باتری خورشیدی

باتری خورشیدی

 پس از مطالعه آموزش باتری خورشیدی باید بتوانید به سوالات زیر پاسخ دهید:

  • وظیفه باتری چیست؟
  • چرا از باتری در سیستم خورشیدی استفاده می کنیم؟
  • انواع باتری را نام ببرید؟
  • باتری دیپ سایکل چیست؟
  • عمق دشارژ در باتری یا DOD چیست؟
  • باتری سیستم خورشیدی باید چه ویژگی هایی داشته باشد؟
  • بهترین باتری برای استفاده در سیستم خورشیدی چیست؟
  • تفاوت باتری یو پی اس (UPS) و باتری خورشیدی چیست؟
  • باتری AGM چیست؟
  • باتری GEL چیست؟
  • باتری FLA چیست؟
  • ظرفیت باتری چیست؟
  • تاثیر جریان شارژ و دشارژ بر روی باتری چگونه است؟
  • چگونه میزان شارژ باتری را متوجه شویم؟

3-3 : باتری و انواع آن

3-3-1 : مقدمه

باتری وسیله ای برای ذخیره انرژی الکتریکی بصورت شیمیایی می باشد. در سیستم های خورشیدی باتری ها وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات خورشیدی در طول روز متغییر میباشد، باتری می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای ذخیره توان باشد تا نوسان توان تولیدی پنل ها را جبران کند. مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است.

باید این را در نظر داشت که بازده باتری ها نیز مانند دیگر وسایل صد در صد نیست 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 میزان تلفات انرژی را در طراحی سیستم خورشیدی لحاظ کنیم.

 

فیلم مزایای استفاده از باتری در سیستم خورشیدی متصل به شبکه

3-3-4 : عمق دشارژ (DOD)

میزان عمق دشارژ یا DOD به میزان شارژ یا انرژی خارج شده از باتری می گویند. میزان DOD با عمر باتری رابطه عکس دارد یعنی هر چقدر که میزان DOD بیشتر باشد عمر باتری کمتر می شود. در طراحی ایده آل نرخ DOD باید کمتر از 10% باشد. بدلیل اینکه نرخ DOD رابطه مستقیمی با هزینه سیستم دارد معمولاً آن را زیاد در نظر می گیرند که این عامل باعث کاهش عمر باتری می شود. در هنگام طراحی بهتر است نرخ DOD را بیشتر از 50% انتخاب نکنید.

3-3-5 : ویژگی های باتری سیستم خورشیدی

باتری مورداستفاده در سیستم های خورشیدی به علت استفاده مداوم و روزه 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 میشود. به عنوان مثال در نمودار شکل 3-22 طول عمر یک باتری AGM در سطح دشارژ ۴۰ درصد در حدود ۱۵۰۰ سیکل بیان میشود. در سیستم های خورشیدی باتری ها در طول روز توسط پنل شارژ و در طول شب توسط مصرف کننده دشارژ میشوند. لذا هر شبانه روز یک سیکل شارژ و دشارژ برای باتری محسوب می شود، در نتیجه طول عمر باتری مذکور برابر ۱۵۰۰ روز که در حدود ۴ سال است خواهد بود .

در طراحی یک سیستم خورشیدی سطح دشارژ باتری توسط طراح باید به گونه ای در نظر گرفته شود که طول عمر باتری کوتاه نباشد.همان طور که در منحنی شکل 3-24 مشاهده می شود در صورتی که باتری تا سطح ۸۰ درصد دشارژ شود تنها قادر به تامین ۵۰۰ سیکل خواهد بود و این یعنی باتری در شرایط استاندارد کمتر از 1.5 سال عمر خواهد کرد.

باتری خورشیدی

شکل3-24 : نمودار طول عمر باتری AGM مخصوص سیستم خورشیدی برحسب سطح دشارژ

ویژگی مهم دیگر باتری های سیستم های خورشیدی عمق دشارژ یا نرخ DOD بالای آنها می باشد. باتری های خودرو در صورتی که چندین 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.

نکته :

به باتری هایی که عمق دشارژ بالایی دارند باتری های Deep Cycle (DC) می گویند. باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی باید از نوع Deep Cycle باشند. متاسفانه در بازار ایران این باتری ها خیلی کم هستند و قیمت آنها بالا می باشد. به این دلیل اکثر طراحان سیستم را با باتری های UPS طراحی می کنند.

