راهنمای انتخاب صحیح باتری در سیستم های برق خورشیدی

این مقاله در تاریخ 

بروز شده است

صرفا داشتن یک سیستم فتوولتائیک ممتاز کفایت نمی‌کند. مخصوصا اگر سیستم شما به شبکه برق متصل نمی باشد، شما به جایی نیاز دارید تا بتوانید انرژی تولیدی پنل ها را در آن ذخیره کنید. داشتن باتری های با اطمینان بالا به شما کمک خواهند کرد تا انرژی که پنل‌های شما در طول روز تولید می‌کنند را ذخیره نمایید. همچنین اگر به شبکه برق متصلید، باتری به شما کمک می‌کنند تا در زمان قطعی شبکه انرژی مورد نیاز خود را تامین کنید. اگر قادر باشید تا بهترین باتری های سولار را در بازار شناسایی کنید، می‌تواند به شما کمک کند تا تصمیم مناسبی در این خصوص بگیرید. 

وظایف باتری خورشیدی در سیستم آفگرید

عبارت “باتری خورشیدی”  به تجهیزاتی اشاره دارند که انرژی تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی را برای استفاده در زمان‌هایی که نور خورشید وجود ندارد ذخیره می‌سازند. باتری خورشیدی در واقع این موضوع را تضمین خواهد کرد که حتی در غیاب خورشید نیز شما قادرید از انرژی خورشیدی استفاده نمایید. این باتری می‌تواند هم در طرح‌های مسکونی و هم تجاری مورد استفاده قرار گیرند.

باتری‌های خورشیدی نقشی حیاتی مخصوصا در سیستم‌های آفگرید دارند. آنها به مانند قلب سیستم خورشیدی آفگرید می‌باشند. وقتی که در حال احداث یک سیستم آفگرید هستید، باتری‌های خورشیدی باید به عنوان یک ارجحیت برای تعیین بازدهی سیستم مورد توجه ویژه قرار گیرد.

با استفاده از باتری‌ها، شما این قابلیت را ایجاد می‌کنید تا بتوانید از سیستم خورشیدی خود در طول شبانه‌روز بهره ببرید. در مواقعی که شما به انرژی بیشتری نسبت به انچه که تولید می‌کنید نیاز دارید، شما به راحتی قادر خواهید بود این کسری انرژی را از باتری های خود تامین کنید.

انواع مختلف باتری‌های مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی

برای اینکه بتوانید باتری مناسبی برای سیستم فتوولتائیک خود برگزینید ابتدا نیاز دارید انواع باتری‌های موجود در بازار را از نظر تکنولوژی ساخت و مکانیزم عملکرد بشناسید. این شناخت برای درک صحیح عملکرد باتری‌ها و همچنین تعمیرات و نگهداری آنها در حین بهره‌برداری نیز بسیار ضروریست. فراوانی تکنولوژی باتری امکان معرفی تمامی آنها را در این مقاله غیر ممکن می‌کند. به همین دلیل ۴ تکنولوزی متداول و رایج در صنعت خورشیدی را به تفصیل و به شرح ذیل ارائه خواهیم کرد.

۱- باتری های اسید - سربی (Flooded Lead Acid Batteries)

این باتری‌ها در بازار به عنوان باتری‌های اسیدی و در نرم افزارهای طراحی سیستمهای فتوولتائیک با عنوان Flooded شناخته می‌شوند. برای سالیان متمادی، این باتری‌ها به عنوان باتری‌های مورد علاقه در سیستم‌های خورشیدی محسوب می‌شدند. این مدل از باتری‌ها برای حدود ۱۵۰ سال مورد استفاده قرار گرفته‌اند. باتری های اسید – سربی (flooded)، که به عنوان سلول‌های تر هم شناخته می‌شوند بسیار مقرون به صرفه بوده و تا ۹۹ درصد پس از اتمام دوره عمر مفید  تجدیدپذیر می‌باشند.

مزایا و معایب باتری های Flooded

بر مبنای طراحی،  آنها به راحتی قادرند سیکل شارژ روزانه را فراهم کنند. مهمترین مزیتشان قیمت پایین و قابلیت اطمینان و ایمنی بالای آنها می‌باشد. هر چند این باتری‌ها معایب و مشکلات خاص خود را نیز دارا می‌باشند که در ذیل به تعدادی از آنها اشاره می‌کنیم:

  • مقادیر قابل توجهی از گاز به دلیل عملکرد آنها تولید می شود. بنابراین نیاز دارند در جایی نصب شوند که تهویه مطلوب فراهم است.
  • حجم و وزن بالاتری نسبت به سایر انواع باتری‌ها دارند.
  • به صورت مستمر و منظم نیازمند سرویس و نگهداری می باشند.
  •  به دلیل اینکه از مایع اسیدی در آنها استفاده شده است حتما باید به صورت عمودی قرار گرند تا از نشت مایع اسیدی آنها جلوگیری شود.

