باتری خورشیدی چیست؟ معرفی انواع باتری خورشیدی

باتری خورشیدی یکی از اجزای اصلی سیستم های خورشیدی منفصل از شبکه می باشد، که در این مقاله می خواهیم درباره انواع و کاربردهای مختلف آن صحبت کنیم .

با ما همراه باشید.

امروزه انسان با پیشرفت هایی که در زمینه های مختلف کرده است ، نیاز روزافزونی به انرژی پیدا کرده و لذا به دنبال تامین انرژی مورد نیاز خود از انرژی های تجدیدپذیر می باشد . یکی از منابعی که در طی بیست سال اخیر از آن استفاده می شود ، انرژی خورشیدی است . خورشید در هر ثانیه حدود ۱۰۰۰ ژول انرژی به هر متر مربع از سطح زمین منتقل می کند که با جمع آوری آن می توان انرژی مورد نیاز برای بسیاری از کارها را فراهم نمود.

چگونه می‌توانیم از گرمای خورشید برای تولید انرژی استفاده کنیم ؟

به منظور تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از سلول های خورشیدی استفاده می شود . سلول خورشیدی یا سلول فتوولتائیک یک قطعه الکترونیکی است که درصدی از نور خورشید را مستقیما توسط اثر فتوولتائیک به الکتریسیته تبدیل می کند .

در سیستم های خورشیدی تا زمانی که نور خورشید وجود داشته باشد می توان از انرژی تولیدی آن استفاده کرد! اما سوال اینجاست که آیا در زمان هایی که نور خورشید وجود ندارد مانند شب هنگام ، باز هم می شود از انرژی تولیدی سیستم خورشیدی استفاده کرد ؟؟؟

در جواب به این سوال نیز باید گفت آری .

می توان با استفاده از باتری خورشیدی در سیستم های فتوولتائیک ، از انرژی تولیدی پنل ها در مواقع خاص نیز استفاده کرد .

بطور کلی صحبت از باتری برای سیستم‌خورشیدی زمانی مطرح است که قصد ذخیره‌سازی انرژی داشته باشیم؛ پس صحبت از باتری مختص به سیستم‌های منفصل از شبکه یا Off grid می باشد .

البته در کشورهای پیشرفته از باتری‌های با ظرفیت زیاد برای برخی مصارف متصل به شبکه یا On grid نیز استفاده می شود ولی به دلیل اینکه در کشور ما ازین باتری ها استفاه نمی شود از توضیح بیشتر در این باره صرف نظر می کنیم.

درباره بهره‌گیری پنل ها از خورشید باید گفت در بهترین حالت با استفاده از Sun Tracker، تولید انرژی از طلوع تا غروب آفتاب خواهیم داشت. طبیعی است با استفاده از پنل های ثابت تولید انرژی به ساعات میانی روز محدود می‌شود و تولید در ساعات ابتدایی و انتهایی با بهره‌وری کمتری صورت می‌گیرد. پس در مواردی که نیاز به استفاده از انرژی در شب داریم، نیازمند ذخیره‌سازی این انرژی در روز هستیم. علاوه بر مصرف در شب، باتری‌ها برای مصارف در روز که نزدیک یا بیشتر از ظرفیت نامی پنل ها هستند می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند .

اما نکته دیگری نیز است که باید به آن توجه کرد و آن هزینه و طول عمر باتری خورشیدی می باشد . به طور کلی حدود ۳۰ درصد از هزینه تاسیس یک نیروگاه افگرید صرف باتری می گردد که میزان طول عمر باتری خورشیدی نیز بستگی به میزان استفاده شما از آن دارد .

باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند و از انجایی که توان تولیدی صفحات فتتولتائیک در طول روز تغییر می کند ، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران نماید . از سوی دیگر باتری ها ، بازدهی صد در صد ندارند و مانند هر وسیله دیگری ، اتلاف انرژی دارند و مقداری از انرژی را به صورت گرما در حالت های شارژ و دشارژ از دست می دهند که برای جبران این انرژی تلف شده می بایست در طراحی نیروگاه این مورد را مد نظر داشت تا با کمبود انرژی مواجه نشویم .

