توضیحات محصول

باتری پنل خورشیدی چیست؟

باتری خورشیدی وسیله ذخیره سازی انرژی تولید شده به وسیله سل خورشیدی می باشد. از این باتری ها به عنوان ups خورشیدی در زمان قطعی برق نیز استفاده می شود. جزء اصلی باطری خورشیدی، سلول می باشد. هر باتری می تواند شامل یک یا چند سلول باشد. هر سلول از بخش آند، کاتد و الکترولیت تشکیل شده است. برای الکترولیت باطری صفحات خورشیدی از اسید سولفوریک ۳۶% و ۶۴% استفاده می شود.

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.

اجزای تشکیل دهنده باتری پنل خورشیدی

• پوسته
• صفحات منفی
• صفحات مثبت
• جداکننده عایق صفحات

پوسته
جعبه ای که تمام اجزاء باتری در آن قرار می گیرد پوسته نام دارد. پوسته باتری های خورشیدی باید دارای مقاومت بالای خاصی باشند تا در برابر اثرات خوردگی اسید و همچنین اختلاف دمای ۵۰- تا ۱۵۰ درجه سانتی گراد را تحمل کنند. جنس باتری استارتر را از پلی پروپیلن (PP) و پلی اتیلن (PE) می سازند و جنس باتری های ساکن را از پلاستیک کوپلیمری (SAN) و نوعی پلاستیک به نام (ABS) می سازند.

صفحات منفی
صفحات منفی از دو بخش تشکیل شده اند. ماده فعال و اسکلت اصلی تشکیل دهنده های صفحات منفی باتری خورشیدی می باشد. رنگ این صفحات خاکستری می باشد. جنس ماده فعال باتری صفحه خورشیدی از سرب (PB) و افزودنی هایی به خمیر منفی باطری افزوده می شوند، مانند:
• لینگو سولفات سدیم که باعث جلوگیری از رشد منفی در تخلیه های سریع باطری خورشیدی استفاده می شود.
• سولفات باریم که باعث بهبود ظرفیت تخلیه باتری می شود.
• دوده صنعتی که باعث کاهش ولتاژ در زمان شارژ شدن باتری پنل خورشیدی و همچنین ازدیاد ظرفیت تخلیه در دمای پایین می شود.

صفحات مثبت
جنس صفحات ثبت باطری خورشیدی، سرب پراکسید می باشد و به خمیر مثبت باتری افزودنی هایی اضافه می شود، مانند:
• دوده صنعتی که باعث کاهش ولتاژ در زمان شارژ شدن باتری پنل سولار و همچنین ازدیاد ظرفیت تخلیه در دمای پایین می شود.
• دانیل فلاک که باعث ثبات خمیر صفحه باتری خورشیدی می شود
رنگ صفحات مثبت باطری پنل خورشیدی قهوه ای سوخته یا قهوه ای متمایل به قرمز می باشد. تعداد صفحات مثبت باتری یکی کمتر از صفحات منفی باتری می باشد زیرا هر صفحه مثبت بین دو صفحه منفی قرار می گیرد.

انواع باتری پنل خورشیدی از نظر شارژ شدن

• باتری اولیه
این باتری ها قابل شارژ شدن نبودند و پس از یکبار استفاده دشارژ (خالی) می شدند. از این باتری ها نمی توان در سیستم های سولار خورشیدی استفاده کرد.
• باتری های نسل دوم
این باتری ها توانایی شارژ شدن پس از دشارژ شدن را دارند.

از آنجاییکه باتری در طول عمر یک سیستم خورشیدی در طول روز شارژ و در شب دشارژ می‌شود، پس حداقل یکبار در روز فرآیند شارژ و دشارژ را باید برای یک باتری در نظر گرفت.بررسی انواع باتری خورشیدی از نظر ساختار

باتری هایی که در مصارف خانگی مصرف می شود معمولا با یکی از سه ترکیب شیمیایی ساخته می شوند:لید اسید(سرب اسید)،لیتیومی و آب نمک

در اکثر موارد باتری های لیتیومی بهترین گزینه برای یک سیستم خورشیدی هستند اگرچه باتری های دیگر می توانند حاصل بیشتری داشته باشند.

