باتری خورشیدی و راهنمای انتخاب انواع آن ها
انرژی خورشیدی یک منبع انرژی تجدیدپذیر بسیار عالی است که می تواند ما را یک قدم به زندگی سبز نزدیک کند. شناخت دقیق سیستم انرژی خورشیدی باعث می شود تا شما بهتر بتوانید نیازهای خود را با استفاده از آن برآورده کنید. چیزیکه سبب می گردد تا یک سیستم خورشیدی تحت هر شرایطی خود کفا باشد، باتری خورشیدی است.
همان طور که مشخص است؛ باتری به عنوان یک منبع انرژی کار می کند. وقتی پنل های خورشیدی به دلایل مختلفی چون ابری شدن آسمان یا تاریکی هوا نمی توانند برق تولید کنند؛ می توانید انرژی مورد نیاز محل کار یا زندگی خود را با باتری های خورشیدی تامین نمایید.
پنل های خورشیدی دارای سلول های PV (پنل های فتوولتائیک) با جذب نور خورشید، برق DC جریان مستقیم تولید می کنند. اما تصور کنید که پنل های خورشیدی در یک روز تابستانی آفتابی، بیشتر از نیاز شما برق تولید کنند. در این صورت بهترین راهکار این است که این انرژی اضافی برای استفاده در آینده، در باتری های خورشیدی ذخیره شود. این کار باعث می گردد تا بتوانید در هر زمان از شبانه روز به انرژی خورشیدی دسترسی پیدا کنید.
باتری های خورشیدی بخش مهمی از زندگی سبز شما را تشکیل می دهند. بنابراین باید بعضی از جزئیات آن آشنا باشیم؛ از جمله اینکه اگر سیستم شما خارج از شبکه یا به صورت هیبریدی باشد، باتری خورشیدی حتماً جزئی از سیستم خورشیدی شماست.
پس از اینکه با مزایای مفید باتری های خورشیدی آشنا شوید؛ هرگز بدون استفاده از آنها از سیستم خورشیدی خود استفاده نمی کنید. اگر سیستم خورشیدی شما متصل به شبکه باشد؛ بدون نیاز به باتری خورشیدی هم می تواند کار کند. اما چنانچه برق شبکه به هر دلیلی قطع شود، برق شما نیز قطع می گردد. به همین دلیل بهتر است در صورت داشتن هر نوع سیستمی، حتماً از باتری خورشیدی نیز استفاده کنید.
به دلیل اهمیت این موضوع، ما در این مطلب قصد داریم به انواع باتری های خورشیدی، کاربرد آنها و سایر موضوعات مرتبط بپردازیم. قطعاً خواندن این مطلب به شما کمک می کند تا بهتر از سیستم خورشیدی خود استفاده نمایید.
یک باتری خورشیدی خوب چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟
در ابتدا بیایید به این بپردازیم که اصولاً باتری های خورشیدی چگونه کار می کنند؟ اما قبل از آن باید توجه داشته باشید که هدف اصلی یک باتری خورشیدی، ذخیره انرژی اضافی تولید شده توسط پنل های خورشیدی (سلول های فتوولتائیک) است.
باتری های خورشیدی مختلفی با خواص شیمیایی متفاوت وجود دارند؛ اما هدف اصلی همه آنها یکی است. ما در اینجا همه آنها را معرفی خواهیم کرد. اما باتری های خورشیدی از هر نوعی که باشند، باز هم کارکردی مشابه در سیستم های خورشیدی دارند؛ یعنی کارشان ذخیره انرژی است که توسط سلول های فتوولتائیک از پرتوهای خورشید به دست می آیند.
در یک باتری خورشیدی عالی، عواملی مانند نرخ ظرفیت و نرخ توان (توان اسمی) اهمیت بسیار زیادی دارند. نرخ ظرفیت به این معنی است که یک باتری خورشیدی تا چه اندازه می تواند انرژی برق را در خود ذخیره کند؛ اما نرخ توان به ما نشان می دهد که یک باتری هر بار چقدر انرژی به خانه مان می رساند. در هنگام انتخاب یک باتری، ویژگی هایی مانند طول عمر، نرخ ایمنی و کم خطر بودن در اولویت قرار دارند؛ اما باید توجه داشته باشید که عامل بهره وری هزینه نیز به همان اندازه مهم است.
همه این عوامل روی هم رفته، یک باتری خورشیدی عالی را می سازند. تولید کنندگان به منظور رفاه حال مصرف کنندگان، باتری های خورشیدی مختلفی را براساس نیاز آنها تولید می کنند.
