راهکارهایی مفید برای حل مشکل باتری پنل های خورشیدی

همه ما می دانیم که باتری های خورشیدی برای محیط زیست بسیار مناسب هستند و پایدارترین گزینه موجود برای ذخیره برق خورشیدی به شمار می آیند. این باتری ها در صورت استفاده صحیح، مزایای زیادی دارند. اما آیا می دانید که در هنگام کار کردن با باتری های خورشیدی ممکن است با چه مشکلات و چالش هایی مواجه شوید؟

یکی از مهمترین چالش هایی که در هنگام استفاده با آنها مواجه می شوید؛ این است که این باتری ها خیلی سریع خالی می گردند. در ضمن آنها در مقایسه با سایر باتری های موجود در بازار بسیار گران هستند. برخی دیگر از چالش هایی که ممکن است با آنها رو به رو گردید عبارتند از:

• معیوب شدن باتری
• ولتاژ پایین باتری
• تخلیه بیش از حد باتری خورشیدی
• بروز مشکلات در هنگام شارژ باتری خورشیدی

از اینرو ما در این مطلب قصد داریم به 9 مشکل رایجی که در هنگام استفاده از باتری های خورشیدی ممکن است با آنها مواجه شوید بپردازیم. در ضمن به شما کمک خواهیم کرد به راحتی و بدون کمک افراد متخصص، آنها را حل کنید. این مشکلات بسیار ساده هستید؛ پس از آنها نترسید و به خواندن مطلب ادامه دهید.

مشکلات رایج باتری های خورشیدی

در ادامه در مورد رایج ترین مشکلات باتری های خورشیدی صحبت خواهیم کرد. شاید در حین کار با باتری های خورشیدی با این چالش ها مواجه شوید و حتی ممکن است هرگز به آنها برنخورید. اما در هر صورت ما قصد داریم کل مسائل مرتبط با این مسئله را به صورت دقیق بیان نماییم.

1- سریع تمام شدن باتری

باتری های خورشیدی مقدار زیادی انرژی را در خود ذخیره می کنند؛ اما به نظر می رسد سریع تر از انواع دیگر باتری ها تخلیه می شوند. احتمالاً یک مشکل اساسی باعث این مسئله می گردد. معمولاً اگر برای مدت زمانی طولانی باتری را شارژ نکنید و یا اگر کنترل کننده آن خراب باشد؛ باتری سریع تر از حد معمول تخلیه می شود.

برای جلوگیری از این مشکل هرگز نباید اجازه بدهید باتری کاملاً تخلیه شود؛ زیرا هر باتری، استانداردی در این زمینه دارد. از طرف دیگر، هرگز نباید باتری را با شارژ کم نگهداری کنید؛ چون این کار باعث آسیب داخلی شدید به آن می شود.

شما باید بدانید که باتری را چه زمانی تخلیه و شارژ کنید تا چرخه عمر آن افزایش یابد و مجبور نشوید مبلغی گزاف برای تعمیر آن خرج کنید. برخی از دلایل دیگر این اتفاق عبارتند از:

• طراحی ظرفیت باتری ممکن است غیرمعقول باشد.
• باتری قدیمی شده است.
• ممکن است باتری در هنگام نصب دچار اتصال کوتاه شده باشد.
• توان بار باتری بیشتر از میزان طراحی شده است.

2- معیوب شدن باتری در برخی از مواقع

ممکن است برخی مواقع کل پکیج باتری معیوب باشد. اگر با چنین شرایطی مواجه شدید؛ بهترین کار این است که از روش جایگزینی استفاده کنید. در این صورت کافی است باتری معیوب را پیدا کنید و آن را با یک باتری سالم در سریعترین زمان جایگزین کنید.

3- ولتاژ پایین باتری

این اتفاق معمولاً زمانی رخ می دهد که باتری خالی شده و برای مدت طولانی بلااستفاده مانده است. معمولاً شارژ مستقیم باتری از سیستم خورشیدی، کار آسانی نیست؛ بنابراین باید ولتاژ هر باتری را بررسی کنید. در این صورت می توانید باتری با کمترین ولتاژ را بیابید و آن را با یک شارژر جریان پر کنید. در ضمن شما باید یک بالانسر باتری را به مجموعه باتری های خود بیافزایید. این کار ضمن محافظت از باتری ها، کارکرد طولانی مدت آنها را تضمین می نماید.

