مقدمه

باتری‌ها انرژی الکتریکی را به شکل شیمیایی ذخیره می‌کنند و می‌توانند آن را به عنوان جریان الکتریکی زمانی که نیاز باشد، آزاد کنند. آن‌ها به طور گسترده‌ای برای تأمین انرژی دستگاه‌های مختلف، از جمله تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها، استارت خودروها و غیره استفاده می‌شوند. در سیستم‌های انرژی خورشیدی، باتری‌ها نقش حیاتی در ذخیره‌سازی و توزیع انرژی دارند.

باتری‌های الکتریکی از واکنش‌های شیمیایی برای ذخیره و آزاد کردن انرژی استفاده می‌کنند. آن‌ها شامل دو یا چند الکترود هستند که توسط یک الکترولیت از هم جدا شده‌اند. در هنگام تخلیه، واکنش‌های شیمیایی در الکترودها و الکترولیت رخ می‌دهد و انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.

یکی از رایج‌ترین مثال‌ها از یک باتری الکتریکی، باتری استارت اتومبیل (سربی مایع) است.

باتری‌ها با ولتاژهای مختلف

باتری‌ها در محدوده‌های ولتاژ مختلفی وجود دارند که بسته به ساختار و کاربرد آن‌ها متغیر است. انواع اصلی باتری‌ها با ولتاژهای متغیر شامل:

الف) باتری‌های با ولتاژ پایین: این باتری‌ها دارای ولتاژ تا 12 ولت هستند. آن‌ها به طور گسترده‌ای در دستگاه‌هایی مانند باتری‌های خودرو (12V)، باتری‌های موتور سیکلت (6V یا 12V) و باتری‌های الکترونیکی قابل حمل (3.7V یا 7.4V) استفاده می‌شوند.

ب) باتری‌های با ولتاژ میانه: این باتری‌ها دارای ولتاژهایی بین 12 ولت تا چند صد ولت هستند. آن‌ها در سیستم‌های انرژی خورشیدی، وسایل نقلیه برقی، اسکوترهای برقی و دیگر سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، باتری‌های لیتیم یون با ولتاژهای 48V، 72V، 96V و بالاتر وجود دارند.

ج) باتری‌های با ولتاژ بالا: این باتری‌ها دارای ولتاژهایی از چند صد ولت تا چند کیلوولت هستند و در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی با مقیاس بزرگ مانند نیروگاه‌ها، شبکه‌های برق و کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، باتری‌های لیتیم با ولتاژهای 400V، 800V و بالاتر به طور معمول استفاده می‌شوند.

مهم: ایستگاه‌های انرژی خورشیدی معمولاً از باتری‌های با ولتاژ میانه، مانند 12/24/48V و باتری‌های با ولتاژ بالا از مقادیر ولتاژ مختلف استفاده می‌کنند.

انواع مدرن باتری: سربی، AGM، GEL، کربن، LiFePo4

انواع مختلفی از باتری وجود دارد و هر روزه انواع جدیدی از آن‌ها در حال توسعه هستند. در این بخش، به رایج‌ترین انواع باتری‌های مورد استفاده در سیستم‌های انرژی خورشیدی خواهیم پرداخت:

1. باتری استارت سربی

عکس باتری استارت سربی، که برای تأمین یک انفجار انرژی بالا برای استارت خودروها یا سیستم‌های قدرت استفاده می‌شود، که طراحی و ترمینال‌های معمولی آن نشان داده شده است

باتری سربی با الکترولیت غوطه‌ور، که به طور عمومی به عنوان باتری استارت خودرو شناخته می‌شود، از نظر مالی مقرون به صرفه است اما به دلیل طراحی آن برای انفجارهای کوتاه انرژی (مانند استارت خودرو) برای ایستگاه‌های انرژی خورشیدی مناسب نیست. استفاده از باتری‌های خودرو در سیستم‌های خورشیدی ممکن است منجر به فرسایش سریع به دلیل تقاضای مداوم انرژی با قدرت بالا شود.

