طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی به منظور بهره برداری از یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر طراحی و نوشته می شود. یکی از بحران هایی که افراد در سراسر جهان با آن مواجه هستند، بحران کمبود انرژی می باشد. به همین دلیل بسیاری از شرکت ها در تلاش هستند تا با استفاده از انرژی خورشید، برق تولید کنند. خورشید به عنوان یک منبع انرژی که پتانسیل نامحدودی دارد، شناخته می شود و می توان با استفاده درست از آن بسیاری از مسائل مرتبط با انرژی را پاسخگو بود. در همین راستا تولید و استفاده از باتری های خورشیدی رواج پیدا کرده است که می توان با استفاده از آن ها در طول روز از نور خورشید استفاده کرد و مازاد انرژی تولید شده را ذخیره نمود. در صورتی که شما نیز علاقه مند به فعالیت در زمینه تولید باطری های خورشیدی هستید، برای دریافت اطلاعات تکمیلی تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

معرفی محصول | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

باطری های خورشیدی ساخته شده از ماده ای به نام سیلیسیوم می باشد. هر یک عدد باطری خورشیدی، برق ناچیزی را تولید می کنند به همین دلیل برای تولید برق از تعدادی باطری خورشیدی در کنار هم استفاده می شود تا مقادیر کافی از برق ذخیره گردد.

از مزیت های باطری های خورشیدی این است که به راحتی قابل تعمیر هستند و نگهداری آن ها ساده می باشد و آلودگی را برای محیط اطراف خود ایجاد نمی کنند.

به کمک باطری های خورشیدی می توان از لوازم الکترونیکی همچون تلویزیون، پمپ آب و … به واسطه نور خورشید استفاده کرد. در مناطقی که روزهای طولانی و گرمی را پشت سر می گذارد، امکان استفاده از باطری های خورشیدی برای تمامی کارهایی که به برق نیاز است نیز فراهم می شود.

باطری های خورشیدی بسیار سبک هستند و به راحتی می توان آن ها را در تمامی مناطق حتی دهکده های بسیار دور نیز استفاده کرد یا آن را همراه خود جا به جا کرد و از برق تولیدی آن استفاده نمود. به عنوان مثال گروه های پزشکی می توانند در مواقعی که برای درمان مردم به مناطق دورافتاده می روند از این باطری های خورشیدی برای راه اندازی تجهیزات و … استفاده کنند.

با ایده ساخت و تولید باطری های خورشیدی، حتی می توان یک نیروگاه خورشیدی را در منطقه ای که آفتاب داغ و طولانی دارد نیز راه اندازی کرد. این باطری ها آلودگی برای محیط ایجاد نمی کنند چراکه هیچ گونه سوخت فسیلی را نمی سوزانند و فقط از نور خورشید استفاده می کنند. با استفاده از یک نیروگاه خورشیدی تقریبا بزرگ، می توان برق تمامی خانه های یک شهر کوچک را تامین کرد. در نیروگاه های خورشیدی، برق به واسطه بخار آب تولید می شود.

کاربرد باطری های خورشیدی | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

وقتی به عنوان بخشی از سیستم های خورشیدی از باطری های خورشیدی استفاده می شود، می توان برق اضافی را در باطری ذخیره کرد تا در زمان هایی مثل شب که پانل های خورشیدی برق تولید نمی کنند، از انرژی ذخیره شده در باطری ها استفاده نمود.

بنابراین در سیستم تولید انرژی خورشدی به منبعی نیاز است که ذخیره سازی انرژی را انجام دهد تا در صورت نبود نور خورشید بتوان از انرژی الکتریکی مازاد تولید شده استفاده کرد.

باتری های خورشیدی  همانند بارتری خودرو در انواع و ولتاژ های مختلفی تولید شده و در سیستم های مختلف به کار برده می شوند. هر چه ظرفیت باطری ها بالاتر باشد، سیستم خورشیدی بزرگ تری قادر به شارژ آن خواهد بود. از دیگر مزیت های استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی، تامین جریان راه اندازی موتورهای الکتریکی است.

