کاربرد انواع باتری خورشیدی چیست؟

تعریف باتری خورشیدی

باتری های خورشیدی انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری خورشیدی وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغییر می باشد، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران کند. مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است.

از طرف دیگر باتری ها لوازمی با بهره دهی صد در صد نیستند و مقداری از انرژی را به صورت گرما در واکنش های شیمیایی، در طول شارژ و دشارژ از دست می دهند. برای جبران این انرژی تلف شده باید راندمان باتری را در طراحی سیستم خورشیدی لحاظ کرد.

افزایش استقبال استفاده از باتری خورشیدی

طبق یک بررسی کلی می توان گفت که استقبال استفاده از سیستم های خورشیدی در طبقه متوسط جامعه افزایش یافته است.
در واقع افرادی می توانند از این سیستم ها در خانه هایشان استفاده کنند که :

1. برای خرید تجهیزات سیستم های خورشیدی مشکل مالی نداشته باشند
2. آنقدر ثروتمند نباشند که هیچ گونه نگرانی پیرامون قبض برق ماه بعدشان نداشته باشند.

در ادامه نمودار افزایش استقبال از سیستم های خورشیدی خانگی از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۷ را مشاهده خواهید نمود.

 

 

مزایای بهره گیری از سیستم باتری خورشیدی

• تولید انرژی توسط این سیستم ها در طولانی مدت با ارزانترین قیمت امکان پذیر خواهد بود.
• نصب و نگهداری این سیستم ها بسیار آسان می باشد.
• این سیستم ها قابل حمل بوده و در هر نقطه از کشور قابل نصب می باشند.
•          ”           در برابر شرایط نامساعد آب و هوایی بسیار مقاومند.
•          ”            طول عمری بالای ۲۰ سال دارند.

بررسی انواع باتری خورشیدی از نظر ساختار

در اکثر موارد باتری های لیتیومی بهترین گزینه برای یک سیستم برق خورشیدی هستند اگرچه باتری های دیگر می توانند حاصل بیشتری داشته باشند. نمودار طبقه‌بندی زیر می‌تواند دید کلی راجع به انواع باتری‌ها بدهد. در مرحله اول دسته‌بندی، باتری‌ها را به دو دسته قابل شارژ و غیر قابل شارژ تقسیم می‌کنیم. از آنجاییکه باتری در طول عمر یک سیستم خورشیدی در طول روز شارژ و در شب دشارژ می‌شود، پس حداقل یکبار در روز فرآیند شارژ و دشارژ را باید برای یک باتری در نظر گرفت که این یعنی دسته سمت چپ باتری‌ها، یعنی باتری‌های غیر قابل شارژ از بحث ما کنار گذاشته می‌شوند.

 

 

لید اسید(سرب اسید)

باتری های لید اسید یک تکنولوژی تست شده هستند که در سیستم های خارج از شبکه برای دهه ها استفاده شده اند. در حالی که نسبتا طول عمر پایین و DOD کمتری نسبت به مابقی انواع باتری دارند، آن ها یکی از ارزان ترین گزینه های حال حاضر در بازار در حوزه ذخیره انرژی خانگی هستند. برای صاحبان خانه که می خواهند سیستم خارج از شبکه داشته باشند و نیاز به نصب تعداد زیادی ذخیره ساز انرژی دارند، لید اسید یک گزینه خوب می تواند باشد.

باتری های سرب اسید را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

۱-باتری سرب اسیدتر (floaded lead acid battery)

۲- باتری سرب اسید خشک (Valve Regulated Lead Acid Battery(VRLA یا (Sealed Lead Acid Battery(SLA

باتری های خشک نیز به دو دسته تقسیم می شوند:

۱- AGM  Battery
۲- GEL Battery

باتری های قدیمی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گرفت از نوع سرب اسید تر می باشند. در این  نوع باتری خورشیدی از محلول آب اسید استفاده می شود؛ و مزیت آن قیمت مناسب این نوع باتری است. همچنین این نوع باتری معایبی هم دارد که می توان به تعمیر و نگهداری مداوم و خطرات احتمالی استفاده از اسید را اشاره کرد.
 

