استفاده از باتری ماشین برای سلول خورشیدی
انسان در عصر حاضر با بحران‌های گوناگونی روبروست. یکی از این بحران‌ها مربوط به تامین انرژی است. استفاده‌ی زیاد از سوخت‌های فسیلی محیط را آلوده کرده و منابع را با کمبود مواجه کرده است. در این شرایط، انرژی خورشیدی یک منبع متفاوت بوده که در سال‌های اخیر محبوبیت بسیاری کسب کرده است. در حال حاضر باتری‌های لیتیومی و ماشین برای سلول‌های خورشیدی استفاده‌ی بیشتری دارند. ممکن است در پیک‌نیک‌ها مشاهده کرده باشید که یک تلویزیون با بهره‌گیری از باتری ماشین برق‌رسانی می‌گردد. این باتری همچنین توانایی روشن کردن یک خانه در هنگام قطعی برق را دارد.
باتری ماشین که از نوع سرب-اسید می‌باشد برای استفاده در سلول خورشیدی مزایا و معایبی دارد. بزرگترین عیوب آن را می‌توان در عمر کم (نهایتا ۳ سال) و چرخه‌ی شارژ سطحی دانست. نکته‌ی مثبت این باتری نیز قیمت مناسب آن است.به هر شکل در این مقاله قصد داریم این موضوع را دقیق‌تر بررسی نماییم.
کاربرد‌های پنل متصل به باتری این پنل‌ها
در حال حاضر روز به روز پر استفاده تر می‌شوند. یکی از این استفاده‌ها، شارژر‌های همراه می‌باشد که برای شارژ دستگاه‌های الکترونیکی شما ساخته شده است. با استفاده از این دستگاه می‌توانید وسایلی مانند لپ‌تاپ یا گوشی در طبیعت استفاده کنید. بسیاری از خانه‌های قابل حمل نیز از این روش برای روشن شدن در شب‌ها و روشن کردن وسایل برقی مورد نیاز استفاده می‌نمایند. بعضی از سیستم‌های نظارت از راه دور (بر یک واحد صنعتی یا…) و یا چراغ‌ها و علائم نیز با استفاده از یک باتری متصل به پنل خورشیدی برق‌رسانی می‌شوند. اما به‌طور کلی، هرجایی که نیاز به برق باشد می‌توان از این روش استفاده نمود. بعضی از این کاربرد‌ها توسط شرکت‌های مربوطه تشخیص داده شده و محصول مورد نیاز آن تولید شده است و برای بعضی از این نیاز‌ها لازم است خود دست‌به‌کار شده و با خلاقیت، یک پنل خوب و یک باتری مناسب انتخاب و نصب کرده و برق مورد نظر خود را تولید کنیم.
انواع باتری قابل استفاده در پنل خورشیدی
لیتیومی
مناسب‌ترین نوع برای پنل خورشیدی می‌باشد. این باتری طول عمر بالایی داشته و تحمل شارژ و دشارژهای متمادی را دارد. همچنین بسیار بهینه است اما قیمت بالا، بزرگترین عیب آن محسوب می‌شود.
سرب-اسید
عموما تحت عنوان «باتری ماشین» شناخته می‌شود. این باتری طول عمر کوتاهی داشته و چرخه‌ی شارژ آن سطحیست. در هر حال قیمت پایین و در دسترس بودن تا حدودی عیوب باتری سرب-اسید را می‌پوشاند.
نیکل-کادمیوم
نوعی باتری قلیایی که نیکل در آن بار مثبت و کادمیوم بار منفی دارد. استفاده‌ی معمول این باتری در برق‌های اضطراریست؛ یعنی برای استفاده‌ی مرتب و روزمره مناسب نخواهد بود. علاوه بر این قیمت بسیار بالایی دارد.
نیکل-آهن
این باتری نیز قلیایی بوده و ماده‌ی اصلی آن پتاسیم هیدروکسید می‌باشد. بهینگی پایین و قیمت بالا، باتری نیکل آهن را به گزینه‌ای نه چندان مناسب تبدیل می‌کند اما همچنان استفاده از آن در یک سلول خورشیدی ممکن می‌باشد.
باتری آب-نمک
این باتری بسیار ساده بوده و تنها از الکترولیت تشکیل می‌شود. اخیرا این نوع از باتری مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این امر دوست‌دار محیط بودن و بازیافت ساده‌ی این باطری می‌باشد.
باتری ماشین یا سرب-اسید
این باتری یک باتری قابل شارژ بوده که قادر است در زمانی کوتاه جریان زیادی را تولید کرده و از این طریق، توان لازم جهت استارت ماشین راه فراهم نماید. همین امر این نوع باتری را به یک باتری با چرخه‌ی کم عمق تبدیل کرده است. باتری‌های عمیق قادر نیستند در زمان کم جریان بالایی را تولید کنند اما در عوض می‌توانند ذخیره‌ی انرژی را به بهترین شکل انجام داده و از نهایت ظرفیت خود استفاده کنند. باتری سرب-اسید بر دو نوع است؛ سرب-اسید تر و سرب-اسید خشک.