4- تخلیه بیش از حد باتری خورشیدی

وقتی باتری و بار الکتریکی به هم متصل می شوند؛ بار الکتریکی جریان را از باتری می گیرد و همین امر منجر به تخلیه باتری می شود.

تخلیه باتری به وضعیتی گفته می شود که در آن شارژ باتری خالی می شود. هر چه جریان بیشتری کشیده شود؛ باتری سریع تر خالی می گردد که این موضوع باعث افت ولتاژ سلول می شود.

محافظ شارژ بیش از حد، از ولتاژ سلول مراقبت می کند و وقتی ولتاژ به زیر آستانه از پیش تعیین شده افت می کند، خروجی را خاموش می کند.

حفاظت از تخلیه بیش از حد باتری، قبل از تخلیه کامل سلول اتفاق می افتد. این اتفاق در صورتی رخ می دهد که توان مصرفی بار الکتریکی، فوق العاده زیاد باشد. اما این توان آنقدر بالا نیست که باعث محافظت از اتصال کوتاه شود.

با انجام کارهای زیر می توانید از باتری خود در برابر تخلیه بیش از حد و اتصال کوتاه محافظت کنید:

• شما به یک بار الکتریکی قابل برنامه ریزی نیاز دارید تا با کمک آن بتوانید مقاومت را تنظیم کنید.
• برای آزمایش نحوه مقابله باتری با شارژ بیش از حد، به یک منبع تغذیه قابل برنامه ریزی نیز نیاز دارید.
• یک باتری A V722 یا V44 تهیه کنید.
• راهی برای اتصال خروجی باتری به بار الکتریکی قابل برنامه ریزی بیابید.

5- عدم شارژ کنترل کننده خورشیدی

گاهی اوقات ممکن است باتری شارژ نشود؛ حتی با وجود اینکه جدید و پیشرفته است. این یک مشکل بسیار رایج است که ممکن است خیلی ها با آن مواجه شوند؛ اما رفع آن بسیار ساده است. کافی است دستورالعمل های زیر را اجرا کنید تا مشکل شما حل شود.

اگر متوجه شدید کنترل کننده خورشیدی شارژ نمی شود؛ روش های زیر را امتحان کنید:

• در این حالت احتمال وجود وضعیت مدار باز در دستگاه یا آسیب دیدگی دستگاه وجود دارد. در این صورت تنها راهکار، تعویض یا تعمیر دستگاه است.
• اگر دیدید نور خورشید به باتری خورشیدی نمی رسد؛ آن را در جایی قرار دهید تا بتواند نور خورشید را به راحتی جذب کند.
• اگر احتمال عدم تطبیق ولتاژ یا مشکل روش پردازش وجود دارد؛ تقویت کننده را ارتقا دهید و پنل های فتوولتائیک مختلف را به این سری ها اضافه کنید.

6- دمای بسیار بالای باتری خورشیدی

این اتفاق معمولاً زمانی رخ می دهد که سلول به سرعت شارژ یا تخلیه می شود. فعل و انفعالاتی که در این مدت در داخل باتری رخ می دهند؛ باعث افزایش بیش از حد دمای آن می شوند. استفاده بیش از حد از باتری خورشیدی نیز ممکن است افزایش دمای آن را موجب گردد.

معمولاً افزایش بیش از حد دمای باتری با شارژ بیش از حد آن در ارتباط است. در چنین مواردی یا باید سرعت شارژ را کاهش داد و یا فوراً روند شارژ را قطع کرد. در این حالت یکی از بهترین راه ها این است که شارژ باتری را متوقف کنید و چند ساعت آن را به حال خود بگذارید.

7- عوامل آب و هوایی

آب و هوا نیز نقش مهمی در فرآیند شارژ باتری ایفا می کند. به عنوان مثال آب و هوای ابری ممکن است باعث ایجاد مشکل در هنگام استفاده از باتری خورشیدی شود. در چنین مواردی توصیه می شود که باتری را از قبل (به عنوان مثال چند ساعت یا چند روز قبل) شارژ و نگهداری کنید. در این صورت شما می توانید حتی در یک روز ابری نیز از انرژی خورشیدی ذخیره شده در باتری خود استفاده نمایید.

