أصبحت الطاقة الشمسية من أشهر وأقوى مصادر الطاقة المتجددة، خاصة من خلال الطاقة الشمسية الكهروضوئية، التي تلتقط الإشعاع الشمسي عن طريق تحويله إلى كهرباء باستخدام الألواح الشمسية. ومع ذلك، فإن أحد تحديات الطاقة الشمسية هو كيفية تخزينها للاستخدام عندما لا يتوفر ضوء الشمس. هذا هو المكان البطاريات الشمسيةوالتي تتيح لك الاستفادة من الطاقة المتولدة خلال النهار لاستخدامها في الأوقات التي يكون فيها الإشعاع الشمسي منخفضًا أو معدومًا، مثل الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم.
أدناه، سنفحص كيفية عمل البطاريات الشمسية، والأنواع المختلفة المتاحة، والميزات التي يجب عليك مراعاتها عند اختيار البطارية المثالية لنظامك الكهروضوئي.
كيف تعمل البطاريات الشمسية
ال البطاريات الشمسية وهي أجهزة مصممة لتخزين الكهرباء المولدة من الألواح الكهروضوئية، مما يسمح باستخدامها في الأوقات التي لا يتم فيها توليد طاقة شمسية كافية. يمكن أن تحدث هذه اللحظات في الليل وأثناء النهار إذا كانت الظروف الجوية لا تسمح بما يكفي من الإشعاع الشمسي، كما هو الحال في الأيام الغائمة أو الممطرة.
يعتمد تشغيل البطاريات الشمسية على تراكم الطاقة عندما يتجاوز إنتاج الكهرباء الطلب. على سبيل المثال، في الأيام المشمسة التي يكون فيها إنتاج الكهرباء أكبر من ما يتم استهلاكه، يتم إرسال الفائض إلى البطارية ليتم تخزينه واستخدامه في أوقات الحاجة.
- تقوم البطاريات الشمسية بتخزين الطاقة على شكل طاقة كيميائية من خلال عملية كيميائية تسمى اختزال الأكسدة (الأكسدة)، حيث يفقد أحد مكونات البطارية الإلكترونات (يتأكسد) ويكتسبها الآخر (يختزل).
- عندما يتم شحن البطارية بالكامل، تبقى الكهرباء المخزنة لحين الحاجة إليها، وعندها يتم إطلاقها للاستخدام في الأجهزة أو الأضواء أو أي جهاز آخر يتطلب الكهرباء.
أنواع البطاريات الشمسية
اعتمادا على الاحتياجات المحددة لكل منشأة، هناك أنواع مختلفة من البطاريات الشمسية في السوق. ولكل نوع مميزاته وعيوبه، لذا من المهم معرفتها قبل اتخاذ القرار.
بطاريات منخفضة الدورة
تم تصميم البطاريات الشمسية ذات الدورة المنخفضة بحيث يتم تفريغها جزئيًا فقط قبل إعادة شحنها، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب طاقة احتياطية فقط في بعض الأحيان، على سبيل المثال لتغطية فترات الذروة المؤقتة في الطلب. ومع ذلك، يجب ألا يتم تفريغ هذه البطاريات أكثر من 20% من سعتها، لأن ذلك قد يؤدي إلى إتلافها وتقليل عمرها الإنتاجي.
هذه الأنواع من البطاريات أيضًا عرضة للتآكل السريع إذا تم تفريغها بالكامل على أساس منتظم، لذا فإن عمرها الافتراضي يميل إلى أن يكون أكثر محدودية مقارنة بالخيارات الأخرى.
بطاريات الدورة العميقة
ال بطاريات الدورة العميقة وهي مصممة بحيث يتم تفريغها بنسبة تصل إلى 80% أو أكثر من سعتها دون حدوث ضرر كبير في أدائها أو عمرها الإنتاجي. تعتبر هذه البطاريات مثالية للحالات التي يُتوقع فيها الاستخدام المستمر والمطول، مثل تزويد المنزل بالطاقة ليلاً أو في الأيام الملبدة بالغيوم.
نظرًا لقدرتها على تحمل دورات التفريغ العميق، تُستخدم بطاريات الدورة العميقة بشكل شائع في الأنظمة الكهروضوئية المعزولة، حيث يكون الاكتفاء الذاتي من الطاقة أولوية.
بطاريات AGM وGEL
بطاريات AGM (حصيرة زجاجية ماصة): بطاريات AGM محكمة الغلق ولا تحتاج إلى صيانة. ومن المعروف أنها شديدة المقاومة للانسكابات والتأثيرات، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الهاتف المحمول أو في البيئات التي تتطلب المتانة. بالإضافة إلى ذلك، فهي توفر عمر خدمة طويل إلى حد ما مع مستوى منخفض من التفريغ الذاتي.
بطاريات جل: تستخدم هذه البطاريات إلكتروليتًا في شكل هلام، مما يجعلها أقل عرضة للانسكابات وأكثر أمانًا. بالإضافة إلى ذلك، فهي عمومًا أكثر متانة ويمكنها تحمل دورات التفريغ العميق المتكررة. إنها خيار ممتاز لأنظمة الطاقة الشمسية الصغيرة والمتوسطة الحجم.
الخصائص الرئيسية للبطاريات الشمسية
عند اختيار البطارية المناسبة لتركيب الطاقة الشمسية لديك، من المهم تقييم العديد من الخصائص التقنية التي ستحدد أدائها ومتانتها.
سعة التخزين
يتم قياس سعة البطارية الشمسية بالأمبير ساعة (Ah) أو كيلووات/ساعة (kWh) وتمثل كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها. من الضروري التأكد من أن سعة البطارية كافية لتلبية احتياجات الطاقة في منزلك أو منشأتك. الحجم غير المناسب يمكن أن يسبب نقص الطاقة في اللحظات الحرجة.
