تخزين الطاقة الشمسية: ما هي أفضل الطرق لتخزين الطاقة الشمسية؟

تخزين الطاقة الشمسية: الشمس هي مصدر ضخم للطاقة. أعني تخيل أن كمية طاقة الشمس التي نتلقاها في يوم واحد تساوي كمية الطاقة التي تستخدمها الأرض في السنة. مع التطورات في قطاع تكنولوجيا الطاقة الشمسية ، يمكننا جميعا الآن استخدام الألواح الكهروضوئية لتسخير هذه الطاقة الهائلة لتوليد الكهرباء لتشغيل منازلهم ومتاجرهم ومكاتبهم ومصانعهم!

تخزين الطاقة الشمسية

واحدة من الأنظمة الأكثر شعبية وبأسعار معقولة هو نظام الطاقة الشمسية على الشبكة. تتكون مكونات هذا النظام من الألواح الشمسية ، والعاكس (الذي يحول تيار التيار المستمر إلى تيار متردد) وصندوق الجمع الذي يحمل جميع الأسلاك للألواح الشمسية.

يتلقى النظام المرتبط بالشبكة التيار المباشر (DC) من الألواح الشمسية على السطح. الآن يأتي في العاكس الذي يحول تيار التيار المستمر هذا إلى تيار متردد قابل للاستخدام بواسطة الأجهزة في منزلنا. يتم تغذية هذا التيار المتردد في لوحة الطاقة الرئيسية للمنزل المراد توزيعه.

فماذا يحدث عندما تنخفض الشبكة؟!

إذا تعطلت الشبكة خلال النهار ، فإن النظام الشمسي يبدأ في تشغيل منزلك ، أليس كذلك؟ خطأ! ينفصل النظام الشمسي المرتبط بالشبكة عندما تنخفض الشبكة. هذا بسبب أسباب متعددة.

الألواح الشمسية لا تولد إمدادات ثابتة من الطاقة طوال الوقت. هذا يعني أنه في أي وقت إذا كانت الألواح الشمسية لا تولد ما يكفي لتزويد منزلك ، فقد تبدأ أجهزتك في التقلب والعطل.

عندما تنخفض الشبكة. ترسل شركة المرافق فريقا من الخبراء التقنيين للنظر في المشكلة. يفترض الفريق أن الشبكة لا تنتج الكهرباء ، ولكن إذا كان نظامك يغذي الكهرباء مرة أخرى إلى الشبكة ، فقد يصاب العمال بجروح خطيرة.

لذا ، كيف يمكنك الحصول على الكهرباء عندما تنخفض الشبكة؟

هناك إجابة بسيطة جدا على هذا ، البطاريات! هم مسؤولون عن تخزين الطاقة للألواح الشمسية الخاصة بك. لذلك ، عندما تنخفض الشبكة ، تبدأ البطاريات في العمل كشبكة لمنزلك وتضمن إمدادات ثابتة من الكهرباء.

دعنا ننتقل إلى مناقشة بعض الأسئلة التي نطرحها عادة حول البطاريات

الأسئلة الشائعة حول البطارية الشمسية

كيف تخزن البطاريات الطاقة الشمسية؟

في عام 1793 ، كان أليساندرو فولتا أول من اخترع الفكرة وبنى أول بطارية. ووجد أنه من أجل توصيل التدفق الكهربائي ، يجب وضع معدنين فريدين كأقطاب كهربائية في محلول موصل يعرف باسم المنحل بالكهرباء - وهو سائل أيوني يقوم بتدوير الطاقة.

عندما تتحول الطاقة من شكل كيميائي إلى شكل كهربائي ، يتم تفريغ البطارية. من ناحية أخرى ، عندما تتحول الطاقة من شكل كهربائي إلى شكل كيميائي ، يتم شحن البطارية.

تحدث هذه الاستجابة عندما يتم نقل الإلكترونات من طرف واحد إلى الطرف التالي من خلال "الدائرة الكهربائية". الطرف الذي يدور حول الطرف الموجب (الأنود) يمكن الإلكترونات من التدفق خارجها (= الأكسدة) ، في حين أن الطرف السالب (الكاثود) يحصل على هذه الإلكترونات (= الاختزال). هذه هي الوسيلة التي تستطيع بها البطاريات تخزين الطاقة في الشكل الكيميائي.