3-3-6 : ویژگی باتری های مختلف

انواع باتری قابل دسترس که بیشترین سهم را در بازار دارند، شامل باتری های خودرو و همچنین باتری های مخصوص استفاده در دستگاه های UPS میباشد که به باتری ups شناخته میشوند. ویژگی باتری خودرو تامین جریان لحظه ای بسیار بالا در مدت زمان کم است. این ویژگی در باتری خودرو به علت استفاده از باتری در زمان استارت موتور فراهم گردیده تا جریان مورد نیاز استارتر را تامین کند. مدت زمان استفاده از باتری بسیارکوتاه و مدت زمان شارژ نسبتا طولانی است . در نتیجه استفاده از باتری خودرو در سیستم های خورشیدی کاملا غیر کارشناسی است.

باتری های مورد استفاده در UPS به علت اینکه تنها در زمان های اضطراری و قطع برق مورد استفاده قرار میگیرند دارای تعداد سیکل شارژ و دشارژ کمتری نسبت به باتری های سیستم خورشیدی میباشند. در منحنی شکل 3-25 طول عمر یک باتری از نوع AGM  مخصوص استفاده درUPS  نشان داده شده است.

باتری خورشیدی

شکل 3-25 : نمودار طول عمر باتری AGM، مخصوص استفاده در UPS بر حسب سطح دشارژ

3-3-7 : مقایسه انواع باتری ها

همانطور که بررسی کردیم، باتری مورد استفاده در دستگاه های UPS، عمر باتری در عمق دشارژ 50 درصد در حدود 500 سیکل است که نسبت به باتری سیستمهای خورشیدی این میزان خیلی کم است. در باتری مخصوص سیستم خورشیدی عمر باتری در سطح دشارژ 50 درصد برابر 1200 سیکل است. متاسفانه در اکثر مواقع باتری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی از نوع UPS بوده و طول عمر آنها تنها یک تا دو سال خواهد بود . از آنجا که هزینه باتری سهم به سزایی در یک سیستم خورشیدی دارد. انتخاب باتری مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است .

3-3-8 : باتری مناسب برای سیستم های خورشیدی

باتری های سرب اسید متداول ترین باتری ها در سیستم های خورشیدی هستند به طوری که می توان گفت تقریباً در اکثر سیستم های خورشیدی دنیا از این نوع باتری ها استفاده می شود. باتری سیستم خورشیدی در درجه اول باید عمق دشارژ بالایی داشته باشد در ضمن برای انتخاب باتری سیستم خورشیدی باید شرایط مکان نصب را نیز در نظر داشت. در ادامه به انواع باتری مورد استفاده در سیستم خورشیدی اشاره شده است:

  • باتری سرب اسید خشک از نوع AGM‌ :

این نوع باتری تنها از روی کاتالوگ و مدل نوشته شده  بر روی بدنه آن قابل تفکیک است. از نظر ظاهری تفاوتی بین باتری مخصوص سیستم خورشیدی و UPS وجود ندارد و تنها از روی کاتالوگ آنها قابل تفکیک می باشند. در صورتی که در کاتالوگ باتری هیچ نموداری در مورد طول عمر آن ذکر نشده باشد این باتری از نوع UPS می باشد.

  • باتری سرب اسید خشک از نوع GEL :

در کاتالوگ این باتری نیز باید ذکر شده باشد که این باتری مخصوص سیستم خورشیدی است. اگر ذکر نشده بود از نمودار طول عمر آن می توان فهمید که آیا باتری مخصوص سیستم خورشیدی می باشد یا خیر. باتری های GEL نسبت به AGM تحمل دمایی بالاتری دارند یعنی در شرایط محیطی گرم طول عمر بالاتری نسبت به باتری AGM دارند. همچنین باتری های GEL تعداد سیکل شارژ دشارژ بیشتری نسبت به باتری های AGM در شرایط یکسان دارند. شارژ این باتری در مقایسه با AGM حساس تر است. در شکل 3-26 نمودار طول عمر یک باتری GEL آورده شده است. همان طور که مشاهده می کنید در سطح دشارژ ۴۰ درصد، عمر باتری برابر 1700 سیکل می باشد. در صورتی که عمر باتری AGM در سطح دشارژ 40% برابر 1500 سیکل است.