سرب-اسید تر
(Flooded lead-acid) محبوبیت خود را از قیمت مناسبش دارد و مدت‌ها انتخاب اول سازندگان سلول‌های خورشیدی بوده است. اما نیاز به چک شدن مداوم و امکان نشتی دادن، از بزرگترین مشکلات این نوع می‌باشد. باتری سرب-اسید تر عمر چندان بلندی ندارد اما برای رسیدن به همین عمر نیز باید مراقبت ویژه‌ای بر روی آن اعمال نمود. برای استفاده از این نوع باطری در سلول خورشیدی خود، باید مدام مخزن آن را چک کنید. اگر زاویه‌ی قرارگیری درست نباشد امکان نشت وجود دارد. همچنین پر کردن مخزن با آب مقطر از جمله مراقبت‌های لازم و همیشگی این نوع باطریست. دیگر نکته‌ی قابل توجه، آزاد کردن هیدروژن سمی در هنگام شارژ می‌باشد؛ پس نیاز است تا تهویه‌ای مناسب برای پنل خود در نظر بگیرید.
سرب-اسید خشک (Sealed lead-acid)
سرب-اسید خشک بسیار شبیه به سرب-اسید تر است. با این تفاوت که اسید در محفظه‌ای بسته قرار دارد که شما به آن دسترسی نخواهید داشت؛ در نتیجه این باتری نیازمند اضافه کردن آب مقطر نمی‌باشد. طراحی سرب-اسید خشک به‌گونه‌ایست که تا تعداد مشخصی چرخه‌ی شارژ، جوابگو خواهد بود. وجود محفظه به این معناست که نوع قرارگیری باتری دیگر مهم نیست و امکان نشت وجود ندارد. نام دیگر این نوع باتری VRLA (Valve Regulated Lead-Acid) است. این نام به خاطر وجود دریچه‌ای که گاز‌های سمی حین شارژ را خارج می‌نماید روی آن نهاده شده است (Valve به معنای دریچه می‌باشد). سرب-اسید خشک خود دو نوع دارد: AGM)Absorbent Glass Met) محبوب‌ترین نوع در VRLA همین نوع می‌باشد. دلیل این امر نیز سازگاری بالای AGM با شرایط متخلف است. الکترولیت این باتری‌ها با حصیری نازک از پشم شیشه محافظت می‌شود. از این رو این باتری‌ها در برابر لرزش و شوک‌های این‌چنینی از مقاومت خوبی برخوردارند. همین امر باعث شده در سلول‌های متحرک بیشتر از این نوع باتری استفاده شود.
باتری ژل
ژل مانند AGM است اما به‌جای پشم شیشه، از لایه‌ی ضخیم چسب استفاده می‌نماید. تفاوت دیگر آن‌ها تحمل نرخ شارژ است. AGM از این لحاظ بر این نوع غلبه دارد. ژل ، گران‌ترین نوع بین سرب-اسید‌های خشک است. در عوض، عمیق‌ترین چرخه‌ی شارژ در بین این دسته نیز متعلق به ژل می‌باشد. از لحاظ قابلیت حمل نیز به AGM نمی‌رسد؛ اما در عوض زمان بیشتری را در دماهای بالا دوام می‌آورد. استفاده از این باتری برای مناطق گرم‌سیری معقول‌تر است.
مقایسه‌ی لیتیوم و سرب-اسید
این دو رقابتی تنگاتنگ برای مناسب‌ترین بودن جهت استفاده در پنل خورشیدی دارند. لیتیوم قیمت بالایی دارد اما نیاز به مراقبت ندارد و چرخه‌ی آن عمیق‌تر است. از طرفی بحث هزینه نیز بسیار مهم بوده و سرب-اسید با وجود نیاز همیشگی به مراقبت، چرخه‌ی شارژ سطحی و عمر کم، به دلیل قیمت پایین، جایگاه خود را در این رقابت همچنان حفظ کرده است. این دو باتری در حال حاضر دو انتخاب اصلی در زمینه‌ی استفاده برای باتری‌های خورشیدی می‌باشند. در بین انواع باتری‌های لیتیومی نیز، جدیدترین و بهینه‌ترین نوع، فسفات آهن (LifePO4) است. این باتری عمیق‌ترین چرخه‌ی ممکن در بین تمام باتری‌های لیتیومی را داراست و توان بسیار بالایی دارد. در ادامه تفاوت‌های باتری لیتیومی و سرب-اسیدی را از پنج جنبه‌ی اصلی، بررسی می‌کنیم:
زندگی چرخه‌ای
دشارژ شدن و سپس شارژ شدن باتری مورد استفاده در پنل، به معنای گذشتن یک چرخه از زندگی آن می‌باشد. همانطور که عمر فنی ماشین‌ها با توجه به میزان کیلومتر طی شده تعیین می‌شود، باتری‌ها نیز شامل همین قضیه می‌شوند. باتری‌های سرب-اسید، تا تعداد چرخه‌ای مشخص به شما سرویس خواهند داد. برای نمونه، اگر شما یک ویلای تابستانی داشته باشید که برای برق‌رسانی آن از پنل خورشیدی استفاده شده باشد، باتری ماشین بهترین گزینه برای شما خواهد بود. زیرا در این نوع پنل‌ها، باتری نهایتا ۱۰۰ چرخه را در سال از سر خواهد گذراند. دقت داشته باشید این گزاره در مورد باتری سرب-اسید تر صدق نخواهد کرد. زیرا این نوع از باتری نیازمند سرکشی مداوم و چک کردن مایع و نحوه‌ی قرارگیری بوده و عمر آن زمان مشخصی دارد. اگر استفاده‌ی شما از پنل محدود و کم است، AGM مناسب‌ترین گزینه برای شماست. در سمت مقابل، اگر به‌دنبال استفاده از پنل خورشیدی در محل زندگی یا کارتان هستید، باید کمی دست به جیب شده و باتری یونی خریداری نمایید. یا تن به به تعویض مداوم باتری در طول سال بدهید.