ویژگی های باطری سیستم های فتوولتاییک

باطری هایی که در سیستم های خورشیدی به کار برده می شود، دارای طول عمر بالایی هستند و دلیل این موضوع نیز این است که به صورت متداوم و هر روزه از آن ها استفاده می گردد. البته طول عمر این باطری ها نیز وابسته به تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح شارژ آن ها است.

در سیستم های فتوولتائیک (تولید الکتریسته از نور)، در طول روز باطری های خورشیدی به واسطه پنل ها شارژ می شوند و در طول شب که نور خورشید وجود ندارد، توسط مصرف کننده دشارژ می گردند. بنابراین اینکه در طول روز باطری چه میزان شارژ شود و در طول شب دشارژ گردد نیز در طول عمر باطری تاثیر گذار است. به همین دلیل متخصصان توصیه می کنند که در طراحی نیروگاه ها به این نکته توجه شود تا کم ترین اثر را در طول عمر باطری ها داشته باشد.

از ویژگی های مهم باطری های خورشیدی قابلیت دشارژ آن ها تا ظرفیت نامی شان می باشد. برای درک این موضوع، باطری های خودرو را در نظر بگیرید که در صورتی که چندین بار به طور کامل دشارژ شوند، طول عمر خود را از دست می دهند. در باطری های خورشیدی نیز در روزهای ابری، باطری ها بالای 80 درصد دشارژ می شوند که در طراحی آن ها باید به گونه ای متخصصان برنامه ریزی کنند که باطری تحمل این شرایط را داشته باشد.

به طور کلی یک باطری خورشیدی به طور میانگین و وابسته به مواردی که گفتیم، بین 5 تا 15 سال عمر می کند. بنابراین اگر شما پنل هایی با طول عمر 30 سال دارید، لازم است طی این مدت باطری های خود را حداقل یکبار تعویض نمایید.

البته شیوه نگهداری باطری های خورشیدی نیز تا حد زیادی بر روی عمر باطری ها تاثیر می گذارند؛ به طوری که به شدت تحت تاثیر دما هستند و لازم است از آن ها در برابر یخ زدگی و یا گرمای بسیار شدید، نگهداری شود.

انواع باطری های خورشیدی

باتری ها به طور کل به دو دسته با قابلیت شارژ و همینطور یکبار مصرف تقسیم می شوند. در سیستم های فتوولتاییک، باطری های یکبار مصرف کاربردی ندارد.

باطری قابل شارژ یکی از اجزای سیستم های فتوولتاییک هستند. از مهم ترین انواع باطری های خورشیدی مورد استفاده در سیستم تولید الکتریسته از نور خورشید می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• lead-acid Battery
• lithium-ion Battery
• nickel-cadmium Battery
• nickel metal hydride battery
• nickel-iron Battery
• nickel-zinc Battery
• sodium-ion Battery

در میان اسامی باطری های قابل شارژ که نام بردیم، استفاده از باطری خورشیدی Acid Lead (سرب اسید) در سیستم های خورشیدی رایج تر است و دلیل این موضوع قیمت مناسب این نوع از باطری خورشیدی می باشد. باطری های سرب اسید در دو دسته قرار می گیرند:

• باتری سرب اسید تر (floaded lead acid battery)
• باتری سرب اسید خشک (Valve Regulated Lead Acid Battery(VRLA)) یا (Sealed Lead Acid Battery(SLA)

باطری های خشک نیز خود در دو دسته AGM  Battery و GEL Battery وجود دارند.

باطری سرب اسید

سلول باطری سرب اسید دارای دو قطب مثبت و منفی می باشد که به آن ها الکترولیت گفته می شود و در داخل اسید سولفوریک قرار می گیرند. در زمان شارژر مولکول های سولفور الکترولیت با صفحه سرب ترکیب می شوند و در نتیجه آن الکترون از الکترولیت آزاد می شود. الکترون های اضافه آزاد شده در زمان شارژ مجدد به الکترولیت باز می گردند.