باتری خورشیدی

شکل 3-26 : نمودار طول عمر باتری GEL

  • باتری سرب اسید تر (FLA):

این مدل از باتری های سرب اسیدی درپوشی برای اضافه کردن مایع دارند. از مزایای این باتری ها باید قیمت مناسب و طول عمر خوب آنها را نام برد. این باتری ها در هنگام شارژ کامل از خود گازی آزاد می کنند که عیب بزرگی برای آنها به شمار می آید. پس نباید از این باتری ها در محیط های بسته استفاده کرد و اگر هم بنا به دلایلی مجبور به استفاده شدیم باید حتماً سیستم تهویه مناسبی را برای محل نصب در نظر بگیریم. در هنگام انتخاب این نوع باتری برای سیستم خورشیدی نوع DEEP CYCLE آن را انتخاب کنید. البته با توجه به معایب گفته شده استفاده از این باتری توصیه نمی شود.

نکته :

در سیستم خورشیدی می توان از باتری های ماشین نیز استفاده کرد ولی بدلیل عمق دشارژ پایین این باتری ها باید از تعداد بیشتری باتری استفاده کرد تا عمق دشارژ کم شود. در غیر اینصورت عمر مفید باتری بشدت کاهش پیدا می کند.

 

3-3-9 : ظرفیت باتری

به میزان انرژی ذخیره شده در باتری ظرفیت باتری می گویند که معمولاً با آمپر ساعت یا کیلو وات ساعت بیان می شود. برای مثال یک باتری 100 آمپر ساعتی 12 ولت، طبق قانون اهم به میزان 1200 وات ساعت انرژی ذخیره می کند. ظرفیت باتری ها بسته به اندازه، جنس ماده بکار برده شده در ساخت، اندازه صفحات درونی، الکترولیت و… متفاوت خواهد بود. ظرفیت قابل استفاده باتری از ظرفیت اسمی آن پایین تر است. ظرفیت قابل استفاده باتری ها وابسته به عواملی مانند نرخ دشارژ، ولتاژ قطع، دما و عمر باتری می باشد.

نکته :

ولتاژ قطع در باتری ها به معنی تخلیه باتری می باشد یعنی زمانی که ولتاژ باتری به ولتاژ قطع می رسد باتری توانایی تامین توان بارها را در حالت طبیعی ندارد. باتری های مختلف ولتاژ قطع مختلفی نیز دارند. برای مثال ولتاژ قطع باتری سرب اسید برابر 11.8 ولت و برای باتری لیتیوم – یون (باتری موبایل) 3.3 ولت می باشد.

3-3-10 : تاثیر جریان شارژ و دشارژ بر باتری

جریان های شارژ و دشارژ تاثیر بسزایی در عمر و ظرفیت قابل استفاده باتری دارند. این جریان ها بسته به نوع باتری و تکنولوژی ساخت متفاوت خواهند بود. جریان شارژ باتری در سیستم خورشیدی توسط شارژ کنترلر کنترل می شود که با توجه به نوع باتری شارژ کنترلر را تنظیم می کنیم. جریان دشارژ را بصورت نسبت ظرفیت باتری به زمان دشارژ بیان می کنند. مثلاً  برای یک باتری با ظرفیت 100 آمپر ساعت به این معنی است که این باتری جریان 5 آمپر را بمدت 20 ساعت به شما تحویل می دهد. جریان دشارژ زمانی اهمیت پیدا می کند که مصرف کننده ها جریان راه اندازی زیادی نیاز دارند و باتری باید توانایی تامین جریان راه اندازی مصرف کننده ها را داشته باشد.

3-3-11 : تاثیر دما بر ظرفیت باتری

ظرفیت باتری با میزان دما نسبت مستقیم دارد. یعنی هر چقدر که دما زیاد شود ظرفیت باتری زیاد و اگر دما کم شود ظرفیت باتری کم می شود. دلیل اینکه در بعضی مواقع در زمستان های سرد باتری هنگام استارت ماشین کم می آورد نیز همین امر می باشد. اگر باتری ها به مدت طولانی در دمای سرد باقی بمانند ظرفیت باتری کاهش می یابد. در هنگام نصب باید باتری ها را در مکان مناسبی نصب کرد یا اینکه در محاسبه ظرفیت باتری باید این کاهش ظرفیت در اثر عوامل محیطی را نیز محاسبه کرد. البته باید این نکته را در نظر داشت که عمر باتری در دماهای پایین بالاتر از دماهای بالا است. در شکل 3-27 تاثیر دما و نرخ دشارژ باتری هایی با ولتاژ قطع برابر بر روی ظرفیت باتری نشان داده شده است.