كفاءة الشحن
تقيس كفاءة البطارية كمية الطاقة التي يمكن تخزينها فيها مقارنة بالكمية المستخدمة لشحنها. ال بطاريات عالية الكفاءة إنها تسمح لك بتحقيق أقصى استفادة من الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية. سنبحث عن بطارية ذات كفاءة شحن تقترب من 100%، مما يضمن استخدامًا أكثر كفاءة لموارد الطاقة.
التفريغ الذاتي
التفريغ الذاتي ظاهرة طبيعية تعاني منها جميع البطاريات، بغض النظر عما إذا كانت قيد الاستخدام أم لا. ال أفضل البطاريات الشمسية لديهم معدل تفريغ ذاتي منخفض، مما يطيل الوقت الذي سيتمكنون خلاله من الحفاظ على الشحن دون الحاجة إلى إعادة الشحن.
البطاريات الحديثة مثل تلك الموجودة في الليثيوم، لديها معدلات تفريغ ذاتي أقل بكثير من تلك التي تحتوي على حمض الرصاص الأقدم.
العناية بالبطاريات الشمسية وصيانتها
يمكن أن يصل العمر الإنتاجي للبطارية الشمسية إلى 10 سنوات، حسب نوع وظروف الاستخدام. ومع ذلك، فمن المهم اتباع بعض التوصيات لضمان التشغيل الأمثل وإطالة عمره الإنتاجي.
تجنب التصريفات العميقة المتكررة
لزيادة عمر البطارية إلى أقصى حد، يُنصح بعدم تفريغها أقل من 50% من سعتها بشكل متكرر. قد تؤدي عمليات التفريغ العميق إلى إتلاف الخلايا الداخلية وتقليل قدرة البطارية على الاحتفاظ بالشحن بمرور الوقت.
درجة الحرارة
تؤثر ظروف درجة الحرارة بشكل مباشر على أداء البطاريات الشمسية. أنها تعمل بشكل أفضل في درجات حرارة تتراوح بين 20 و 25 درجة مئوية. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة شديدة البرودة أو الحرارة إلى تقليل كفاءة البطارية وعمرها بشكل كبير.
إذا كنت متواجدًا في بيئة ذات اختلافات كبيرة في درجات الحرارة، فمن المستحسن استخدام البطاريات المصممة لتحمل هذه التقلبات، مثل بعض البطاريات بطاريات الليثيوم.
أنواع وموديلات البطاريات الشمسية
ال البطاريات الشمسية يتم تصنيفها حسب التكنولوجيا المستخدمة في تصنيعها. يتميز كل نوع من البطاريات بخصائصه الخاصة التي تجعله مناسبًا لأنواع مختلفة من المنشآت الكهروضوئية.
بطاريات الرصاص الحمضية
وهذا النوع من البطاريات، على الرغم من أنه ليس حديثا مثل البدائل الحالية الأخرى، لا يزال يستخدم على نطاق واسع بسبب تكلفته المنخفضة مقارنة بالبطاريات الأكثر تقدما مثل بطاريات الليثيوم. ومع ذلك، لديهم بعض العيوب، مثل الحاجة إلى الصيانة الدورية. من المهم إعادة شحنها بالكامل لزيادة عمرها الإنتاجي إلى أقصى حد ومنع تعرضها للتلف إذا ظلت فارغة لفترة طويلة.
بطاريات AGM (حصيرة زجاجية ماصة).
وكما ذكرنا من قبل فإن اجتماع الجمعية العامة العادية إنها لا تحتاج إلى صيانة وهي مثالية للمواقف التي لا يمكن فيها تنفيذ هذه الأنواع من المهام بانتظام. وبالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بمقاومة أكبر للتغيرات في درجات الحرارة وقادرة على تحمل الدورات العميقة.
بطاريات الليثيوم
توفر بطاريات الليثيوم مزايا متعددة، بما في ذلك القدرة على تفريغ ما يصل إلى 90% دون التعرض لتدهور كبير في الأداء. بالإضافة إلى ذلك، فإن كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أعلى بكثير من بطاريات الرصاص، مما يعني أنها تستطيع تخزين المزيد من الطاقة في مساحة أقل.
وعلى الرغم من أن هذه البطاريات أكثر تكلفة، إلا أن عمرها الطويل وقلة صيانتها تجعلها واحدة من أفضل الخيارات على المدى الطويل.
العوامل الرئيسية عند اختيار البطارية الشمسية
لاختيار البطارية المناسبة لنظامك الشمسي، من المهم أن تأخذ في الاعتبار عدة عوامل:
- La سعة التخزين من الضروري التأكد من أن البطارية يمكنها تغطية استهلاك الطاقة خلال ساعات دون التعرض للإشعاع الشمسي.
- El كلف يجب أن تناسب البطارية ميزانيتك. في بعض الأحيان، تتطلب البطاريات ذات السعة الأعلى والأداء الأفضل استثمارًا أوليًا أكبر، ولكنها يمكن أن توفر وفورات على المدى الطويل بفضل متانتها وكفاءتها.
- يعتمد العمر الإنتاجي للبطارية على التكنولوجيا الخاصة بها ودورات التفريغ والظروف البيئية التي يتم استخدامها فيها.
في الختام، يعتمد اختيار البطارية الشمسية المناسبة على احتياجاتك من الطاقة، والميزانية، والخصائص المحددة للتركيب الخاص بك. لن تساعد البطارية المختارة جيدًا على تحسين أداء نظامك الكهروضوئي فحسب، بل ستعمل أيضًا على تقليل تكاليف الكهرباء بشكل كبير وتسمح لك بزيادة كفاءة الطاقة المتجددة لديك.