عمق دشارژ
بر کسی پوشیده نیست که باتری‌ها هیچ‌گاه صددرصد دشارژ نمی‌شوند. این درصد برای هر نوع از باتری متفاوت است و «عمق دشارژ» نام دارد. باتری ماشین جهت برق‌رسانی سریع و قدرتمند جهت استارت زدن ماشین طراحی شده. به همین نسبت عمیق دشارژ نخواهد شد. عمق دشارژ در این باتری عدد ۵۰ را به شما نشان می‌دهد. یعنی شما توسط پنل باتری خود را به صددرصد می‌رسانید اما تنها قادرید نیمی از آن را برداشت نمایید. برای باتری لیتیومی، این عدد به ۸۰ می‌رسد. بدیهیست که امتیاز در این زمینه با باتری‌های لیتیومیست اما باید دقت داشت که هرچه باتری عمیق‌تر دشارژ شود، فشار روی باتری افزایش یافته و عمر کلی آن کاهش خواهد یافت. البته عمر باتری‌های لیتیومی برای ده‌سال و چرخه‌های نامحدود گارانتی می‌شود. در کل همه چی به نیاز‌ها و انتخاب‌های خود شما مربوط خواهد شد.
بهینگی
بیشتر بودن آن دو معنا دارد؛ اول اینکه باتری شما توان بالاتری در ذخیره و استفاده از انرژی خورشیدی دارد. دوم اینکه باتری شما سریع‌تر شارژ می‌شود. بهینه‌گی باتری ماشین برای بهترین نوع آن ۸۵ بوده و این عدد برای باتری لیتیومی ۹۵ می‌باشد. یعنی اگر هزار وات انرژی خورشیدی به پنل شما وارد شود، باتری ماشین در بهترین حالت ۸۵۰ وات آن را ذخیره کرده و باتری لیتیومی ۹۵۰ وات انرژی الکتریکی به شما خواهد داد. واضحا برتری در این زمینه با باتری لیتومی می‌باشد. گاهی بهینه‌گی به این معناست که باتری‌های کمتری برای کار شما لازم است یا نوع کم حجم‌تری از باتری را نیاز دارید. باز هم بستگی به نوع استفاده، تنظیمات و مهم‌تر از همه انتخاب شما دارد.
نرخ شارژ
گفته شد یکی از پیامد‌ها بهینه‌گی، سرعت بالاتر در شارژ می‌باشد. باتری‌های لیتیومی نرخ شارژ بهتری دارند. باتری ماشین در صورت سریع شارژ شدن داغ خواهد کرد. این باتری‌ها همچنین پس از پر شدن ۸۵ درصد از ظرفیت خود به طور اتوماتیک سرعت شارژ راه کاهش می‌دهند. زمان شارژ باتری ماشین در پنل‌های خورشیدی برای بعضی موارد تا ۲ برابر یک باتری لیتیومی بالا می‌رود.
تراکم انرژی
باتری‌های لیتیومی از باتری ماشین سنگین‌ترند. یکی از چالش‌های پیش روی مصرف کننده در صورت خریداری آن‌ها جابجایی و نصب خواهد بود. اما تراکم انرژی لیتیومی بالاتر است. بدین معنا که قادر است انرژی بیشتری را در فضایی کمتر ذخیره نماید.
نتیجه‌گیری
در نهایت باز هم به بحث نیاز‌های شخصی و شرایط خاص استفاده برمی‌گردیم. قبل‌تر گفته شد که برای ویلا‌ها و خانه‌های ییلاقی، سرب-اسید خشک بهترین گزینه می‌باشد. برای خانه‌های خارج شهر ولی با سکونت دائمی، سرب-اسید تر مناسب است. برای یک سیستم پشتیبان برای مواقع اضطراری نیر AGM یا ژل گزینه‌های مناسبی بوده و اگر قصد دارید دوربین مداربسته یا چراغ خطری را از راه دور روشن نمایید هم لیتیوم و هم نوع خشک سرب-اسید به کار می‌آید.
مقاله بسیار خوبی بود