با استفاده از باتریهای خورشیدی می‌توان دستگاههایی چون تلویزیون ، تلفن و پمپ آب خورشیدی را بکار انداخت. در جاهایی که روزهای طولانی و آفتاب درخشان دارند، حتی می‌توان تمام برق مورد نیاز را از باتریهای خورشیدی گرفت .

مهمترین ویژگی باتری ها

توان : به طور اساسی توان یک سلول به میزان بار سلول بستگی دارد و عبارت است از مقدار جریانی که میتوان از هر الکترود در سلول عبور داد.به همین علت است است که با سری کردن سلول ها تنها ولتاژ کل مجموعه آنها بالا میرود و جریان عبوری از آنها تغییری نمیکند زیرا هر سلول تنها جریان در حد توان خود را میتواند از خود عبور دهد .

ولتاژ : ولتاژ یک سلول باتری توسط مواد به کاربرده شده در آن مشخص میشود.و میزان آن به ترکیبات شیمیایی موجود در آن وابسته است.بالا بردن سطح ولتاژ در داخل باتری با سری کردن این سلول ها میسر است اما بایستی توجه شود که بالا بردن سطح ولتاژ در داخل باتری محدودیت داشته و برای دست یابی به یک ولتاژ بالاتر از استاندارد بایستی در خارج از باتری به وسیله سری کردن باتری ها به این سطح از ولتاژ دست یافت.

زمان شارژ و متقابلا دشارژ : شارژ در باتری به معنای ذخیره انرژی در باتری و یا به عبارتی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی میباشد و دشارژ در باتری به معنایی تحویل انرژی از باتری و یا به عبارتی تبدیل انرژی شیمیایی در باتری را به انرژی الکتریکی در خروجی میباشد.معمولا عمر یک باتری رابه سال بیان میکنند اما این محاسبه درستی نیست چرا که بایستی عمر باتری ها را نسبت به تعداد شارژ و دشارژ آنها همچنین شرایط استفاده و نگهداری از آنها را را برای تعیین عمر مفید آنها مد نظر قرار داد .

ویژگی های باتری سیستم های فتوولتائیک

باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به دلیل استفاده مداول و هر روزه از آنها در ابتدا باید دارای طول عمر بالایی باشند که به طور کلی طول عمر یک باتری خورشیدی بر حسب تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح شارژ بیان می شود .
در سیستم های فتوولتائیک باتری توسط پنل ها در طی روز شارژ و در طول شب که فاقد نور خورشید هستیم ، توسط مصرف کننده دشارژ می شود بنابراین در هر روز بستگی به میزان مصرف یک سیکل شارژ و شارژ داریم و توجه به این نکته در طراحی ها ضروری است که ، به نحوی نیروگاه طراحی شود که بر طول عمر باتری خورشیدی کمترین اثر را بگذارد .
یکی دیگر از ویژگی های مهم باتری های خورشیدی ، قابلیت دشارژ تا ظرفیت نامی آنها می باشد . همانطور که می دانید ، باتری های خودروها در صورتی که چند بار به طور کامل دشارژ شوند ، طول عمر انها به شدت کاهش پیدا می کند . در سیستم های خورشیدی نیز به همین صورت است که ، در روزهای ابری که میزان شارژ پایین است ، ممکن است باتری تا عمق ۸۰ درصد دشارژ شود و باید قابلیت تحمل این شرایط را داشته باشد .
رنج معمول طول عمر مفید یک باتری خورشیدی به صورت میانگین ۵ تا ۱۵ سال می باشد . اگر فرض کنیم که طول عمر پنل های شما ۳۰ سال باشد ، شما در طی این مدت می بایست حداقل یک بار باتری خود را تعویض نمایید . البته با توجه به افزایش طول عمر پنل های تولیدی در سالیان اخیر این انتظار می رود که طول عمر آنها نیز افزایش پیدا کند .
نکته دیگر که می تواند بر روی طول عمر باتری خورشیدی تاثیرگذار باشد ، شیوه نگه داری از باتری می باشد .
باتری های خورشیدی به شدت تحت تاثیر دما هستند ، بنابراین با محافظت از باتری در برابر یخ زدگی و گرمای شدید می توان طول عمر آن را افزایش داد.