8. خطاهای رایج ناشی از پنل های خورشیدی

در ادامه به مشکلاتی خواهیم پرداخت که هر چند در باتری های خورشیدی رخ می دهند؛ اما ناشی از پنل های خورشیدی هستند.

الف- آسیب نقطه داغ

وقتی یک پنل خورشیدی در حال کار است؛ قسمتی از آن در بیشتر مواقع با سایه پوشانده می شود. به همین دلیل دمای این قسمت از پنل در مقایسه با دیگر قسمت ها بالاتر است و با گذشت زمان لکه های داغ بر روی آن ظاهر می شوند.

هنگامی که نقطه های داغ به سطح معینی می رسند؛ محل اتصال لحیم باتری را ذوب می کنند که در ادامه خطوط شبکه آسیب می بینند و کل ماژول خورشیدی خراب می شود. براساس آمارها آسیب نقطه داغ، نرخ تولید پنل های خورشیدی را به میزان زیادی کاهش می دهد و باعث پایین آمدن 10% عمر مفید نیروگاه ها می شود.

در چنین مواردی محافظت از نقاط داغ در برابر آسیب دیدگی بسیار مهم است. برای جلوگیری از این مشکل، باید اقدامات زیر را انجام دهید:

• تعمیر و نگهداری منظم پنل ها
• انتخاب پنل های خورشیدی که در گوشه های خود دارای زهکش هستند. در این صورت احتمال تجمع آلودگی ها بر روی سطح پنل خورشیدی کاهش می یابد.

در واقع تنها راهکار برای مقابله با این مشکل، انتخاب پنل های خورشیدی باکیفیتی است که دارای گوشه های زهکش داخلی هستند. در ضمن باید مانع از تشکیل سایه بر روی پنل خورشیدی تا حد امکان شوید. در این صورت مطمئن می شوید که هرگز چنین حوادثی رخ نمی دهد و می توانید از یک سیستم فتوولتائیک با کل ظرفیت استفاده کنید.

ب- مشکل ترک خوردگی

این مشکل زمانی رخ می دهد که یک شکاف کوچک در سلول، باعث تسریع روند متلاشی شدن سلول های خورشیدی می شود و بر عمر مفید سلول پنل های خورشیدی تاثیر منفی می گذارد. اگر یک سلول مدام تحت تنش های مکانیکی قرار داشته باشد؛ این ترک ممکن است بیش از پیش گسترش یابد. در ضمن این اتفاق ممکن است باعث ایجاد مشکل مدار باز شود که در نهایت به بروز مشکل نقطه داغ می انجامد.

برخی از علل پنهان ایجاد این مشکل نیز ناشی از عوامل خارجی است که با چشم غیر مسلح هم قابل مشاهده هستند. این آسیب تاثیر زیادی بر برق تولیدی توسط یک نیروگاه خورشیدی دارد. به عبارت دیگر این ترک های پنهان به شدت بر عملکرد نیروگاه های خورشیدی تاثیر منفی می گذارند.

با انجام سه کار زیر می توان از بروز مشکل ترک خوردگی جلوگیری کرد:

• هرگز از شیلنگ آب برای تمیز کردن پنل ها استفاده نکنید. شیشه پنل های خورشیدی در برابر شوک حرارتی بسیار شکننده هستند؛ به همین دلیل باید بسیار مراقب باشید. در ضمن هنگامی که خورشید در آسمان است؛ هرگز پنل ها را نشویید. این کار باعث ترک خوردن شیشه پنل های خورشیدی می شود. در عوض باید از نیروهای متخصص و پکیج های مخصوص این کار برای تمیز کردن پنل استفاده کنید.
• شیشه پنل های خورشیدی ممکن است در اثر برخورد یک جسم سخت مانند توپ بشکند. ضمناً باید تمام درختان اطراف پنل های خورشیدی را هرس کنید؛ زیرا ممکن است افتادن شاخ و برگ درختان باعث ترک برداشتن پنل ها شود.
• هنگام نصب پنل های خورشیدی یا خرید باتری های خورشیدی، آسیب های ناشی از آب و هوا را مد نظر داشته باشید.