كيفية تخزين البطاريات بشكل صحيح؟

البطاريات هي جزء أساسي من الدائرة الكهربائية الخاصة بك ، لذلك من الضروري جدا أن تكون هناك بعض الاحتياطات. كما نوقش ، تعمل البطاريات على أساس تفاعل كيميائي بحيث يمكن لعناصر مثل درجة الحرارة والرطوبة والبقايا وضغط الهواء وغيرها أن تؤثر على عمر البطارية وفعاليتها وحتى سلامتها.

كقاعدة عامة ، يجب أن تكون الرطوبة لأي مكون كهربائي يعمل بشكل صحيح أقل من 100٪.

درجات الحرارة العالية تقلل من كفاءة البطارية. درجات الحرارة المثلى تقع حول 25 درجة مئوية أو 78 درجة فهرنهايت.

أفضل الظروف لعمل البطارية الشمسية بشكل صحيح هي المساحات النظيفة والجافة وجيدة التهوية حيث لا يمكن للماء أو الغبار أو الحرارة الزائدة الوصول إليها.

ما هي الأنواع المختلفة من البطاريات الشمسية؟

يجب أن تكون بطاريات النظام الشمسي بطاريات ذات دورة عميقة.

إن توفير الطاقة طوال الليل يعني أن البطاريات التي تعمل بالطاقة الشمسية تستنفد بانتظام إلى مستوياتها الأساسية. البطاريات التي لا يتم تصنيعها كدورة عميقة سوف تتضرر في حالة تقديمها إلى أمثلة العمل هذه باستمرار. يمكنهم حتى إشعال النار!

تحتوي البطاريات على نوعين من المحطات الطرفية المصنوعة من معادن مختلفة - بالاعتماد على نوع المعادن المختارة ، ستتغير خصائص ومعلمات البطارية.

البطاريات المتاحة في السوق اليوم هي التالية:

بطاريات ليثيوم أيون

بطاريات النيكل

بطاريات كبريت الصوديوم

تدفق بطاريات الأكسدة والاختزال

بطاريات الرصاص الحمضية

ما هو الخيار الأفضل للبطاريات الشمسية؟

لا يمكن لأي من البطاريات الشمسية التنافس مع بطاريات الرصاص الحمضية عندما يتعلق الأمر بالموثوقية والأداء والفعالية من حيث التكلفة. تحتوي بطاريات حمض الرصاص على قطب كهربائي مملوء بأكسيد الرصاص (PbO2) ويتم ملء القطب الآخر بالرصاص النقي (Pb) مع كون المنحل بالكهرباء هو حمض الكبريتيك.

بطاريات الرصاص الحمضية تقع أيضا في فئتين.

بطاريات الرصاص الحمضية ذات التهوية (VLA)

تحتوي هذه البطاريات على سدادات صغيرة قابلة للإزالة على الجانب العلوي للسماح بملء الماء المقطر داخل حجرات البطارية التي يتم فقدانها نتيجة للتفاعلات الكيميائية.

تولد التفاعلات الكيميائية الداخلية غازات في الغلاف الجوي وتستهلك الماء ، وبالتالي فإن الصيانة الدورية لهذه البطاريات ضرورية.

تحتاج هذه البطاريات أيضا إلى أن تبقى في وضع مستقيم لتجنب أي انسكابات.

هذه العوامل هي السبب في عدم استخدام هذه البطاريات لأغراض النظام الشمسي. ومع ذلك ، فإن الناس يستخدمونها لأغراض الطاقة الشمسية لتوفير التكاليف الأولية.

هناك 3 أنواع من بطاريات حمض الرصاص (VLA):

بطاريات الإشعال: تستخدم لهواتف السيارات المحمولة ، وليس لأغراض الطاقة الشمسية.

بطاريات الدورة العميقة: يمكن استخدامها لأغراض الطاقة الشمسية لأنها مصممة خصيصا لتوليد كميات صغيرة من التيار لفترات زمنية أطول. يمكنهم أيضا تحمل عدد أكبر من دورات التفريغ العميق.

البطاريات الثابتة: تستخدم هذه البطاريات في الغالب في تطبيقات التحكم ، لضمان إمدادات الطاقة غير المنقطعة. لديهم عمر أطول ويمكنهم تحمل الدورات العميقة بكفاءة. ومع ذلك ، يجب شحنها باستمرار بشحنة عائمة للتعويض عن التفريغ الذاتي بواسطة هذه البطاريات.

