بقياس على متن المركب فور حصولك على جهاز مراقبة البطارية.

يحسب الحاسوب أدناه هذا الميزان، ويستنتج السعة المطلوبة للتثبيت، ويتحقق مما إذا كانت شحناتك كافية. جميع القيم قابلة للتعديل؛ أما الملفات الشخصية المقترحة فهي أمثلة لا قياسات.

من الاستهلاك إلى السعة

يتم حساب السعة المطلوبة للتثبيت على ثلاث مراحل:

• الاستهلاك اليومي × عدد أيام الاستقلالية بدون إعادة شحن. يومان في المرسى بدون محرك أو شمس يعني ضعف الاستهلاك اليومي.
• مقسمة على عمق التفريغ المفيد (بالإنجليزية DoD، الجزء من السعة الذي نقرر استهلاكه). هذا ليس خياراً شخصياً: إنه القيمة التي يعلن عنها مصنع البطارية بشأن عمرها الافتراضي. أمثلة:宣布 Victron 2 500 دورة عند 80% تفريغ لبطاريات الليثيوم Smart الخاصة بها وNG (5 000 دورة عند 50%)؛ وMastervolt حوالي 3 500 دورة عند 80% للبطاريات MLI Ultra، عند 25 °م والتيارات المحدودة؛ وMG Energy Systems أكثر من 4 000 دورة عند 80% لبطاريتها LFP 25.6 فولت 304 أمبير، عند 25 °م، مع تحديد نهاية العمر عند 70% من السعة الأولية. لا يمكن مقارنة هذه الأرقام ببعضها: كل مصنع يضع شروطه الخاصة للاختبار.
• لا تفكر بالسعة بالأمبير-ساعة للبطاريات الرصاصية. مجموعة بطاريات رصاصية 200 أمبير-ساعة لم تستخدم سوى نصفها توفر 100 أمبير-ساعة مفيدة؛ في الليثيوم المستخدم بنسبة 80%، توفر 125 أمبير-ساعة نفس الطاقة (حساب Skysat: 100 ÷ 0.8).
• مقربة إلى العرض الفعلي: تأتي البطاريات بسعات متدرجة، وليس جميعها يمكن تركيبها على التوازي أو التوالي بنفس الطريقة.

12 فولت أم 24 فولت أم 48 فولت؟ عند نفس القدرة، مضاعفة الجهد يقلل التيار إلى النصف: جهاز تحويل التيار الذي يوفر 2000 واط يسحب نحو 170 أمبير في نظام 12 فولت، ونحو 85 أمبير في نظام 24 فولت (حساب Skysat: القدرة مقسومة على الجهد، دون احتساب خسائر جهاز التحويل، مما يزيد من التيار الفعلي). انخفاض التيار يعني كابلات أرق، وانخفاض أقل في الجهد، وحماية أصغر. من ناحية أخرى، تبقى بعض أجهزة الإبحار الإلكترونية تعمل بجهد 12 فولت وتحتاج إلى محول. إذا كان القارب موصلاً بالفعل بجهد 12 فولت، فغالباً ما يبقى على 12 فولت؛ أما إعادة التجهيز الشاملة فهي فرصة مناسبة لإعادة النظر في هذا الأمر.

الانتقال إلى الليثيوم: ما الذي يتغير حقاً

بطارية ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4، أو LFP) تقبل وتعيد توفير تيارات قوية، وتحافظ على جهد مستقر، وتتفرغ أعمق من بطارية الرصاص. هذه المزايا لها ثمن: يجب مراقبتها خلية تلو الأخرى بواسطة جهاز BMS، ويجب أن تلتزم كل مصادر الشحن بتعليمات الشركة المصنعة. لذا، الانتقال إلى الليثيوم ليس مجرد استبدال بطاريات، بل هو مراجعة شاملة لسلسلة الشحن بأكملها.

جهاز BMS: ثلاثة هياكل حسب العلامة التجارية

العلامات التجارية الثلاث التي نوزعها تنظم جهاز BMS بشكل مختلف. هذه هي النقطة الأولى التي يجب التحقق منها، لأنها تحدد ما يجب شراؤه بالإضافة إلى البطارية.

تفاصيل الأنظمة البيئية الثلاثة موجودة في مقارنة Victron، Mastervolt وMG Energy.