9- چالش های فنی

سه معیار وجود دارند که عملکرد باتری های فتوولتائیک خورشیدی را تعیین می کنند و در کنار آنها باید هزینه را نیز در نظر بگیرید. این سه معیار مهم عبارتند از: ظرفیت یا تراکم انرژی، پایداری و راندمان کلی.

الف. ظرفیت یا تراکم انرژی

یکی از بزرگترین چالش هایی که یک سیستم باتری PV با آن مواجه است، تراکم یا ظرفیت انرژی است. معمولاً طراحی سیستم داخلی باتری به صورت یکپارچه است که شامل سطوح مختلف آند، کاتد و جداساز است؛ این موارد روی یک ماژول PV در کنار هم قرار می گیرند. در چنین مواردی استفاده از مواد با ظرفیت بالا یک راهکار مناسب است. بیشتر باتری های Silicon-NMC دارای تراکم انرژی 400 وات ساعت کیلوگرم هستند. سیلیکون معمولاً بهترین ماده PV است.

ب. راندمان کلی

در یک سیستم باتری PV در مقیاس آزمایشگاهی، راندمان کلی سیستم سه الکترودی تنها 7.61 درصد است. راندمان یک سیستم یکپارچه دو الکترودی، 0.08% و یک سیستم جریان اکسایش- کاهش نیز 3.2% می باشد. اما این راندمان ها توجیه کننده قابلیت تجاری یک باتری PV یکپارچه نیستند. بازده کلی، تولید تبدیل فتوولتائیک PV و راندمان ذخیره انرژی باتری مربوطه است.

اصلاحات انجام شده در سیستم یکپارچه، عملکرد انبوه سلول های خورشیدی یا باتری های خورشیدی را تضمین نمی کنند. به همین دلیل برای دستیابی به راندمان بالا، همه چیز از شیمی باتری گرفته تا راندمان ذخیره انرژی، باید در بالاترین سطح ممکن باشند.

راندمان ذخیره یک باتری به شدت به شیمی آن وابسته است و تا حد زیادی با الکترودهای باتری و نوع الکترولیت آن ارتباط دارد. در ضمن راندمان ذخیره سازی باتری با تغییرات به وجود آمده ناشی از فعل و انفعالات باتری خورشیدی در طی فرآیند تخلیه و شارژ مجدد باتری تناسب دارد.

ج. پایداری (ثبات)

پایداری یکی دیگر از نگرانی هایی است که فناوری های جدید انرژی با آن مواجه هستند. پایداری باتری PV عمدتاً با پایداری نور خورشید، شرایط محیطی و الکتروشیمیایی ارتباط دارد. ساخت یک باتری از مواد مناسب، نقشی حیاتی در تعیین پایداری آن دارد. یک سیستم PV یکپارچه، همزمان از پیشرفت های پایداری ناشی از تحقیقات باتری و سیستم های PV بهره می برد.

مشکل دیگر مرتبط با پایداری، پاسخ حرارتی است. امروزه پاسخ حرارتی ناشی از گرمای تولید شده توسط بخش خورشیدی، یک نگرانی بزرگ است. این مشکل را می توان با ساخت باتری از مواد شیمیایی که تحمل زیادی در برابر دماهای بالا دارند، حل کرد. در این مورد خاص بهترین گزینه استفاده از الکترولیت های جامد است.

نتیجه گیری: در این مطلب به مشکلاتی پرداختیم که در هنگام استفاده از باتری های خورشیدی ممکن است با آنها مواجه شوید. همان طور که متوجه شدید؛ هر کدام از این چالش ها راه حلی دارند. اما توصیه می شود که اگر باتری خورشیدی شما با یک مشکل حیاتی مواجه شده است؛ برای حل آن از یک متخصص کمک بگیرید. امیدواریم این مطلب برای شما ارزشمند و مفید بوده باشد. در هنگام مواجه با این چالش ها، ابتدا به این مطلب مراجعه کنید و در صورتیکه نتیجه نگرفتید، حتماً از یک کارشناس راهنمایی بخواهید.