نحوه شناسایی بهترین باتری برای سیستم خورشیدی
پیدا کردن یک باتری خورشیدی متناسب با سیستم شما چندان کار سختی نیست. اما در ابتدا ممکن است انتخاب یک باتری مناسب، به دلیل تنوع زیاد اندکی سخت باشد. مهم این است که شما در ابتدا نیازهای خود را بشناسید. به محض اینکه بدانید که چگونه باید از سیستم خورشیدی خود استفاده کنید؛ می توانید آن نوعی از باتری را انتخاب کنید که به شما کمک کند بهترین بهره را از سیستم خود ببرید.
در این فرآیند باید عوامل خاصی را در نظر بگیرید. باید اندازه باتری را متناسب با محل نصب آن انتخاب کنید. در ضمن هر چه روش نصب باتری آسان تر باشد، بهتر است. توجه داشته باشید که تعمیر و نگهداری منظم باتری بسیار خسته کننده و سخت است؛ پس نوعی از باتری را انتخاب کنید که کمتر نیاز به نگهداری داشته و دقت بیشتری داشته باشد.
اگر کمی در فضای آنلاین جستجو کنید؛ با باتری های خورشیدی مختلفی در بازار آشنا خواهید شد. اما در هنگام خریدن هر کدام از آنها باید به این توجه کنید که کدام یک بیشتر با هدف شما از استفاده از سیستم خورشیدی مطابقت دارند.
برای این کار در وهله اول باید انواع باتری های مختلف را بشناسید. شاید به این نتیجه برسید که شما اصلاً به باتری خورشیدی نیازی ندارید. زیرا هر چند امروزه قیمت باتری های خورشیدی پایین آمده است؛ اما باز هم دستگاه های گران قیمتی محسوب می شوند.
انواع باتری خورشیدی
چهار نوع اصلی باتری های خورشیدی شامل این موارد هستند: باتری های لیتیوم- یون، سرب- اسید، نیکل- کادمیوم و باتری های جریانی. همه آنها به طور خاص برای دستیابی به اهداف ویژه ای طراحی شده اند.
1- باتری های لیتیوم- یون
بیشتر باتری های خورشیدی جزء باتری های لیتیوم- یون هستند. آنها تقریباً 12 سال کار می کنند و بسیار مقاوم هستند. به طور کلی دو نوع باتری لیتیوم- یون وجود دارد:
- نیکل منگنز کبالت (NMC)
- لیتیوم آهن فسفات (LFP)
باتری های NMC برق بیشتری را در فضاهایی کوچکتر ذخیره می کنند و امروزه در بازار بسیار پرکاربرد هستند. در مقابل باتری های LFP طول عمر بیشتری دارند.
- مزایا: DoD بالاتر، اندازه جمع و جور و فشرده، بدون نیاز به تعمیر و نگهداری منظم، طول عمر بیشتر و نگهداری بیشتر انرژی در یک دوره زمانی.
- معایب: گران بودن، سخت بودن روند بازیافت و احتمال آتش گرفتن.
2- باتری های سرب- اسید
باتری های سرب- اسید مقرون به صرفه ترین نوع باتری های خورشیدی هستند. جالب است بدانید که آنها تقریباً هیچ نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند. از اینرو بعد از اینکه این نوع باتری ها را نصب کردید؛ دیگر تا سال ها نیازی نیست که نگران نگهداری از آنها باشید.
باتری های سرب- اسید به دو نوع باتری های سرب- اسید تر (Flooded lead-acid) و سرب- اسید خشک یا سیلد (Sealed lead-acid) تقسیم می شوند. باتری های سرب- اسید سیلد مانند باتری های AGM و ژلی، دارای توان بک آپ کافی با قیمت مناسب هستند.
- مزایا: ارزان و بازیافت آسان
- معایب: طول عمر کوتاه تر، DoD پایین، باتری های سربی- اسیدی سیلابی به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارند.
3- باتری های جریانی
این باتری ها براساس یک نوع فناوری جدید ساخته می شوند که در آنها یک مایع الکترولیتی بین دو مخزن یا محفظه داخل باتری در جریان است. باتری های جریانی گران هستند و نگهداریشان در بلند مدت سخت است. آنها در طول زمان به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارند؛ اما بازیافت آنها آسان است. طول عمر یک باتری جریانی حدود 10 سال است.
