باتری

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 باتری از نظر ساختار

به طور کل می توان باتری ها را به دو دسته قابل شارژ و یک بار مصرف تقسیم کرد.

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-iron battery

•     Nickel metal hydride battery

•     Nickel-zinc battery

•     Sodium-ion battery

در اغلب سیستم های خورشیدی به علت پر هزینه بودن دیگر انواع باتری های قابل شارژ، از باتری های سرب اسید استفاده می شود، تنها در معدود موارد از باتری های خورشیدی نیکل کادمیوم یا انواع دیگر آن برای ذخیره انرژی استفاده می شود که کاربرد های خاص دارند.

باتری های سرب اسید را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

• باتری سرب اسید تر (floaded lead acid battery)
• باتری سرب اسید خشک (Valve Regulated Lead Acid Battery(VRLA)) یا (Sealed Lead Acid Battery(SLA))

باتری های خشک نیز به دو دسته تقسیم می شوند:

• Gel battery
• Agm battery

باتری های قدیمی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گرفت از نوع سرب اسید تر می باشند. در این  نوع باتری خورشیدی از محلول آب اسید استفاده می شود و مزیت آن قیمت مناسب این نوع باتری است. همچنین این نوع باتری معایبی هم دارد که می توان به تعمیر و نگهداری مداوم و خطرات احتمالی استفاده از اسید را اشاره کرد. امروزه استفاده از باتری های خشک نسبت به باتری های تر به علت کاهش هزینه تعمیر و نگهداری افزایش یافته است.

مشاهده قیمت و خرید جامپ استارت و پاور بانک به همراه کمپرسور باد خودرو برند WALTER آلمان

انواع باتری از نظر کاربرد

شرکت های بزرگ باتری سازی، انواع گوناگون باتری را متناسب با کاربرد آن در اختیار مصرف کننده قرار می دهند. این باتری ها از نظر مواد سازنده تقریبا یکسان بوده و تنها از نظر ساختار و نحوه ی تولید با یکدیگر متفاوت می باشند. در زیر برخی از کاربردهای رایج باتری های سرب اسید ذکر گردیده:

•     GENERAL PURPOSE

•     DEEP CYCLE

•     SOLAR POWER

•     LONG LIFE STANDBY

•     HIGH RATE / UPS

•     ELECTRIC MOTOR

ویژگی های باتری سیستم های خورشیدی

باتری مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به علت استفاده مداوم هر روزی از آنها در درجه اول باید دارای طول عمر بالا باشند. به طور کل طول عمر یک باتری بر حسب تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح دشارژ باتری بیان می شود. به عنوان مثال در نمودار زیر (شکل 1-18) طول عمر یک باتری AGM در سطح دشارژ ۴۰ درصد در حدود ۱۵۰۰ سیکل بیان می شود. در سیستم های خورشیدی باتری خورشیدی در طول روز توسط پنل شارژ و در طول شب توسط مصرف کننده دشارژ می شوند. لذا هر شبانه روز یک سیکل شارژ و دشارژ برای باتری محسوب می شود. در نتیجه طول عمر باتری مذکور برابر ۱۵۰۰ روز که در حدود ۴ سال خواهد بود . در طراحی یک سیستم خورشیدی سطح دشارژ باتری توسط طراح باید به گونه ای در نظر گرفته شود که طول عمر باتری بسیار کوتاه نباشد. همان طور که در تصویر زیر مشاهده می شود در صورتی که باتری تا سطح ۸۰ درصد دشارژ شود تنها قادر به تامین ۵۰۰ سیکل خواهد بود و این به معنای تنها یکسال و نیم  طول عمر مفید برای باتری است.

ویژگی مهم دیگر باتری های خورشیدی قابلیت دشارژ تا ظرفیت نامی آنها می باشد (Deep Cycle) باتری های خودرو در صورتی که تنها چند بار به طور کامل دشارژ شوند طول عمر آنها بسیار کاهش می یابد و مستهلک خواهند شد. در سیستم های خورشیدی پس از روزهای ابری باتری ممکن است تا عمق ۸۰ درصد دشارژ شود و باتری باید قابلیت تامین بار را در این شرایط داشته باشد.