انواع باتری های خورشیدی

در سیستم های فتوولتاییک باتری های یک بار مصرف جایگاهی نداشته و تنها از باتری های قابل شارژ در این سیستم ها استفاده می گردد. در زیر برخی از انواع باتری های قابل شارژ ذکر گردیده:

lead-acid Battery
lithium-ion Battery
nickel-cadmium Battery
nickel metal hydride battery
nickel-iron Battery
nickel-zinc Battery
sodium-ion Battery

۱٫ باتری لید-اسید :

باتری اسیدی یا باتری سربی- اسیدی گونه‌ای از باتری قابل شارژاست که در سال ۱۸۵۹توسط فیزیکدان فرانسوی ، گاستون پلانته اختراع شد. علارغم ذخیره انرژی کم نسبت به وزن و حجم آن، به دلیل هزینه پایین و عرضه زیاد در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرد
این باتری ها دارای یک تکنولوژی تست شده هستند که در سیستم های خارج از شبکه سالیان درازی است که مورد استفاده قرار میگیرند .
این باتری ها با وجود اینکه طول عمر پایین و DOD کمتری نسبت به بقیه باتری ها دارند اما یکی از ارزانترین گزینه های حال حاضر می باشند .
به عنوان نمونه باتری های قدیمی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گرفت از نوع سرب اسید تر می باشند .

۲٫ باتری یون – لیتیوم :

یک خانواده از باتری‌های قابل شارژاست که در آن در زمان تخلیه، یون‌های لیتیوم از الکترودمنفی به سمت الکترود مثبت و در هنگام شارژ شدن وارونه حرکت می‌کنند.

باتریهای لیتیم ـ یون بالاترین چگالی انرژی را فراهم می سازند تقریباً دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتریهای نیکل ـ کادمیم آنها به دشارژ کامل نیاز ندارند،میتوان از جریان بالاتری برای شارژ و دشارژ بدون آسیب به باتری استفاده کرد،در هنگام دشارژ افت پتانسیل کمی دارند، به دوره break-in نیاز ندارند و از مسئله حافظه باتری خبر ندارند.

می توانید در هر زمانی یک باتری لیتیم ـ یون را بی آنکه روی کارآیی باتری اثر بگذارد شارژ کنید، اما چون باتریهای لیتیم ـ یون معمولاً دارای طول عمرشارژ/دشارژ ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه هستند اگر زود به زود و قبل از تخلیه، این باتری را شارژ کنید طول عمر باتری را پایین می آورید .

همچنین در صورت ادامه شارژ پس از پر شدن، باتری آسیب دیده و از عمر آن کاسته میشود به همین دلیل برای شارژ انها از مدارهای محافظ هوشمند استفاده میشود تا پس از پر شدن جریان شارژ قطع شود و باتری over charge نشود. با آنکه بسیاری از سازندگان باتریهای لیتیم ـ یون طول عمر باتری را تا سه سال ذکر می کنند، بعضی از مصرف کنندگان طول عمر تا ۱۸ ماه را گزارش کرده‌اند .

۳٫ آب-نمک :

یکی از جدیدترین انواع باتری ها در صنعت ذخیره سازهای انرژی می باشند . بر خلاف دیگر باتری ها ، سالت واترها دارای فلزات سنگین نیستند در عوض وابسته به الکترولیت های اب نمک هستند .
در حالیکه ، باتری هایی که از فلزات سنگین استفاده می نمایند مانند لید اسید و یون-لیتیوم برای آماده شدن نیاز به فرایند خاص دارند و همچنین بازیافت این نوع باتری ها با مشکلات محیط زیستی فراوانی همراه است در صورتی در سالت واترها به آسانی بازیافت می شوند .

ما را در اینستاگرام دنبال کنید