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.
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.
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 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.
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 .