باتری های اسید – سربی نیازمند این هستند تا صفحاتشان همواره در مایع نگهداری شوند. به همین دلیل است که از عبارت Flooded برای نام آنها استفاده شده است. شما نیاز خواهید داشت تا در هر بازه ۱ تا ۳ ماهه سطح مایع را بررسی کرده و در صورت نیاز به آن اضافه کنید.  برای کسانی که تعمیرات دوره ای این باتری ها را فراموش نمی کنند، این باتری ها بهترین گزینه هستند. اینها البته به صرفه‌ترین انواع باتری‌های موجود در بازار هستند. هرچند به دلیل بسیاری از معایبی که ذکر شد، بساری از مالکین سیستم‌های برق خورشیدی ترجیح می‌دهند از دیگر مدل‌های باتری در بازار استفاده کنند.

۲- باتری های صفحه جاذب (Absorbent Glass Mat - AGM)

باتری های AGM نوع دیگری از انواع باتری‌های موجود در بازار هستند که از اوایل دهه ۱۹۸۰ محبوبیت یافته و مخصوصا برای مقاصد و خودروهای نظامی مورد استفاده قرار گرفتند. این نوع باتری در واقع نسخه مهر و موم شده باتری اسید – سربی می باشد و به همین دلیل در بازار علاوه بر AGM  به عنوان باتری‌های Sealed Acid یا با اختصار Seald نیز شناخته می‌شوند. در این فرم از باتری اسید – سربی، یک صفحه فایبرگلاس برای جذب الکترولیت مورد استفاده قرار می گیرد.

در باتری‌های AGM، صفحه‌ها یا مانند باتری‌های اسید – سربی تخت هستند یا مانند باتری‌های اپتیما دور یک ستون حلقه شده اند. یک مزیت اصلی باتری های AGM این است که آنها از مقاومت داخلی بسیار پایین‌تری در مقایسه با باتری های flooded   برخوردار هستند. بنابراین، این باتری‌ها می توانند درجه حرارت بیشتری را تحمل کرده و در مقایسه با سایر انواع باتری‌ها زمان دشارژ کمتری داشته باشند.

مزایا و معایب باتری های AGM

برخلاف سلول های باتری های flooded، سلول ها در باتری های AGM ضد نشت و چکه می باشند و به همین دلیل نیازمند تهویه هوا نمی باشند. اگر چه مانند باتری های flooded از ولتاژ یکسانی بهره برده و برای سیستم های فتوولتائیک مناسب می باشند. این موارد نشان می دهد که این باتری ها می توانند به صورت ترکیبی با باتری های flooded مورد استفاده قرار گیرند اگر چه چنین عملی از سوی ما توصیه نمی شود. دیگر مزیت استفاده از باتری های AGM این است که آنها اساسا مخاطه آمیز نیستند، در برابر سرما مقاومند و نسبتا سبک هستند.

آنها همچنین به دلایلی که ذکر شد دیرتر گرم می‌شوند و قادرند بار استاتیک را در بازه زمانی طولانی در خود نگهداری کنند. برخلاف باتری‌های flooded ، دارای طول عمر بالایی بوده  و البته در مقایسه با رقیب خود اندکی گرانتر می‌باشند و البته گزینه بسیار مناسبی برای یک سیستم خورشیدی آفگرید هستند.

۳- باتری های ژل (Gel Battery)

باتری های ژل در واقع نوع دیگری از باتری های Sealed می باشند. این باتری‌ها برای کاربردهای چرخه عمیق (Deep cycle)  بسیار مناسبند و از فوم سیلکا به عنوان عامل ضخیم کننده الکترولیت استفاده می‌کنند. سیلکا فومی شکل باعث می‌شود سلول‌ها محکم تر شوند. از مزایای اصلی باتری‌های ژل می‌توان به طول عمر بالا، عدم نیاز به سرویس و نگهداری و مقاوم بودن در برابر ضربات و نوسانات خارجی اشاره کرد.. این باتری‌ها همچنین در هوای گرم و سرد عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهند و چرخه کار بسیار عالی دارند. همچنین با وجود الکترولیت ویسکوزه، سلول ها در زمان آسیب نشتی نخواهند داشت.

با همه این موارد، باتری‌های ژل دارای معایب بیشتری در مقایسه با سایر باتری‌ها می‌باشند که از محبوبیت آنها کاسته است. این باتری‌ها بدون تهویه بوده و تخلیه داخلی آنها اندکی بیشتر از باتری‌های sealed و flooded می‌باشد. دارای پروفیل شارژ بسیار باریکی بوده و در صورتیکه فرآیند شارژ به درستی انجام نشود به راحتی معیوب می‌شوند. ولتاژ شارژ پایینی دارند که همین امر باعث می شود به راحتی در اضافه شارژ آسیب بیینند. با وجود  همه معایبی که عنوان شد بسیار گرانتر از باتری‌های دیگر بوده و به همین دلیل کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۴- باتری های لیتیوم - یون (Lithium-ion Batteries)

