انرژی خورشیدی؛ سمت آفتابی زندگی™

آشنایی با باتری خورشیدی

وظیفه ی اصلی باتری ها این است که انرژی اضافه تولید شده توسط پنل ها را ذخیره می کنند، در شب وقتی که انرژی ورودی دیگری وجود ندارد توسط باتری مورد استفاده قرار می گیرد.

باتری-خورشیدی

 

عمر باتری های خورشیدی توسط سیکل شارژ و دشارژ آن ها و همچنین میزان سطح دشارژ باتری تامین می گردد. باتری های خورشیدی در طول روز که پنل عمل تولید برق را انجام می دهد، شارژ شده و در طول شب توسط مصرف کننده ها دشارژ می شود، پس در طول هر شبانه روز هر باتری یک بار عملیات شارژ و دشارژ را انجام می دهند. در نتیجه طول عمر باتری به 1500 روز که در حدود 4 سال خواهد بود می رسد. اما مسئله ای که برای افزایش طول عمر باتری بسیار پر اهمیت است، طراحی سیستم است. در طراحی یک سیستم خورشیدی سطح دشارژ باتری باید به صورتی در نظر گیرد که حداقل 30 درصد (بهترین حالت 40 درصد) باتری در عملیات شارژ و دشارژ شدن باتری مذکور، دست نخورده باقی بماند. اگر در طراحی سیستم به این نکته مهم توجه نشود عمر باتری به حداکثر یک سال و نیم محدود می گردد؛ یعنی قادر به تامین تنها 500 سیکل خواهد بود.

باتری های خودرو در صورتی که تنها چند بار به صورت کامل دشارژ شوند طول عمر آنها بسیار کاهش می یابد و مستهلک خواهند بود. پس استفاده از باتری های مذکور را به هیچ وجه برای سیستم خورشیدی توصیه  نمی کنیم.

می توان پمپ ها و موتور ها را بوسیله ی باتری به کار انداخت؛ بدلیل اینکه باتری قادر است به سرعت دشارژ شود و جریان زیادی تولید کند که می تواند توسط منبع شارژ تولید شود.

باتری ها تجهیزات الکترومکانیکی هستند که به پارامتر هایی چون آب و هوا، سابقه ی شارژ و دشارژ، دما و سن وابسته هستند. عملکرد باتری به محل استفاده، وضعیت آب و هوا و نحوه استفاده از آن بستگی دارد. باتری ها در سیستم خورشیدی باید پایین ترین سطح دشارژ را داشته باشند و پس از آن دوباره به سرعت شارژ شوند که این عمل باعث می شود که عمر باتری در سیستم به عمر نامی خود نزدیک شود که عواملی مانند نوع طراحی سیستم، تعداد باتری های سیستم با توجه به مقدار توان تولیدی آن و چندین نکته دیگر بستگی دارد. در غیر این صورت باتری در سیستم شما بعد از حدودا 8 ماه کارایی خود را از دست داده و نیاز به تعویض دارد. پس فقط به این نکته توجه نکنید که عمر کدام باتری بیشتر است. اگر شما بهترین باتری و با بیشترین طول عمر را هم تهیه کنید ولی سیستم شما اصولی و به صورت مهنسی طراحی نشده باشد، کار بیهوده ای انجام داده اید. به ازای هر 1 آمپر- ساعت انرژی مصرف شده از ظرفیت باتری، باید حدود 1/25 آمپر-ساعت در هنگام شارژ به آن برگردانیم که این اعداد با موارد قبلی مرتبط می باشد.

برای سیستم های خورشیدی دو نوع باتری رایج است؛ GEL و AGM  که هر دو نوع باتری، گزینه های مناسبی برای این سیستم ها هستند و بدلیل اینکه مواد موجود در الکترولیت این باتری ها به ندرت با هیدروژن ترکیب می شوند، این باتری ها مانند باتری های اسیدی (باتری های خیس) خورده نشده و به آسانی دشارژ نمی شوند. یکی از تفاوت های باتری های GEL و AGM، قیمت آنها می باشد که باتری های AGM ارزان تر از باتری های GEL هستند. باتری های سرب اسید از نظر قیمت و ظرفیت در سطح متعادلی هستند به همین جهت ترجیح داده می شوند.

 

باتری های سرب-اسید چگونه کار می کنند؟

سلول باتری سرب اسید شامل دو قطب مثبت و منفی است که الکترولیت نامیده می شوند و در اسید سولفوریک قرار دارند. در هنگام دشارژ ملکول های سولفور الکترولیت با صفحه سربی ترکیب شده و باعث آزاد شدن الکترون از الکترولیت می شوند و در هنگام شارژ مجدد سلول الکترون های اضافی آزاد شده مجددا به الکترولیت باز می گردند. یک باتری از این عکس العمل شیمیایی برق تولید می کند. در واقع برق الکترون های جاری است.