الشواحن: مواصفات مصنع البطارية

يحدد كل مصنع جهود الشحن الخاصة به. بالنسبة لبطاريات الليثيوم Smart وNG، تطلب Victron جهد 14.2 فولت في مرحلة الامتصاص لمدة ساعتين على الأقل ثم 13.5 فولت في مرحلة الصيانة (28.4 فولت و27 فولت في 24 فولت)، وتمنع الشحن تحت 5 °C. تطلب Mastervolt جهد 14.25 فولت ثم 13.5 فولت لبطاريات MLI Ultra (28.5 فولت و27 فولت في 24 فولت). لا يصلح الشاحن الذي لا يدعم وضع الليثيوم القابل للضبط؛ يقدم دليلنا شواحن المرسى أوCombo لبطاريات الليثيوم مراجعة للنماذج وللتحكم بها عبر BMS.

المولد البديل: النقطة الأكثر إهمالاً

تحدّ البطارية الرصاصية من تلقاء نفسها التيار الذي تقبله أثناء امتلائها؛ بينما تستمر بطارية الليثيوم في امتصاص تيار قوي. قد يعمل المولد المصمم للرصاص لفترة طويلة بقدرة كاملة ويسخن. وإذا قطع BMS الشحن أثناء عمل المولد، يجب إيقاف المولد أو فصله بشكل صحيح. ثلاث طرق للتعامل مع ذلك، موثقة من قبل المصنعين:

• شاحن DC-DC بين المولد والبطارية الليثيوم. يحدّ Victron Orion XS من تيار دخله، ولا يشحن إلا عند اكتشاف دوران المحرك، ويمتلك مدخلاً يمكن لـ BMS التحكم به. تبقى بطارية البدء على المولد، بينما تُشحن بطارية الليثيوم عبر DC-DC.
• منظم مولد يتحكم به BMS. لدى Mastervolt، يتمتع Alpha Pro III بملف MLI ويقوم بقطع تيار الإثارة للمولد عند حدوث حدث «إيقاف الشحن» من البطارية. لدى Systems MG Energy، ينظم منظم AFC 300 إثارة المولد بناءً على تعليمات BMS.
• مولد ومنظم مصممان لليثيوم، مثل المولدات Alpha التابعة لـ Mastervolt المرتبطة بـ Alpha Pro III.

أيها يناسب قاربك يعتمد على المُولّد الموجود، والطاقة التي تريد استعادتها من المحرك، وعلامة البطارية. هذا عادةً من النوع الذي يُقرر خلال تقييم الطاقة.

الشحن: الرصيف والمحرك والشمس

عند الرصيف

يُختار شاحن الرصيف بناءً على ثلاثة معايير: وضع الليثيوم قابل للتعديل وفق قيم مصنع البطارية، ووسيلة لإيقاف BMS له، والتيار ضمن النطاق المطلوب لإعادة شحن العجز خلال فترة وجودك في الميناء وما تقبله البطارية (توصي Victron بـ 0.5 C لبطارياتها الذكية وNG، أي نصف السعة بالأمبير). كل التفاصيل موجودة في دليلنا شاحن الرصيف للمركب الشراعي.

عند المحرك: المُولّد وشاحن DC-DC

شاحن DC-DC هو الحل الأبسط لشحن مجموعة ليثيوم من المُولّد دون لمس المُولّد نفسه (انظر أعلاه). يوجد نوعان:

• غير معزول: المدخل والمخرج يشتركان في السالب نفسه. هذا حال Orion XS من Victron (50 A، حتى 1400 واط عند 28 فولت لـ XS 1400) وMastervolt Mac Plus (50 A في 12/12 فولت و24/12 فولت)، التي تمتلك ملف شحن ليثيوم.
• معزول: المدخل والمخرج مفصولان كهربائياً (عزل غلفاني 200 فولت في Victron Orion-Tr Smart المعزولة). يُختار عند ضرورة بقاء الدائرتين منفصلتين؛ كما تقدم Mastervolt أيضاً محولات معزولة، مثل Magic.

يجب أن يبقى تيار DC-DC ضمن ما يمكن للمُولّد توفيره باستمرار، بعد تلبية المستهلكات الأخرى للمحرك.