۱.لید اسید (سرب اسید)
باتری های لید اسید یک تکنولوژی تست شده هستند که در سیستم های خارج از شبکه برای دهه ها استفاده شده اند.در حالی که نسبتا طول عمر پایین و DOD کمتری نسبت به مابقی انواع باتری دارند،آن ها یکی از ارزان ترین گزینه های حال حاضر در بازار در حوزه ذخیره انرژی خانگی هستند.برای صاحبان خانه که می خواهند سیستم خارج از شبکه داشته باشند و نیاز به نصب تعداد زیادی ذخیره ساز انرژی دارند،لید اسید یک گزینه خوب می تواند باشد.

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

۱- باتری سرب اسید تر (floaded lead acid battery)

۲- 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:

۱- AGM Battery
۲- GEL 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.

۲.لیتیومی
تکنولوژی ذخیره ساز انرژی اکثر خانه های جدید،از چند ترکیب شیمیایی یون لیتیومی استفاده می کند.باتری های لیتیومی سبک تر و جمع و جور تر نسبت به باتری های لید اسید هستند.آنها همچنین دارای DOD بالاتر و طول عمر بالاتر در مقایسه به لید اسیدها هستند.اگرچه باتری های لیتیومی گرانتر از موردمشابه لید اسیدی هستند.

۳.آب نمک (سالت واتر)
یک تازه وارد در صنعت ذخیره سازهای انرژی خانگی باتری های آب نمک(سالت واتر)هستند. برخلاف دیگر ذخیره سازهای انرژی خانگی،سالت واترها حاوی فلزات سنگین نیستند،در عوض وابسته به الکترولیت های آب نمک هستند. در حالیکه باتری هایی که از فلزات سنگین استفاده می کنند شامل لید اسید و لیتیومی نیاز به آماده شدن با فرایند خاصی دارند،یک باتری سالت واتر می تواند به آسانی بازیافت شود.اگرچه،به عنوان یک تکنولوژی جدید،باتری های سالت واتر نسبتا تست نشده هستند.

در بین قابل شارژها Lead Acid بدلیل قیمت مناسب، بیشترین استفاده را دارد و بعد از آن Nickel Cadmium و انواع دیگر در موارد خاص مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. در بین زیرشاخه Lead Acid، باتری‌های خشک یعنی VRLA و SLA استفاده بیشتری دارند چراکه نیاز به تعمیر و نگهداری ندارند بر خلاف باتری تر FLA که با وجود داشتن قیمت مناسب تر به دلیل نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم چندان مورد اقبال نیست. باتری های سرب اسید (Lead Acid) برای کاربردهای گوناگون طراحی می شوند. نمودار زیر انواع مختلف این نوع باتری را نشان می‌دهد.

در توضیح برخی از موارد پرمصرف بالا باید گفت ، باتری‌های Deep Cycle امکان استفاده از تمام ظرفیت نامی باتری بدون کاهش شدید از طول عمر آن را فراهم کرده است در صورتی که برای یک باتری معمولی خودرو استفاده از تمام ظرفیت باتری عمر آن را بسیار کاهش می‌دهد. باتری Electric Motor قابلیت تحمل جریان‌های راه‌اندازی زیاد موتورهای الکتریکی متداول را دارد در حالیکه چنین جریان‌هایی به باتری‌های دیگر آسیب می‌زند. HIGH RATE / UPS مخصوص سیستم‌های برق اضطراری است و با توجه به اینکه تعداد شارژ و دشارژ شدن آن کم است برای سیستم خورشیدی مناسب نیست.

درباره دو زیر شاخه باتری‌های سرب اسید یعنی AGM و Gel باید گفت مناسب‌ترین انتخاب برای سیستم‌های خورشیدی هستند. در رابطه با AGM باید توجه داشت که اشتباها نوع UPS آن خریداری نشود که از روی کاتالوگ قابل تمییز است. اما تفاوت Gel با AGM در تحمل دمایی بالای Gel و اینکه تعداد شارژ و دشارژ Gel بیشتر است. در دماهای پایین اما با توجه به اینکه با کاهش دما، افت ولتاژ افزایش پیدا می‌کند AGM بهتر است

بررسی 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 MOTORمراحل شارژ باتری خورشیدی

• مرحله شارژ حداکثری (BULK)
• مرحله شارژ کامل (ABSORPTION)
• مرحله شناوری (FLOAT)

شارژ و دشارژ شدن باتری چیست؟

فرایندی که در آن باتری پنل خورشیدی توسط یک منبع بیرونی شارژ می شود را شارژ شدن (Charging) و فرایندی را که نیروی ذخیره شده در باتری به مصرف کننده می رسد را دشارژ شدن (Discharging) می گویند.