باتری خورشیدی

شکل 3-27 : تاثیر دما بر ظرفیت باتری

3-3-12 : تعیین میزان شارژ باتری ها

در بعضی مواقع نیاز داریم که میزان شارژ باتری ها (Sate Of Charge (SOC)) را بدانیم. برای تعیین میزان شارژ باتری باید از ولت متر و جدول 3-2 استفاده کرد. بدین صورت که ابتدا با ولت متر، ولتاژ باتری را اندازه گیری می کنیم سپس با توجه به ولتاژ باتری درصد شارژ را از طریق جدول بدست می آوریم. توجه داشته باشید که برای اندازه گیری درست میزان شارژ باتری ها باید حداقل 1 الی 2 ساعت کارکردی (شارژ یا دشارژ) نداشته باشند. بهترین زمان برای اندازه گیری میزان شارژ باتری صبح زود قبل از شروع شارژ مجدد باتری ها توسط پنل خورشیدی است.

جدول 3-2 : تعیین میزان شارژ باتری با استفاده از میزان ولتاژ باتری

نوع باتری100%75%50%25%0%
FLA12.6-12.712.412.21211.8
GEL12.85-12.9512.6512.351211.8
AGM12.8-12.912.612.31211.8

 

البته میزان شارژ باتری های تر را می توان از طریق سنجش گرانی ویژه یا وزن مخصوص الکترولیت نیز اندازه گیری کرد که برای اینکار نیاز به دستگاه هایدرومتر یا گرانی سنج می باشد.

برای دانلود فایل آموزشی باتری خورشیدی کلیک کنید..

سرفصل های فایل آموزشی:
مقدمه در مورد باتری – باتری از نظر ساختار – انواع باتری از نظر کاربرد – عمق دشارژ باتری یا DOD – ویژگی باتری مخصوص سیستم های خورشیدی – ویژگی های باتری مختلف – مقایسه انواع باتری ها – باتری مناسب برای سیستم خورشیدی – ظرفیت باتری – تاثیر جریان شارژ و دشارژ بر روی باتری – تاثیر دما بر ظرفیت باتری – تعیین میزان شارژ باتری

4-12-1 : انتخاب باتری برای سیستم خورشیدی

در انتخاب و طراحی باتری برای سیستم خورشیدی باید عوامل زیادی را در نظر داشت و در بعضی مواقع مصالحه انجام داد. بعضی از این عوامل که باید درانتخاب مد نظر داشت به قرار زیر می باشد:

  • مشخصات الکتریکی : ولتاژ، ظرفیت، نرخ شارژ و دشارژ

  • کارایی باتری : عمر باتری، DOD باتری، استقلال سیستم

  • مشخصات فیزیکی : اندازه، وزن، نوع خروجی ها

  • قیمت، گارانتی مورد نیاز و موجود بودن باتری

  • نیاز به تعمیر و نگه داری : باتری FLA یا SLA

  • نصب : مکان، سازه مورد نیاز، شرایط محیط کاری

  • سیستم های ایمنی و کمکی : Rack ها، سیستم اطفای حریق

برای شارژ باتری در سیستم خورشیدی باید از شارژ کنترلر استفاده کرد. شارژ کنترلر به نوعی محافظ باتری به شمار می آید. اما در بعضی مواقع می توان از شارژ کنترلر برای شارژ باتری استفاده نکرد. مثلاً در سیستم هایی که ظرفیت باتری در مقایسه با جریان تولیدی پنل ها زیاد و مصرف کننده آنها معلوم باشد. هنگامی که میزان جریان خروجی از پنل ها در یک ساعت کمتر از %3 ظرفیت باتری باشد

می توان از شارژ کنترلر استفاده نکرد. در ضمن در صورت استفاده نکردن از شارژ کنترلر باید از دیود مسدود کننده استفاده کرد تا در هنگام شب شارژ باتری وارد پنل نشود. البته بهتر است که همیشه از شارژ کنترلر برای شارژ باتری استفاده شود حتی برای سیستم هایی که نیاز به شارژ کنترلر ندارند.

برای دانلود فایل ادامه آموزش باتری خورشیدی کلیک کنید….

سرفصل های فایل آموزشی :
نحوه انتخاب باتری برای سیستم خورشیدی – تعیین ظرفیت باتری های در سیستم خورشیدی – نحوه سیم بندی باتری ها در سیستم خورشیدی
دیدگاه شما
برگشت به بالا
فروش آنلاین و اینترنتی تجهیزات برق خورشیدی
x کارایی بهتر در اپلیکیشن دانلود برنامه