المقدمة

تخزن البطاريات الطاقة الكهربائية في شكل كيميائي ويمكنها تحريرها كتيار كهربائي عند الحاجة. تستخدم على نطاق واسع لتشغيل أجهزة متنوعة، بما في ذلك الهواتف المحمولة، أجهزة الكمبيوتر المحمولة، بدء تشغيل السيارات، وأكثر. في أنظمة الطاقة الشمسية، تلعب البطاريات دورًا حيويًا في تخزين الطاقة وتوزيعها.

تستخدم البطاريات الكهربائية التفاعلات الكيميائية لتخزين وإطلاق الطاقة. تتكون من قطبين أو أكثر مفصولين بواسطة إلكتروليت. أثناء التفريغ، تحدث تفاعلات كيميائية في الأقطاب الكهربائية والإلكتروليت، محولة الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية.

أحد أكثر الأمثلة شيوعًا على البطارية الكهربائية هو بطارية بدء التشغيل للسيارات (الرصاص الحمضية الغمر).

البطاريات بمستويات جهد مختلفة

تأتي البطاريات في نطاقات جهد مختلفة اعتمادًا على تركيبها وتطبيقها. تشمل الأنواع الرئيسية للبطاريات ذات الجهد المتغير:

أ) البطاريات ذات الجهد المنخفض: هذه بطاريات بجهد يصل إلى 12 فولت. تستخدم على نطاق واسع في أجهزة مثل بطاريات السيارات (12V)، بطاريات الدراجات النارية (6V أو 12V)، وبطاريات الأجهزة الإلكترونية المحمولة (3.7V أو 7.4V).

ب) البطاريات ذات الجهد المتوسط: هذه بطاريات تتراوح جهدها بين 12 فولت إلى عدة مئات من الفولت. تُستخدم في أنظمة الطاقة الشمسية، السيارات الكهربائية، السكوترات الكهربائية، وأنظمة تخزين الطاقة الأخرى. تشمل الأمثلة بطاريات ليثيوم أيون بجهود 48V، 72V، 96V، وأكثر.

ج) البطاريات ذات الجهد العالي: تتراوح هذه من عدة مئات من الفولت إلى عدة كيلوفولت وتُستخدم في أنظمة تخزين الطاقة الكبيرة مثل محطات الطاقة، الشبكات الكهربائية، والتطبيقات الصناعية. على سبيل المثال، تُستخدم بطاريات الليثيوم بجهود 400V، 800V، وأكثر بشكل شائع.

مهم: عادةً ما تستخدم محطات الطاقة الشمسية بطاريات متوسطة الجهد، مثل 12/24/48V، وبطاريات عالية الجهد بقيم جهد متنوعة.

أنواع البطاريات الحديثة: الرصاص الحمضية، AGM، GEL، الكربون، LiFePo4

هناك العديد من أنواع البطاريات، مع تطوير أنواع جديدة باستمرار. في هذا القسم، سنركز على الأنواع الأكثر شهرة المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية:

1. بطارية الرصاص الحمضية

صورة لبطارية رصاص حمضية، تستخدم لتوفير دفعة عالية من الطاقة لتشغيل المركبات أو أنظمة الطاقة، توضح تصميمها النموذجي ومخارجها

تعتبر بطارية الرصاص الحمضية ذات الإلكتروليت الغمر، والمعروفة أكثر باسم بطارية بدء تشغيل السيارة، اقتصادية ولكنها غير مناسبة لمحطات الطاقة الشمسية بسبب تصميمها الذي يتيح دفعات قصيرة من الطاقة (مثل بدء تشغيل السيارة). يمكن أن يؤدي استخدام بطاريات السيارات في أنظمة الطاقة الشمسية إلى تدهور سريع بسبب الطلب المستمر على الطاقة العالية.

2. بطارية AGM (شاشة الزجاج الممتص)

صورة لبطارية AGM (شاشة الزجاج الممتص)، تُظهر تصميمها المغلق المستخدم في التطبيقات ذات الدورة العميقة والطاقة الاحتياطية مع تشغيل خالٍ من الصيانة

تم تطوير بطارية AGM في السبعينيات، وتمثل المرحلة التالية في تطور بطارية الرصاص الحمضية. هذه بطاريات مغلقة خالية من الصيانة حيث يتم امتصاص الإلكتروليت في شاشة زجاجية. يمكن استخدام بطاريات AGM في أنظمة الطاقة الشمسية بمعدل تفريغ يتراوح بين 20-25% من سعتها. على سبيل المثال، يمكن لبطارية AGM سعة 100Ah تحمل حمل 230V يصل إلى 240-310W.

3. بطارية GEL

صورة لبطارية جل، تُظهر تصميمها المغلق المقاوم للتسرب المستخدم في التطبيقات ذات الدورة العميقة والطاقة الاحتياطية الموثوقة

تم تطوير بطاريات GEL في الثلاثينيات وتستخدم إلكتروليت في شكل هلام. هذه البطاريات أكثر أمانًا، حيث يمنع الجل التسربات حتى عند إمالة البطارية أو تلفها. كما أن بطاريات GEL تتمتع بعمر طويل، حيث تتحمل حتى 800 دورة عند عمق تفريغ 100%. وهي مناسبة للأنظمة الشمسية ولكن تأتي بسعر أعلى.

4. بطارية الكربون

صورة لبطارية كربون، تبرز تصميمها المستخدم لتخزين الطاقة ذات الدورة العميقة مع تحسين الأداء وعمر أطول مقارنةً ببطاريات الرصاص الحمضية التقليدية

تعتبر بطاريات الكربون أو القائمة على الجرافين تحسينًا لتقنيات AGM وGEL. هذه البطاريات مغلقة وخالية من الصيانة وتقدم حتى 2000 دورة عند عمق تفريغ 100%، مما يجعلها خيارًا قويًا للأنظمة الشمسية. ومع ذلك، تميل أيضًا إلى أن تكون أكثر تكلفة.

5. بطارية LiFePo4 (فوسفات الحديد الليثيوم)

صورة لبطارية LiFePO4 (فوسفات الحديد الليثيوم)، المعروفة بتصميمها الخفيف، عمرها الطويل، وسلامتها في التطبيقات ذات الطاقة العالية

تم تطوير بطاريات LiFePo4 في عام 1996 وتعرف بسلامتها العالية، واستقرارها، وطول عمرها، مما يجعلها مثالية لأنظمة الطاقة الشمسية الحديثة. مع عمر يصل إلى أكثر من 9000 دورة، تعتبر بطاريات LiFePo4 خيارًا مفضلًا في السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة على نطاق واسع. توفر خرج جهد مستمر، مما يبسط تصميم النظام لمحطات الطاقة الشمسية.

استكشف المزيد عن مزايا بطارية LiFePo4، تحقق من المقالات:

الخاتمة

يعتمد اختيار البطارية المناسبة لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك على احتياجاتك وميزانيتك. بينما قد تبدو بطاريات الرصاص الحمضية فعالة من حيث التكلفة، إلا أنها ليست مناسبة لاحتياجات الطاقة المستمرة. توفر بطاريات AGM وGEL والكربون وLiFePo4 أداءً محسّنًا وتعتبر خيارات أفضل للتركيبات الشمسية. لكل نوع مزايا فريدة من حيث العمر الافتراضي والصيانة وإنتاج الطاقة، مما يتيح لك العثور على الأنسب لنظامك.