عند الشمس: ألواح ومُنظِّم MPPT

يقوم منظم الشحن MPPT بتكييف جهد ألواح الطاقة مع جهد البطارية لاستخلاص أقصى طاقة ممكنة. لدى Victron، الرقمان في اسم المنتج (مثل SmartSolar 100/30) يوضحان ذلك: يقبل هذا المنظم جهداً أقصى 100 فولت على الجانب اللوح (دون حمل) ويوفر تيار شحن حتى 30 أمبير. يزداد جهد اللوح بدون حمل مع انخفاض درجات الحرارة: توصي Victron بترك هامش إضافي قدره 10٪ عندما تقترب الليالي أو تنخفض درجات الحرارة عن 10 درجات مئوية. لدى Mastervolt، يقدم SCM25 (25 أمبير، 75 فولت كحد أقصى بدون حمل) وSCM60 MPPT-MB (60 أمبير، 145 فولت، متصل بـ MasterBus) ملف تعريف مخصص للبطاريات MLI.

يتم قياس الطاقة المسجلة على لوح الطاقة في ظروف مختبرية. على متن مركب شراعي، تقلل عوامل مثل التوجيه، وظلال الدعامات، والموسم، وخط العرض من هذه الطاقة بشكل كبير: احسب الإنتاج على مدار يوم كامل، وليس القدرة القصوى. يستخدم الحاسبة أعلاه افتراضاً حذراً (القدرة القصوى × 4 ساعات × 0.7)، يجب تعديلها بناءً على قياساتك. يتم اختيار الألواح الصلبة والمرنة أولاً بناءً على المساحة المتاحة وطريقة تركيبها (قوس، بيميني، سطح السفينة)؛ راجع مجموعتنا من ألواح الطاقة الشمسية ومنظمات شحن الطاقة الشمسية.

التحويل: 12 / 24 فولت و230 فولت

محولات التيار المستمر DC-DC

في نظام 24 فولت، تبقى بعض أجهزة إلكترونيات الإبحار تعمل بجهد 12 فولت: تقوم محولات التيار المستمر 24/12 فولت بتزويدها بالطاقة، مثل Victron Orion-Tr Smart 24/12-20A (معزول) أو Mastervolt Master 24/12 من DC. لا تقم بتحديد سعة المحول بناءً على الاستهلاك المتوسط، بل بناءً على مجموع الأجهزة التي قد تعمل معاً، مع وضع هامش إضافي لتشغيل أجهزة مثل VHF في وضع الإرسال أو رادار عند بدء التشغيل. تصفح جميع المنتجات في مجموعتنا DC/DC.

المحول التناوبي

يحوّل المبدّل (إنفرتر) التيار من البطارية إلى 230 فولت. لتشغيل أجهزة ذات محركات أو إلكترونيات حساسة، اختر مبدّل موجة جيبية نقية، مثل Mastervolt AC Master أو Mass Sine. ثلاثة أرقام هي الحاسمة في بطاقة المواصفات:

• القدرة المستمرة، وليس قدرة الذروة ولا القدرة لمدة 30 دقيقة. مثال Mastervolt: يوفر Mass Sine 24/1500 قدرة مستمرة قدرها 1200 واط، بينما تبلغ الـ 1500 واط في اسمه لمدة 30 دقيقة فقط.
• قدرة الذروة، التي يجب أن تغطي بدء تشغيل محرك (ضاغط، مضخة، أداة).
• الاستهلاك في وضع الخمول، الذي يؤثر على الميزانية إذا بقي المبدّل (إنفرتر) مشتغلاً. يستهلك Mass Sine 12/2000 6 واط في وضع الخمول و0.6 واط في وضع التوفير، وفقاً لـ Mastervolt؛ بينما يستهلك المبدّل الصغير Victron 12/500 VA حوالي 1 واط في وضع ECO.

تذكير بديهي: يعمل ثلاجة المركب الشراعي غالباً على 12 أو 24 فولت مباشرة. لا داعي لتشغيلها عبر مبدّل (إنفرتر).

المبدّل (إنفرتر) - شاحن المركب

يجمع المركب (إنفرتر-شاحن) بين شاحن الرصيف، والمبدّل (إنفرتر)، ووصل التحويل، ويمكنه تقييد ما يسحبه من مقبس الرصيف، بل وتكميله بالبطارية. تتم مقارنة Victron MultiPlus-II وMastervolt CombiMaster وMass Combi Ultra في دليلنا شاحن رصيف أو مركب (إنفرتر-شاحن).