آخرین نوع باتری که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرد باتری‌های لیتیوم – یون هستند. این باتری‌ها از تکنولوژی بسیار جدیدی بهره می‌برند و البته از دهه ۱۹۷۰ نمونه‌های اولیه آن در بازار وجود داشته است. این باتری‌ها بیشتر در گوشی‌های موبایل، تبلت ها و لپ‌تاپ ها مورد استفاده قرار گرفته است هر چند که در سال‌های اخیر محبوبیت ویژه‌ای برای استفاده در صنایع انرژی تجدیدپذیر بدست آورده‌اند. اگرچه بسیار گرانتر از سایر انواع باتری‌ها می‌باشند، اما مزایای متعددی را ارائه می‌دهند که قیمت بالای آنها را جبران می کند. برخی از این مزایا عبارتند از :

  • طول عمر بسیار بالا
  • مصرف توان با بازدهی بالاتر
  • عدم نیاز به تعمیرات و سرویس دوره ای
  • تخلیه عمیق‌تر (ظرفیت ذخیره سازی بالاتر)
  • عدم انتشار گاز

به همین دلیل این باتری‌ها می‌توانند گزینه بسیار مناسبی برای سیستم‌های خورشیدی آفگرید باشند و به همین دلیل در سال‌های اخیر بسیاری از مردم آنها را جایگزین باتری‌های اسیدی قدیمی کرده‌اند. این باتری‌ها به راحتی و در بازدهی بالا شارژ شده و دوام بالایی دارند که همین ار یکی از مهمترین مزایای آنها می باشد. یک باتری لیتیوم – یون به راحتی قادر است چرخه شارژ بین ۳۰۰۰ تا ۵۰۰۰ سیکل داشته باشد.

شارز و دشارژ عالی و پربازده آنها نیز به این موضوع کمک می‌کند که گزینه بی نظری برای سیستم های سولار باشند. در کنار همه این مزایا البته باید به قیمت بالای آنها نیز توجه کرد. یک باتری لیتیوم – یون می تواند تا ۴ برابر گرانتر از یک باتری flooded  باشد. بنابراین در محاسبات خود این نکته را فراموش نکنید.

جدول مقایسه ای باتری‌ها

نوع باتری طول عمر عمق دشارژ قیمت استحکام مکانیکی نگهدای و سرویس   مراقبت شارژ
Flooded کم کم ارزان ضعیف پرهزینه  متوسط
AGM  متوسط متوسط نسبتا ارزان مناسب کم هزینه  متوسط 
Gel زیاد زیاد گران مناسب بی نیاز از سرویس زیاد 
Li-Ion زیاد زیاد خیلی گران مناسب بی نیاز از سرویس کم 

کدام باتری مناسبتر است؟

دو باتری دسته اول یعنی باتری های Flooded و Sealed قادرند جریان الکتریکی بالا  در زمان کم تامین کنند. اینها در واقع بیشتر مناسب خودرو هستند. چرا که شما در خودرو جریان راه اندازی بالایی برای استارت نیاز دارید و پس از روشن شدن خودرو، دینام باتری را شارژ کرده و بعد آن تمام انرژی الکتریکی مورد نیاز خودرو از طریق دینام تامین می‌شود. بنابراین در این باتری‌ها صفحات الکترولیت به گونه‌ای طراحی می‌شوند که بتوانند جریان بالا را در زمان کوتاه تامین کند.

در باتری‌های سری دوم یعنی Gel  و Lithium-Ion  باتری قادر به تامین جریان راه اندازی بالا نیست. این باتری‌ها به صورت چرخه عمیق طراحی شده‌اند تا بتوانند فرآیند شارژ و دشارژ بیشتری نسبت به باتری‌های فوق داشته باشند اما قادر به تامین جریان بالا نیستند. بنابراین مناسب خودرو نبوده و در عوض برای سیستم های فتوولتائیک که فرآیند شارژ و دشارژ بیشتری را در جریان های معمولی نیاز دارند مناسبند. البته ذکر این نکته نیز ضروریست که اگرچه باتری های GEL و Lithium-Ion مناسب استفاده در خودرو نیستند، اما باتری های Sealed و Flooded می‌توانند در سیستم‌های فتوولتائیک مورد استفاده قرار گیرند اما با این نکته که عمر مفید کمتری خواهند داشت که البته در برابر تفاوت قیمت آنها به صرفه به نظر می رسد. 

برچسب ها :
این مقاله برای نخستین بار در وبسایت سولارگستران منتشر شده است. هر گونه کپی برداری از مطالب بدون ذکر منبع  مورد پیگیری قرار خواهد گرفت.
نوشتهٔ بعدی
نقش SPD در عملکرد صحیح سیستم‌های فتوولتائیک
نوشتهٔ پیشین
پنل های خورشیدی کریستالی یا فیلم نازک؟

مطالب مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

آخرین مطالب

دسته بندی مطالب

فهرست