بطاريات حمض الرصاص المنظم (VRLA):

هذه هي الجزء العلوي من بديل البطارية للأنظمة الشمسية الكهروضوئية. يتم تنظيم بطاريات VRLA كما يوحي الاسم ومختومة للابتعاد عن تبخر المنحل بالكهرباء. تحتوي البطارية على صمام يتحكم في تدفق الغازات اعتمادا على تراكم الضغط. عادة ما يكون الصمام مغلقا، ولكنه يفتح عندما يتجاوز ضغط الغازات داخل البطارية عتبة.

ميزة كبيرة هي أنه خلال العمليات الكهروكيميائية ، يتحد الأكسجين والهيدروجين لصنع الماء وهي عملية فعالة بنسبة 99٪ والتي تعوض أي خسائر في المياه. وبالتالي ، ليست هناك حاجة إلى صيانة.

الجانب السلبي هو أن كفاءة هذه البطاريات تتأثر بالتغيرات في درجات الحرارة وفي هذه البطاريات لا يمكن للمرء التحقق بشكل موثوق من حالة الشحن (SOC) ، وهو مقدار شحن البطارية في الوقت الحالي؟

تنقسم بطاريات VRLA إلى مجموعتين:

بطاريات هلام; تحتوي بطاريات الجل على مكون إضافي في المنحل بالكهرباء ، السيليكون. هذا يجعل الاتساق الشبيه بالهلام للإلكتروليت. وهذا يضمن عمرا أطول ويمكن للبطاريات تحمل عدد أكبر من دورات الشحن والتفريغ مقارنة ببطاريات VLA.

لا تسمح بطاريات الجل لدرجات الحرارة المرتفعة بالتأثير على كفاءة البطاريات. أنها توفر جهد تفريغ ثابت ولا تتطلب أي صيانة منا على الإطلاق.

وضع التخزين الخاص بهم لا يحدث فرقا حيث لا يوجد خطر من الانسكابات.

بطاريات حصيرة زجاجية ممتصة (AGM): تحتوي هذه البطاريات على قاعدة من الألياف الزجاجية تمتص حمض الكبريتيك المنحل بالكهرباء مثل الإسفنج وتحتفظ به. هذه البطاريات لديها أيضا القدرة على أداء دورات عميقة ولكن بالإضافة إلى ذلك يمكنها تحمل شحنات الجهد العالي من بطاريات الجل. هذا يعني فقط كفاءة أعلى

كم من الوقت تستمر البطاريات الشمسية؟

سيحدد استخدام البطارية بالإضافة إلى تخزينها طوال عمرها المدة التي ستستمر فيها البطارية.

يجب مراعاة بعض المعلمات التقنية لمعرفة المدة التي ستستمر فيها البطارية. وتشمل هذه؛

- عمق التفريغ هو كمية الطاقة التي يمكن تفريغها من بطارية كاملة دون إتلاف البطارية.

-عادة ما يتم كتابة الحد الأقصى لعدد الدورات على وصف المنتج للبطارية.

بخلاف هذين العاملين ، يجب حساب موقع تخزين البطارية وكذلك نوع البطارية.

حسنا ، ما عليك أن تأتي إلى متى تدوم البطاريات بالضبط؟

تستمر بطاريات VLA ذات الدورة العميقة حوالي 3-5 سنوات أو ستكمل حوالي 1500 دورة.

ستستمر البطاريات الثابتة التي هي أيضا بطاريات VLA حوالي 15-30 عاما ، وهي الأطول بين بطاريات الرصاص الحمضية.

سيكون لبطارية VRLA 5-10 سنوات من العمر المتوقع مع دورات تتراوح بين أقل من 500.

هذا يعني أنه يجب أن تضع في اعتبارك أن بطاريات نظامك الشمسي سيتم استبدالها مرة واحدة على الأقل في عمرها من 25 إلى 30 عاما.

أيضا ، تذكر أنه عندما تنخفض الكفاءة إلى أقل من 80٪ ، فهذا هو الوقت المناسب لتغيير البطاريات.

إذن ما هي أفضل البطاريات لتخزين الطاقة؟

من الناحية المثالية ، تعد بطاريات حمض الرصاص ذات التهوية (VLA) هي الأفضل لتخزين الطاقة ، ولكن إذا كانت البطاريات بحاجة إلى تخزينها في الداخل ، فسيكون الخيار الأفضل هو بطاريات الرصاص الحمضية المنظمة (VRLA).