طول عمر باتری خورشیدی

طول عمر باطری خورشیدی بر حسب میزان سطح دشارژ DOD) Depth Of Discharge) بستگی دارد، یعنی هرچه باتری بیشتر دشارژ شود کمتر عمر خواهد کرد. در سیستم های خورشیدی باتری یا همان ذخیره ساز خورشیدی در روز توسط پنل خورشیدی شارژ می گردد و در شب باتری دشارژ می شود. در نتیجه در شبانه روی یک ذخیره ساز سیستم سولار با یک چرخه شارژ و دشارژ روبرو می باشند. یک باتری خورشیدی با این ویژگی ها طولی برابر با ۴ سال دارد.
باتری های خورشیدی مورد استفاده شده به عنوان UPS خورشیدی یا معمولی به علت اینکه تنها در زمان قطع برق یا زمان های اضطراری مورد استفاده قرار می گیرند دارای چرخه کمتری از شارژ شدن و دشارژ شدن می باشد.
از آنجا که قیمت باتری خورشیدی نقش به سزایی در قیمت یک سیستم فتوولتاییک دارد (حدود ۳۰%-۴۰%) انتخاب باتری خورشیدی مناسب نقش به سزایی در قیمت تمام شده سیستم سولار خواهد داشت.

رابطه معکوس عمر باتری با میزان دشارژ شدن یک حقیقت فیزیکی است که معمولا تحت عنوان یک منحنی DOD توسط سازنده در اختیار مصرف کننده قرار می‌گیرد .
نمودار زیر یک شکل ابتدایی در یکی از کتاب‌های مربوط به نیروگاه‌های خورشیدی است که در آن می‌توان مقایسه بین منحنی DOD سرب اسیدLead Acid(pb) و نیکل کادمیم NiCd را مشاهده کرد.اتصالات سیستم خورشیدی

اتصال پنل ها جهت افزایش ولتاژ به وسیله کانکتور mc4 انجام می شود.
اتصال سری و موازی پنل ها به یک دیگر باعث ‌افزایش ولتاژ می شود و مشخصات فیزیکی و الکتریکی پنل ها باید مانند هم باشند.

 

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.

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 طراحی یک سیستم خورشیدی سطح دشارژ باتری توسط طراح باید به گونه ای در نظر گرفته شود که طول عمر باتری بسیار کوتاه نباشد.

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.

رنج معمول طول عمر مفید یک باتری خورشیدی بین ۵ تا ۱۵ سال است.اگر امروز یک باتری خورشیدی نصب کنید،شما باید حداقل یک بار آن را عوض کنید تا با طول عمر ۲۵ تا ۳۰ سال پنل خورشیدی شما یکی شود.اگرچه،همانطور که طول عمر پنل های خورشیدی به طور چشمگیری در یک دهه گذشته افزایش پیدا کرده است،انتظار می رود که باتری های خورشیدی هم همین روند را طی کنند تا بازار ذخیره ساز های انرژی رو به رشد باشد.

نگه داری صحیح هم چنین می تواند تاثیر بسزایی در طول عمر باتری داشته باشد.باتری های خورشیدی به شدت تحت تاثیر دما هستند،بنابراین محافظت باتری از یخ زدن یا گرمای شدید میتواند عمر مفید آن را افزایش دهد.زمانی که باتری خورشیدی در زیر ۳۰ درجه فارنهایت قرار گیرد،نیازمند ولتاژ بیشتری جهت رسیدن به ماکزیمم شارژ خواهد بود.زمانی که همین باتری در دمای بالاتر از ۹۰ درجه فارنهایت قرار گیرد،دچار گرمای شدید می شود و نیازمند احیای شارژ خواهد شد.
تلاش در کیفیت نگه داری می تواند تاثیر فراوانی بر طول عمر باتری شما داشته باشد.

 

نحوه سیم بندی باتری ها

نحوه سیم بندی باتری ها در سیستم های خورشیدی با توجه به ولتاژ سیستم و همچنین ولتاژ باتری ها متفاوت است. مثلاً اگر ولتاژ سیستم برابر ۲۴ ولت باشد و ما از باتری های ۱۲ ولتی استفاده کنیم باید دو عدد باتری ۱۲ ولت را با هم سری کنیم تا بتوانیم ولتاژ سیستم را ۲۴ ولت در نظر بگیریم .