الحماية والمراقبة

• يُوضع المصهر الرئيسي بالقرب من البطارية قدر الإمكان. يُحدَّد حجمه وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة للبطارية والمقطع العرضي للسلك الذي يحميه. يمكن لمجموعة بطاريات الليثيوم أن تصدر تيار قصر كهربائي مرتفع للغاية: لذا فإن قدرة قطع المصهر مهمة بقدر أهمية سعته.
• قاطع البطارية يعزل المجموعة لأغراض التدخل أو التخزين الشتوي. لا يحل محل الفصل الآلي الذي يتحكم به BMS.
• مراقب البطارية (مقاومة شنت، تقيس التيار الداخلة والخارجة) يستنتج من ذلك حالة الشحن. إنه من يحول ميزانيتك النظرية إلى أرقام حقيقية. وفقًا للعلامة التجارية، قد يكون متكاملاً في BMS أو مثبتاً بشكل منفصل.
• نظام BMS (إدارة البطارية) يتابع الخلايا ويوقف الشحن أو التفريغ عند الوصول إلى حد معين. يحمي البطارية؛ لكنه لا يحمي تركيبتك إذا لم يتمكن الشواحن والمولد من الاستجابة لهذا الإيقاف.

تجديد الطاقة والإعداد الشتوي

تتبع عملية تجديد الطاقة نفس الترتيب الموجود في هذا الدليل:まず الميزانية (من الأفضل قياسها على مدار موسم باستخدام جهاز مراقبة)، ثم مجموعة البطاريات، ومصادر الشحن، والتحويل، والحماية. استبدال البطاريات دون مراجعة الشواحن والمولدات والحماية يعني إنجاز نصف العمل فقط.

للتخزين الشتوي، اتبع تعليمات الشركة المصنعة لبطاريتك بشأن حالة الشحن ودرجة الحرارة وفصل المستهلكات والمراقبة الدورية. تختلف هذه التعليمات باختلاف العلامة التجارية والتركيبة الكيميائية. تتضمن قائمتنا المرجعية لتخزين الإلكترونيات والبطاريات تعليمات Victron وMastervolt ومراجعات إعادة التشغيل.

Victron، أو Mastervolt، أو MG Energy؟

تغطي العلامات التجارية الثلاث البطارية وBMS والمراقبة، لكن ليس بالطريقة نفسها:

• Victron Energy يقدم أكبر منظومة متكاملة (بطاريات، وBMS خارجية، وشواحن، وأنظمة شحن مشتركة، وDC-DC، وMPPT، ومراقبة عبر Cerbo GX)؛ تتطلب بطاريات الليثيوم الخاصة به وجود BMS خارجي من Victron.
• Mastervolt يدمج BMS في بطارية MLI Ultra ويتيح التواصل بين البطارية، والشواحن، وأنظمة التكامل، ومنظم البديل، وMPPT عبر ناقل MasterBus.
• MG Energy Systems يربط وحدات LFP بوحدة رئيسية BMS تحتوي على قاطع تيار ومقاومة قياس؛ ولا تصنع MG شواحن باسمها، وتوثق توافقياتها مع Victron وعدة مصنعين آخرين للشواحن.

يعتمد الاختيار أساساً على ما هو موجود على متن المركب. التفاصيل، معياراً تلو الآخر: Victron أو Mastervolt أو MG Energy: أي نظام بيئي لليثيوم؟. لمقارنة وحدات BMS نفسها، راجع مُقارن BMS لليثيوم البحري.

الحدود والمزالق

• تحديد سعة المجموعة قبل معرفة الاستهلاك. مجموعة كبيرة جداً لا تملأها عملية الشحن أبداً لا تفيد بشيء.
• الاحتفاظ بالشواحن ومنظم البديل المصممة لل lead-acid. يجب أن تطبق القيم المحددة من قبل مصنع بطارية الليثيوم، وأن تتمكن من الإيقاف بناءً على أمر من BMS.
• مزج العائلات. لدى Victron، لا تتوافق وحدات BMS الخاصة ببطاريات Smart مع تلك الخاصة ببطاريات NG؛ أما لدى MG، فلا يجوز مزج بطارية 230 أمبير/ساعة مع بطاريات 280 أو 304 أمبير/ساعة في نفس المجموعة.
• عدم نسيان القاطع أو المصهر. لا يجوز تركيب بطارية MLI Ultra 3000 أو 6000 بدون قاطع أمان خارجي وفقاً لـ Mastervolt.