2. باتری AGM (Absorbent Glass Mat)

عکس باتری AGM (Absorbent Glass Mat)، که طراحی محصور آن برای کاربردهای چرخه عمیق و تأمین برق اضطراری با عدم نیاز به نگهداری نشان داده شده است

باتری AGM که در دهه 1970 توسعه یافته است، نمایانگر مرحله بعدی در تکامل باتری‌های سربی است. این باتری‌ها بدون نیاز به نگهداری، محصور شده و الکترولیت آن‌ها در یک مات شیشه‌ای جذب شده است. باتری‌های AGM می‌توانند در سیستم‌های خورشیدی با نرخ تخلیه 20–25% از ظرفیت خود استفاده شوند. به عنوان مثال، یک باتری AGM 100Ah می‌تواند بار 230V تا 240–310W را مدیریت کند.

3. باتری GEL

عکس باتری GEL، که طراحی محصور و ضد نشت آن برای کاربردهای چرخه عمیق و تأمین انرژی قابل اعتماد نشان داده شده است

باتری‌های GEL در دهه 1930 توسعه یافته و از یک الکترولیت در فرم ژل استفاده می‌کنند. این باتری‌ها ایمن‌تر هستند، زیرا ژل از نشت و ریختن جلوگیری می‌کند، حتی زمانی که باتری کج یا آسیب‌دیده شود. باتری‌های GEL همچنین دارای عمر طولانی هستند و می‌توانند تا 800 چرخه را در عمق تخلیه 100% مدیریت کنند. آن‌ها برای سیستم‌های خورشیدی مناسب هستند اما با قیمت بالاتری عرضه می‌شوند.

4. باتری کربن

عکس باتری کربن، که طراحی آن برای ذخیره انرژی با چرخه عمیق با عملکرد بهبود یافته و عمر طولانی‌تر نسبت به باتری‌های سربی سنتی نشان داده شده است

باتری‌های کربن یا مبتنی بر گرافن، پیشرفتی در فناوری‌های AGM و GEL هستند. این باتری‌های محصور و بدون نیاز به نگهداری قابلیت تا 2000 چرخه در عمق تخلیه 100% را دارند و انتخاب مناسبی برای سیستم‌های خورشیدی هستند. با این حال، آن‌ها نیز تمایل به قیمت بالاتری دارند.

5. باتری LiFePo4 (فسفات آهن لیتیم)

عکس باتری LiFePO4 (فسفات آهن لیتیم)، که به خاطر طراحی سبک، عمر طولانی و ایمن بودن در کاربردهای قدرتمند شناخته می‌شود

باتری‌های LiFePo4 در سال 1996 توسعه یافتند و به خاطر ایمنی بالا، ثبات و عمر طولانی خود شناخته می‌شوند. آن‌ها ایده‌آل برای سیستم‌های انرژی خورشیدی مدرن هستند. با عمر بیش از 9000 چرخه، باتری‌های LiFePo4 انتخاب محبوبی در وسایل نقلیه برقی و ذخیره‌سازی انرژی با مقیاس بزرگ هستند. آن‌ها خروجی ولتاژ مداوم را فراهم می‌کنند که طراحی سیستم را برای ایستگاه‌های خورشیدی ساده‌تر می‌کند.

برای اطلاعات بیشتر درباره مزایای باتری LiFePo4، مطالب زیر را مطالعه کنید:

نتیجه‌گیری

انتخاب باتری مناسب برای سیستم انرژی خورشیدی شما به نیازها و بودجه شما بستگی دارد. در حالی که باتری‌های سربی ممکن است به نظر مقرون به صرفه بیایند، آن‌ها برای نیازهای تأمین برق مداوم مناسب نیستند. باتری‌های AGM، GEL، کربن و LiFePo4 عملکرد بهتری ارائه می‌دهند و گزینه‌های بهتری برای نصب‌های خورشیدی هستند. هر نوع باتری دارای مزایای خاصی از نظر طول عمر، نگهداری و خروجی قدرت است که به شما امکان می‌دهد بهترین گزینه را برای سیستم خود پیدا کنید.