- مزایا: مزیت اصلی باتری های جریانی این است که هیچ شارژی را از دست نمی دهند. عمق دشارژ (DoD) آنها حدود 100% است.
- معایب: نیاز به نگهداری زیاد، قیمت بالا و اندازه بزرگ
4- باتری لوله ای
باتری های لوله ای نوعی از باتری های سرب- اسید هستند و معمولاً برای مکان هایی مناسب هستند که از خاموشی های مکرر و قطعی طولانی مدت برق رنج می برند. ظرفیت این باتری ها باید برحسب آمپر ساعت اندازه گیری شود.
- مزایا: نرخ تخلیه بهتر (C10)، عدم نیاز به نگهداری زیاد
- معایب: سنگین، نیاز به فضای بزرگ برای نصب.
5- باتری های نیکل- کادمیوم
استفاده از باتری های Ni-Cd چندان رایج نیست و بیشتر در صنعت هواپیماسازی کاربرد دارند. این باتری ها اغلب در پروژه های مقیاس کلان مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع باتری های Ni-Cd به طور خاص برای سیستم های فتوولتائیک خورشیدی طراحی نشده اند.
- مزایا: کار در دماهای بسیار بالا، عدم نیاز به نگهداری، و بادوام
- معایب: به دلیل استفاده از کادمیوم سمی از نظر شیمیایی خطرناک هستند، و چندان در نگهداری شارژ خوب عمل نمی کنند.
ارزان ترین و گرانترین باتری های موجود در بازار
خبر خوب در این زمینه این است که هر چه تعداد باتری های خورشیدی بیشتری نصب کنید؛ برای شما ارزان تر تمام می شود. گران ترین باتری خورشیدی با احتساب هزینه نصب حدود 25000 دلار قیمت دارند. اما هزینه نصب باتری در سیستم های خورشیدی معمولی بین 7000 تا 17000 دلار متغیر است.
البته باید توجه داشته باشید که قیمت باتری خورشیدی به کشوری که شما در آن زندگی می کنید و ظرفیت مورد نیاز شما نیز بستگی دارد. در ایالات متحده بیشتر مکان ها تحت برنامه های دولتی اقدام به نصب سیستم های خورشیدی می کنند؛ به همین دلیل هزینه نصب سیستم های خورشیدی از جمله باتری در آنها کاهش می یابد.
قیمت نصب نهایی باتری در مقایسه با هزینه خود آن چندان زیاد نیست. در ضمن اگر بخواهید قیمت دو باتری را با هم مقایسه کنید؛ باید هزینه هر کیلو وات ساعت برق را بدانید. در واقع هزینه هر کیلو وات ساعت برق، همان هزینه ای است که شما باید به ازای هر کیلو وات ساعت برق ذخیره شده در باتری خورشیدی بپردازید.
با این حال اتخاذ همین رویکرد در هنگام محاسبه هزینه کل دو باتری، شما را به اشتباه می اندازد. در این صورت به عنوان مثال اگر قیمت باتری اول با هزینه نصب 15000 دلار شود؛ هزینه باتری دوم 17000 دلار می شود که این مسئله ما را به اشتباه می اندازد.
اما اگر جور دیگری به ماجرا نگاه کنید و هزینه به ازای هر کیلو وات ساعت را مد نظر داشته باشید؛ قضیه کاملاً برعکس می شود. در این صورت اگر قیمت باتری اول به ازای هر کیلو وات ساعت، 700 دلار شود؛ همین هزینه برای باتری دوم 600 دلار در می آید. در این صورت انتخاب باتری دوم به صلاح شما خواهد بود؛ چون به ازای هر کیلو وات ساعت انرژی برق ذخیره شده، مبلغ کمتری می پردازید. این کار به کاهش هزینه های شما در دراز مدت کمک می کند.
به علاوه اگر صرفاً به هزینه نصب باتری های خورشیدی نگاه کنید؛ شاید در نگاه اول بسیار زیاد به نظر برسد. اما در چنین مواقعی نباید تنها به هزینه چشم بدوزید. زیرا وقتی سیستم خورشیدی و باتری های آن را نصب کردید؛ دیگر لازم نیست نگران هزینه قبوض برق خود باشید. در عین حال می توانید با خیال راحت از برق سازگار با محیط زیست که فاقد ردپای کربن است استفاده کنید. این چیز کمی نیست.
بهترین باتری خورشیدی مناسب شما
قبل از اینکه به این بپردازیم که کدام باتری خورشیدی مناسب شما است؛ باید عوامل زیر را به دقت مورد بررسی قرار دهید.