لم يقم Skysat بإجراء أي اختبار لهذا الدليل: يعتمد فقط على وثائق المصنعين، والأمثلة الرقمية المشار إليها بـ «حساب Skysat» هي تقديرات تقريبية.

حكمنا حسب البرنامج

• الإبحار الساحلي، العودة إلى الميناء كل مساء أو تقريباً : مجموعة بطارية متواضعة، وشاحن رصيف يعمل بوضع ليثيوم، وغالباً لا شيء أكثر من ذلك. ليثيوم غير ضروري إذا كانت المجموعة الحالية كافية ولم تكن هناك حاجة لتغيير الشواحن.
• الإبحار مع عدة ليالٍ في المرساة : هنا يغير الليثيوم حياة الملاحة، بشرط إعادة النظر في عملية الشحن: شاحن DC-DC أو منظم على المولد البديل، وسعة شمسية محسوبة بناءً على إنتاج واقعي.
• الإبحار الطويل أو الحياة على متن المركب : переход на 24 فولت يُناقش بمجرد دخول منظم كهربائي قوي أو محلل مياه إلى الحسابات؛ خطط لتركيب مراقب للبطارية وإشراف (Cerbo GX أو MasterBus أو CAN حسب العلامة التجارية).
• إعادة تجهيز مركب مجهز مسبقاً : ابقَ ضمن النظام البيئي الحالي إذا سمحت الشواحن وناقل البيانات بذلك؛ وإلا، تعامل مع البطارية، وشاحن BMS، والشواحن والمولد البديل دفعة واحدة.

المصادر

الوثائق الفنية للمصنعين التي تم الاطلاع عليها في 22 أكتوبر 2026 (الإصدارات المطبوعة указаны عند وجودها) :

• Victron Energy : دليل Lithium Smart Battery (المراجعة 21، 01/2026) وبيانات بطاريات الليثيوم الذكية؛ دليل Lithium NG 12.8 فولت (المراجعة 11، 03/2026) وبيانات بطاريات NG؛ أدلة Lynx Smart BMS (المراجعة 17، 01/2026) وLynx Smart BMS NG (المراجعة 12، 02/2026)؛ بيانات VE.Bus BMS V2؛ بيانات ودليل Orion XS 12/12-50A (المراجعة 10، 01/2026)؛ بيانات Orion-Tr Smart المعزولة؛ أدلة SmartSolar MPPT (المراجعة 07، 08/2024 والمراجعة 10، 02/2026)؛ بيانات منظمات VE.Direct؛ بيانات ودليل MultiPlus-II 230 فولت (المراجعة 14، 07/2026).
• Mastervolt : دليل MLI Ultra (المراجعة 10) ودليل سريع؛ دليل ChargeMaster Plus (10000016594/06، 09/2025)؛ دليل Alpha Pro III؛ أدلة Mac Plus (10000021042/02) وMagic (10000002796/03)؛ أدلة SCM25 (10000009291/02) وSCM60 MPPT-MB (10000009952/03)؛ بيانات AC Master وMass Sine.
• أنظمة MG Energy: الدليل LFP 24 ف (v1.8، 02/2026) وملاحظات بطاريات LFP؛ الدليل (v2.0) ودليل الاتصال (v1.35) لل Master LV؛ ملاحظة AFC 300.

للاطلاع أيضاً

• Victron، Mastervolt أو MG Energy: أي نظام ليثيوم؟
• شاحن رصيف أو combi لبطارية ليثيوم: كيفية الاختيار
• إعداد إلكترونيات وطاقة المركب الشراعي لفصل الشتاء
• مفاضلة BMS لبطاريات ليثيوم بحرية
• المجموعات: البطاريات، BMS، مراقبو البطارية، شواحن التيار المتردد/التيار المستمر، تيار مستمر/تيار مستمر، محولات التيار المستمر/التيار المتردد، منظمات الطاقة الشمسية

إفصاح: Skysat توزع Victron Energy، Mastervolt وأنظمة MG Energy. المقال غير ممول ولا خاضع للمراجعة من قبل هذه العلامات التجارية.