شارژر و استارتر باتری ماشین برند AUTO XS آلمان

ویژگی باتری های مختلف

انواع باتری قابل دسترس که بیشترین سهم را در بازار دارند، شامل باتری های خودرو و همچنین باتری های مخصوص استفاده در دستگاه های UPS می باشد که به باتری ups شناخته می شوند. ویژگی باتری خودرو تامین جریان لحظه ای بسیار بالا در مدت زمان کم است. این ویژگی در باتری خودرو به علت استفاده از باتری در زمان استارت موتور فراهم گردیده تا جریان مورد نیاز استارتر را تامین کند. مدت زمان استفاده از باتری بسیار کوتاه و مدت زمان شارژ نسبتا طولانی است. در نتیجه استفاده از باتری خودرو در سیستم های خورشیدی کاملا غیر عاقلانه است. باتری های مورد استفاده در UPS به علت اینکه تنها در زمان های اضطراری و قطع برق مورد استفاده قرار می گیرند دارای تعداد سیکل شارژ و دشارژ کمتری نسبت به باتری های سیستم خورشیدی می باشند. در زیر نمودار طول عمر یک باتری از نوع AGM  مخصوص استفاده در UPS   نشان داده شده است. 

مقایسه انواع باتری ها

همانطور که مشاهده شد در باتری مورد استفاده در دستگاه های UPS،  تعداد سیکل عمر باتری در سطح دشارژ ۴۰ درصد در حدود ۷۰۰ سیکل است که نسبت به باتری سیستم های خورشیدی این میزان نصف گردیده. در باتری مخصوص سیستم خورشیدی تعداد سیکل در سطح دشارژ ۴۰ درصد برابر ۱۵۰۰ سیکل است. متاسفانه در اکثر مواقع باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی از نوع UPS بوده و طول عمر آنها تنها یک تا دو سال خواهد بود. از آنجا که هزینه باتری سهم به سزایی در یک سیستم خورشیدی دارد (در حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد هزینه کل سیستم) انتخاب باتری مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است.

 باتری مناسب برای سیستم های خورشیدی

از بین باتری های سرب اسید خشک دو نوع باتری برای سیستم های خورشیدی مناسب می باشند.

• باتری سرب اسید خشک AGM :

باتری سرب اسید خشک از نوع AGM که مخصوص سیستم خورشیدی طراحی شده باشد. این نوع باتری تنها از روی کاتالوگ و مدل نوشته شده بر روی بدنه آن قابل تفکیک است. از نظر ظاهری تفاوتی بین باتری مخصوص خورشیدی و UPS وجود ندارد و تنها از روی کاتالوگ آن قابل تفکیک می باشد. در صورتی که در کاتالوگ باتری هیچ نموداری در مورد طول عمر آن ذکر نشده باشد این باتری از نوع UPS  می باشد.

• باتری سرب اسید خشک GEL :

باتری های GEL نسبت به AGM تحمل دمایی بالاتری دارند به این معنی که در شرایط محیطی گرم طول عمر بالاتری نسبت به باتری AGM دارند. همچنین باتری های GEL تعداد سیکل شارژ و دشارژ بیشتری نسبت به باتری های AGM در شرایط یکسان دارند. در زیر نمودار طول عمر یک باتری GEL آورده شده است.

همان طور که مشاهده می شود در سطح دشارژ ۴۰ درصد، عمر باتری برابر ۱۶۳۰ سیکل می باشد. باتری های سرب اسید تر از نوع Deep Cycle را نیز می توان در سیستم خورشیدی استفاده کرد ولی بدلیل تعمیر و نگهداری بالا و آزاد کردن گازهای سمی در هنگام شارژ کامل این نوع باتری ها را توصیه نمی کنیم.