باتری خورشیدی ۱۰۰ آمپر ۱۲ ولت دیپ سایکل ژل یورونت

 

باتری خورشیدی لیتیومی

تکنولوژی ذخیره ساز انرژی اکثر خانه های جدید، از چند ترکیب شیمیایی یون لیتیومی استفاده می کند. باتری های لیتیومی سبک تر و جمع و جور تر نسبت به باتری های لید اسید هستند. آنها همچنین دارای DOD بالاتر و طول عمر بالاتر در مقایسه به لید اسیدها هستند. اگرچه باتری های لیتیومی گرانتر از موردمشابه لید اسیدی هستند.

باتری خورشیدی از نوع آب نمک (سالت واتر)

یک تازه وارد در صنعت ذخیره سازهای انرژی خانگی باتری های آب نمک(سالت واتر) هستند. برخلاف دیگر ذخیره سازهای انرژی خانگی،سالت واترها حاوی فلزات سنگین نیستند،در عوض وابسته به الکترولیت های آب نمک هستند. در حالیکه باتری هایی که از فلزات سنگین استفاده می کنند شامل لید اسید و لیتیومی نیاز به آماده شدن با فرایند خاصی دارند، یک باتری سالت واتر می تواند به آسانی بازیافت شود. اگرچه،به عنوان یک تکنولوژی جدید،باتری های سالت واتر نسبتا تست نشده هستند.

بررسی انواع باتری از نظر کاربرد

شرکت های بزرگ باتری سازی، انواع گوناگون باتری را متناسب با کاربرد آن در اختیار مصرف کننده قرار می دهند. این باتری ها از نظر مواد سازنده تقریبا یکسان بوده و تنها از نظر ساختار و نحوه ی تولید با یکدیگر متفاوت می باشند.

در زیر برخی از کاربردهای رایج باتری های سرب اسید ذکر گردیده:

• GENERAL PURPOSE
• DEEP CYCLE
• LONG LIFE STANDBY
• HIGH RATE / UPS
• ELECTRIC MOTOR
• SOLAR POWER
• و…

 

باتری 100 آمپرساعت دیپ سایکل ژل برند سپاهان سری CIVOLEX

 

ویژگی های باتری سیستم های خورشیدی

باتری مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به علت استفاده مداوم هر روزی از آنها در درجه اول باید دارای طول عمر بالا باشند. به طور کل طول عمر یک باتری بر حسب تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح دشارژ باتری بیان می شود. در سیستم های خورشیدی باتری خورشیدی در طول روز توسط پنل شارژ و در طول شب توسط مصرف کننده دشارژ می شوند. لذا هر شبانه روز یک سیکل شارژ و دشارژ برای باتری محسوب می شود.

ویژگی مهم دیگر باتری های خورشیدی قابلیت دشارژ تا ظرفیت نامی آنها می باشد. (Deep Cycle) باتری های خودرو در صورتی که تنها چند بار به طور کامل دشارژ شوند طول عمر آنها بسیار کاهش می یابد و مستهلک خواهند شد. در سیستم های خورشیدی پس از روزهای ابری باتری ممکن است تا عمق ۸۰ درصد دشارژ شود و باتری باید قابلیت تامین بار را در این شرایط داشته باشد.

نمودارهای DOD

عمر باتری با میزان دشارژ شدن آن رابطه عکس دارد، یعنی هرچه باتری بیشتر دشارژ شود کمتر عمر خواهد کرد. این حقیقت فیزیکی معمولا تحت عنوان یک منحنی DOD توسط سازنده در اختیار مصرف کننده قرار می‌گیرد در ادامه چند نمودار از این دست را می‌‌آوریم:
نمودار زیر یک شکل ابتدایی در یکی از کتاب‌های مربوط به نیروگاه‌های خورشیدی است که در آن می‌توان مقایسه بین منحنی DOD سرب اسید Lead Acid (Pb) و نیکل کادمیم NiCd را مشاهده کرد.

 

 

تصویر بعدی متعلق به نمودارDOD باتری ژل Trojan است. البته این باتری در ایران موجود نیست و صرفا بعنوان یک مثال آورده شده است.