1- نرخ توان
این ویژگی باتری به شما نشان می دهد که همزمان می توانید از چند وسیله برقی استفاده کنید. نرخ توان میزان برق ارسال شده به خانه شما را در هر لحظه برحسب کیلو وات اندازه گیری می کند. معمولاً باتری های خورشیدی دارای دو نوع نرخ توان هستند: نرخ توان حداکثری و نرخ توان پیوسته.
نرخ توان حداکثری به میزان انرژی اشاره دارد که یک باتری می تواند در هر زمان آزاد کند. این نوع از افزایش ناگهانی انرژی برای برخی از انواع لوازم خانگی لازم است تا آنها را به کار بیاندازد.
با این حال نرخ توان پیوسته نشان می دهد که یک باتری به صورت پیوسته چه مقدار برق به ما می دهد. توجه به این عامل در هنگام استفاده از رایانه های رومیزی، یخچال و سایر ابزارهای برقی که به یک منبع تغذیه ثابت تثبیت شده نیاز دارند، بسیار مهم است. به همین دلیل باید در ابتدای میزان انرژی مورد نیاز خود را محاسبه کنید و سپس براساس آن باتری با توان مناسب را انتخاب نمایید.
2- نرخ ظرفیت
نرخ ظرفیت به مقدار کل انرژی برق اشاره دارد که یک باتری می تواند در خود ذخیره کند و با واحد آمپر ساعت یا کیلو وات ساعت اندازه گیری می شود. حداقل ظرفیت استاندارد یک باتری خورشیدی، 10 کیلو وات ساعت است. این عامل تعیین می کند که یک باتری خورشیدی تا چه مدت می تواند برق خانه شما را تامین کند.
توجه داشته باشید که در هنگام خرید باتری خورشیدی نباید تنها به نرخ ظرفیت آن توجه کنید. بررسی نرخ ظرفیت و نرخ توان در کنار یکدیگر به شما کمک می کنند تا یک باتری خورشیدی با عملکرد مناسب را انتخاب کنید.
برخی از کاربران سیستم های خورشیدی به یک منبع تغذیه با کارکرد بدون وقفه برای مدت طولانی نیاز دارند و برخی دیگر باید همزمان چندین دستگاه (برقی) را با هم به کار بیاندازند. اگر به یک منبع تغذیه ثابت در یک دوره زمانی مشخص نیاز دارید؛ یک باتری با نرخ توان کم اما ظرفیت بالا برای شما مناسب است. اما اگر نیاز دارید که همزمان چندین دستگاه برقی را با هم راه اندازی کنید؛ بهتر است از باتری هایی با ظرفیت پایین اما دارای نرخ توان بالا استفاده کنید.
3- عمق دشارژ باتری
عمق دشارژ یا DoD به مقدار انرژی که شما می توانید از باتری خود بگیرید، قبل از اینکه به شارژ مجدد نیاز داشته باشد، اشاره دارد. باتری های خورشیدی برای اینکه عملکرد مناسبی داشته باشند؛ باید بخشی از انرژی ذخیره شده در آنها باقی بماند. اگر تولید کننده باتری ادعا می کند که DoD 80% است؛ به این معنی است که 8 کیلو وات ساعت از 10 کیلو وات ساعت انرژی ذخیره شده در باتری قابل استفاده است. بررسی DoD باتری به شما در انتخاب مناسب کمک می کند. پس قبل از خرید باتری خورشیدی فراموش نکنید که باتری با نرخ DoD بالاتر را انتخاب کنید.
4- طول عمر باتری
عمر مفید باتری های خورشیدی به طور معمول حداقل 10 تا 12 سال است. معمولاً تولید کنندگان باتری خورشیدی، چرخه شارژ و دشارژ باتری را تضمین می کنند و این به ما نشان می دهد که عمر مفید یک باتری خورشیدی چقدر است. به همین دلیل باید حتماً در هنگام خرید باتری خورشیدی به گارانتی آن توجه کنید.
5- نوع باتری
همان طور که مشاهده کردید انواع مختلفی از باتری های خورشیدی در بازار وجود دارند که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. تاکنون تولید کنندگان انواع مختلف باتری های خورشیدی را برای رفع نیازهای کاربران طراحی کرده اند. به همین دلیل شما باید آن نوعی از باتری را انتخاب کنید که با سیستم خورشیدی شما سازگارتر باشد.