در یک باتری معمولی سرب-اسید، هر سلول فارق از اندازه آن، تقریبا 2 ولت ولتاژ دارد و وقتی یک بار به باتری وصل شود برق بین قطب های مثبت و منفی آن جاری می شود.نگهداری  و توجه در هر زمان که از باتری استفاده می شود ضروری است.

 

سیکل در باتری ها

باتری ها در مبنای سیکلشان ارزیابی می شوند. باتری ها می توانند دارای سیکل کم عمق (shallow cycles) باشند که 10% تا 15% ظرفیت کلی باتری است و یا سیکل عمیق (Deep-cycles) که 50% تا 80% است.

باتری های کم عمق آنهایی هستند که برای استارت ماشین استفاده می شوند. این باتری ها طراحی شده اند تا چند صد آمپر را در عرض چند ثانیه تامین نمایند و سپس به محض این که ماشین شروع به کار کردن می کند مولد جریان مسلط می شود و باتری سریع شارژ می شود. اما باتری های عمیق در این زمان کوتاه جریان کمتری تخلیه می کند. هر کدام از این باتری ها برای کاربرد خاصی مناسب اند اما برای سیستم خورشیدی، باتری های سیکل عمیق مناسب ترند.

 

انواع باتری های سرب-اسید مناسب برای سیستم خورشیدی

باتری های ژل (GEL) : این نوع باتری شامل اسیدی هستند که با اضافه کردن ژل سیلیکا به صورت ژل و حالت جامد تبدیل شده است. حتی با شکسته شدن باتری ها، امکان ریخته شدن اسید آن وجود ندارد. اگر چه دارای معایبی نیز هستند. این باتری ها را نمی توان خیلی سریع شارژ نمود چرا که ممکن است به طور مداوم آسیب ببیند. این موضوع معمولا در مورد سیستم های الکتریکی خورشیدی مهم است. اگر این باتری ها توسط مبدل شارژ شوند، تنظیم دقیق جریان شارژ اهمیت دارد تا در حد مناسب برای باتری محدود شود.

باتری های سیلد (sealed) : این نوع باتری که مایع درون آن کاملا محفوظ است ، می تواند در هر موقیتی بدون نشت اسید عمل کند. بخاطر سیلد بودن، نمی توان به وسیله ی رطوبت سنج وضعیت آن را بررسی کرد. روزنه هایی وجود دارد که مانع از تجمع گاز می شود. این نوع باتری برای شرایطی که در طی شارژ خروج گاز هیدروژن قابل تحمل نیست و یا اینکه باتری زیاد جابجا خواهد شد و اینکه در یک فضای تنگ قرار داده خواهد شد پیشنهاد می شود. طول عمر پیش بینی شده برای بیشتر باتری های AGM دو تا پنج سال است و برای باتری های GEL پنج تا ده سال است. 

باتری های deep-cycle : این باتری ها دارای صفحات بزرگ و ضخیمی هستند که آنها را برای کاربرد در سیستم های مبتنی بر منابع تجدید پذیر مناسب می نماید. این باتری ها می توانند قسمت عمده ظرفیت خود را پیش از شارژ مجدد مورد استفاده قرار می دهند و صد ها یا حتی هزارها سیکل 80% سیکل ها را تحمل نمایند. پیشنهاد می شود که به صورت معمول 50% شارژ برای مصرف معمول در نظر گرفته شود 30% برای مواقع ظروری. از 20% باقیمانده استفاده نشود. هرچه دشارژ کم عمق تر باشد، طول عمر باتری بیشتر است.

باتری AGM : از نوع باتری های سیلد هستند که از Absorbed glass Mat در بین صفحه ها استفاده می نمایند. این نوع باتری بسیار سخت است. با توجه به اینکه این باتری نیاز به نگهداری ندارد، لذا برای سیستم های قدرت خورشیدی متصل به شبکه به همراه باتری مناسب هستند. از آن جا که این باتری ها به خوبی محکم شده اند، نیازی به آب دادن دوره ای ندارد و هیچ گاز خورنده ای از آنها ساطع نشده و الکترولیت ها ورقه ورقه نمی شوند. AGM ها برای سیستم هایی که دیر به دیر استفاده می شوند نیز مناسب اند چرا که خود دشارژی آنها در هنگام جابجایی و ذخیره کمتر از 20% است. این نوع باتری ها را می توان به سادگی با هوا جابجا نمود. آنها را می توان به پهلو نصب نمود و این باتری ها در برابر لرزش بسیار مقاوم هستند. این باتری ها دارای بیشترین رنج هستند و دارای سیستم های بزرگ 2 ولتی نیز هستند. بیشتر باتری های سیلد از نوع AGM هستند.