منحنی دشارژ باتری خورشیدی و تاثیر آن بر روی ولتاژ باتری بر اساس آمپراژ مختلف

نقش باتری خورشیدی

باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری خورشیدی وظيفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغيير مي باشد، یک باتری ذخيره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد تا تغييرات نور تابیده شده به صفحات را جبران کند.

• مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است.

از طرف دیگر باتری ها لوازمی با بهره دهی صد در صد نیستند؛ و مقداری از انرژی را به صورت گرما در واکنش های شیمیایی، در طول شارژ و دشارژ از دست می دهند. برای جبران این انرژی تلف شده باید راندمان باتری را در طراحی سیستم خورشيدی لحاظ کرد.

مناسب ترین باتری خورشیدی

نوع دیگری از باتری های لید اسید موجود می باشند که دارای الكتروليت خشک اند و می توان از آن ها در محيط های ساکن نیز استفاده نمود. نام دیگری این باتری ها باتری های خشک یا باتری های UPS نیز می باشد. این باتری ها یکی بهترین انتخاب ها برای سیستم های برق خورشیدی می باشند که با داشتن قيمت مناسب و نيز قابلیت کار در محیطی ساکن می توانند نیاز های یک سیستم برق خورشیدی را پیاده نمایند

اما بزرگ ترین مشکل چنین باتری هایی، عمق دشارژ و کم بودن تعداد سيكل شارژ می باشد که موجب کاهش ظرفیت باتری و طول عمر آن می شود. به طور معمول طول عمر چنين باتری هایی با انتخاب عمق دشارژ مناسب چیزی در حدود آتا ۳ سال و در برخی موارد تا ۵ سال نیز می باشد. با توجه به این مسئله تنها قسمتی از یک سیستم برق خورشیدی که نیاز است هر چند سال یک بار تعویض گردد، باتری بوده که با یک طراحی مناسب می توان این بازه زمانی را افزایش داد.
 

باتری خورشیدی 65 آمپر ۱۲ ولت دیپ سایکل ژل سپاهان

 
بنابراین در بین انواع باتری های خورشیدی، نوع Lead Acid (اسيد للرب ) یا همان باتری یو پی اس مناسب ترین انتخاب برای کاربردهای خورشیدی است. از بين باتری های سرب اسيد، باتری های تریا FLA بدليل نياز به تعمير و نگهداری مقبولیت کمتری دارند و درباره باتری های خشک الدرب اسيد از بین AGM و GEL باید با توجه به شرایط دمایی و بودجه یکی را انتخاب نمود.

اصول نگهداری از باطری سیستم های خورشیدی

• نگه داری صحیح هم چنین می تواند تاثیر بسزایی در طول عمر باتری داشته باشد.
• باتری های خورشیدی به شدت تحت تاثیر دما هستند، بنابراین محافظت باتری از یخ زدن یا گرمای شدید میتواند عمر مفید آن را افزایش دهد.
• زمانی که باتری خورشیدی در زير ۳۰ درجه فارنهایت قرار گیرد، نیازمند ولتاژ بیشتری جهت رسیدن به ماکزيمم شارژ خواهد بود.
• زمانی که همین باتری در دمای بالاتر از ۹۰ درجه فارنهایت قرار گیرد، دچار گرمای شدید می شود و نیازمند احیای شارژ خواهد شد.
•  تلاش در كيفيت نگه داری می تواند تاثیر فراوانی بر طول عمر باتری شما داشته باشد.

 

سوالات متداول پیرامون انواع باتری خورشیدی

انواع باتری خورشیدی از نظر ساختار را نام ببرید؟

به طور کل می توان باتری ها را به دو دسته قابل شارژ و یک بار مصرف تقسیم کرد.

از انواع باتری های یکبار مصرف چند نمونه نام ببرید؟

Alkaline battery، Aluminium battery، Dry cell، Lithium battery، Mercury battery

چند نمونه باتری قابل شارژ نام ببرید؟

Lead-acid battery، Lithium-ion battery، Nickel-cadmium battery، Nickel metal hydride battery، Nickel-zinc battery