6- راندمان رفت و برگشتی
فرض کنید یک باتری خورشیدی 12 کیلو وات ساعت انرژی ذخیره می کند و 10 کیلو وات ساعت انرژی پس می دهد. پس راندمان رفت و برگشتی این باتری خورشیدی، 83.33% است که به معنی 10 تا 12 کیلو وات ساعت می باشد.
راندمان رفت و برگشتی یک باتری خورشیدی در واقع نسبت مقدار انرژی تحویل داده به انرژی ذخیره شده در آن است. اگر یک باتری دارای راندمان رفت و برگشتی بالایی باشد؛ به شما اجازه می دهد مقدار بیشتری از برق تولید شده را استفاده کنید و در این صورت بیشتر می توانید در هزینه قبوض برق خود صرفه جویی نمایید. به همین دلیل یک باتری با راندمان رفت و برگشتی بالاتر، برای سیستم خورشیدی شما مناسب تر است.
7- نرخ ایمنی
از آنجاییکه باتری های خورشیدی در داخل خانه یا محل کار نصب می شوند؛ بنابراین باید در هنگام انتخاب آنها بسیار محتاط باشید. توجه داشته باشید که باتری های خورشیدی از مواد شیمیایی ساخته می شوند.
اما نیازی نیست زیاد نگران این موضوع باشید؛ زیرا تولید کنندگان باتری های خورشیدی موارد ایمنی را در هنگام ساخت آنها رعایت می کنند و نصب این باتری ها هیچ مشکلی برای شما به وجود نمی آورد. اما برخی از باتری ها به دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین حساس هستند؛ به همین دلیل باید در هنگام خرید باتری خورشیدی عوامل آب و هوایی را نیز در نظر بگیرید.
عوامل مهم در انتخاب باتری های خورشیدی
حال شما اطلاعات کافی در مورد انواع مختلف باتری های خورشیدی دارید و می دانید که آنها چه تفاوت هایی با هم دارند. در ضمن حال شما می دانید که چه نوع باتری خورشیدی برای شما مناسب تر است. اکنون برای یادآوری، عوامل مهم در انتخاب باتری های خورشیدی را به صورت خلاصه ذکر می کنیم.
- همیشه قبل از خرید باتری های خورشیدی، هزینه آنها را در نظر بگیرید و با هم مقایسه کنید.
- در ضمن هیچ وقت نباید بررسی دو عامل مهم نرخ توان و نرخ ظرفیت را از یاد ببرید.
- اگر قصد دارید همزمان از چندین دستگاه برقی استفاده کنید؛ یک باتری خورشیدی با نرخ توان بالا برای شما مناسب است.
- اما اگر دوام انرژی تولید شده توسط باتری خورشیدی برای شما مهمتر است؛ باید باتری با نرخ ظرفیت بالاتر را انتخاب کنید.
- همیشه به دنبال باتری خورشیدی دارای چرخه عمیق باشید. معمولاً همه انواع باتری های خورشیدی چرخه عمیق هستند؛ اما بهتر است آنها را از این جهت با هم مقایسه کنید.
- عمق دشارژ باتری (DoD) به مقدار انرژی ذخیره شده در باتری اشاره دارد که باید در باتری باقی بماند تا عملکرد مناسب آن تضمین شود. این یک امتیاز بسیار مهم است که باید قبل از خرید باتری خورشیدی به آن توجه کنید.
- شما باید به حداکثر مقدار انرژی قابل ذخیره سازی در باتری خورشیدی نیز توجه کنید. خرید یک باتری با راندمان رفت و برگشتی بالا می تواند در این زمینه به شما کمک کند.
- به علاوه باید در هنگام خرید باتری به ظرفیت اسمی آن نیز توجه نمایید و آن را براساس نیاز خود انتخاب کنید. ظرفیت اسمی در واقع مقدار کل انرژی است که یک باتری می تواند در خود ذخیره کند.
- باتری خورشیدی را از مرکزی خریداری کنید که خدمات مناسب نصب و پشتیبانی را به شما ارائه می دهد.
- اگر هزینه برایتان اهمیت چندانی ندارد و ایمنی اولویت شماست؛ می توانید باتری های لیتیوم آهن فسفات (LEP) را انتخاب کنید.
- اما اگر در زمینه فضای نصب باتری محدودیت دارید؛ باتری سرب- اسید یا نیکل منگنز کبالت (NMC) برای شما مناسب تر است.
- در هنگام خرید باتری خورشیدی باید نوعی را انتخاب کنید که حداقل 10 سال گارانتی داشته باشد، نیازمند حداقل میزان تعمیر و نگهداری باشد.