معرفی باتری‌های مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی

باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به تجهیزاتی گفته می شود 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.

باتری ها 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.

انواع باتری‌های مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی

۱- باتری های سربی – اسیدی  (Flooded Lead Acid Batteries) :

این باتری‌ها در کشور 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 150 سال مورد استفاده قرار گرفته‌اند. باتری های سربی – اسیدی که به عنوان سلول‌های تر هم شناخته می‌شوند بسیار مقرون به صرفه بوده و تا 99 درصد پس از اتمام دوره عمر مفید  تجدیدپذیر می‌باشند.

مزایا و معایب باتری های  سربی – اسیدی  :

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 گرفتند 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 1 تا 3 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. این نوع از باتری ها البته به صرفه‌ترین نوع موجود در بازار هستند. هرچند به دلیل بسیاری از معایبی که ذکر شد، بسیاری 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 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 مناسب هستند 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 مطلب مورد بررسی قرار گرفته شده باتری‌های لیتیوم – یون هستند. این باتری‌ها از تکنولوژی بسیار جدیدی بهره می‌برند و البته از دهه 1970 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 3000 تا 5000 سیکل داشته باشد.

شارژ 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 4 برابر گرانتر از یک باتری flooded  باشد.

برای مشاهده مقالات و پروژه های بیشتر ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.