در واقع این عکس العمل های شیمیایی در باطری منجر به تولید برق که همان الکترون های جاری است، می شود. در باطری های سرب اسید معمولی، هر سلول آزاد شده تقریبا دو ولت جریان دارد و با اتصال بار به باطری، برق میان قطب مثبت و منفی آن جاری می گردد. امروزه در باطری های سرب اسید از فناوری جدیدی به نام AGM استفاده شده است که سبب شده است این باطری ها به یکی از بهترین باطری های مورد استفاده در سیستم های خورشیدی تبدیل شوند.

شکل سیلک باطری | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

باطری ها متناسب با سیکلشان ارزیابی می شوند. برخی از باطری ها با 10 تا 15 درصد جای گیری کل باطری، اصطلاحا دارای سیکل کم عمق هستند و برخی دیگر با 50 تا 80 درصد دارای سیکل عمیق می باشند.

از باطری های کم عمق عموما در استارت ماشین استفاده می شود. این نوع از باطری ها به نوعی طراحی شده اند که در ثانیه چند صد آمپر را تامین می کنند و پس از روشن شدن ماشین، با استفاده از تولید کننده جریان، باطری شارژ می شود.

باطری های عمیق در مدت زمان کوتاه، جریان کم تری را خالی می کنند. هر باطری دارای کاربرد خاصی است و در سلول‌های فتوولتاییک بهتر است از باطری ها با سیکل عمیق استفاده گردد.

انواع باطری سرب اسید | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

در ادامه به انواع باطری های سرب اسید اشاره کرده ایم :

باطری استارت

این باطری ها اصطلاحا باطری های سیکل کم عمق هستند که برای سلول‌های فتوولتاییک مناسب نمی باشند.

باطری سیلک عمیق برای سیستم RV یا دریایی | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

این باطری ها عموما 12 ولتی هستند که 80 تا 160 آمپر ساعت جای گیری دارند. سیکل این دسته از باطری های سرب اسید، میان سیکل کم عمق و عمیق است و طول عمری بین 2 تا 3 سال دارد.

باطری سرب کلسیم

نوع دیگری از باطری های سرب اسید، باطری سرب کلسیم است که در سیستم های قدرت کنترل از راه دور کاربرد دارد و به دلیل داشتن سیکل باطری بین 15 تا 30 برای سلول‌های فتوولتاییک پیشنهاد نمی شود.

باطری Sealed

این نوع از باطری ها به دلیل محفوظ بودن مایع درون آن، در هر موقعیتی بدون نشت کارایی دارند. البته دارای روزنه هایی است که مانع از تشکیل گاز در درون آن می گردد.

در شرایطی که طی شارژ گاز هیدروژن به میزان زیادی تولید می شود، باطری نیاز به جا به جایی بسیاری دارد و یا در جای تنگی قرار داده خواهد شد، این نوع مناسب می باشد.

باطری AGM

از دسته باطری Sealed می باشد که از Mat Glass Absorbed در بین صفحه ها استفاده کرده است. این نوع باطری برای سیستم های قدرت خورشیدی متصل به شبکه بسیار مناسب است.

این باطری ها هیچ نوع گازی از خود ساطع نمی کنند و الکترولیت ها درون آن ها اصطلاحا ورق ورق نمی شود و به راحتی با هواپیما قابل جا به جایی است و در برابر لرزش بسیار مقاوم هستند.

باطری Cycle-Deep | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

این باطری دارای صفحات بزرگ و ضخیم است که به منطور کار در سیستم های مبتنی بر منایع تجدید پذیر طراحی شده است. باطری Cycle-Deep قادر هستند قبل از شارژ مجدد از قسمت عمده طرفیت خود استفاده کنند و صدها و یا حتی هزار ها بار سیکل 80 درصد را تحمل نمایند. اما با این حال نیز توصیه متخصصان این است که برای افزایش طول عمر باطری از دشارژ های عمیق اجتناب گردد.

لازم است اشاره کنیم که این نوع باطری ها نیازمند تعمیر و نگهداری بالایی هستند و گازهای سمی نیز از خود ساطع می کنند؛ به همین دلیل چندان توصیه نمی شوند.

باطری GEL

در این نوع باطری، اسیدی وجود دارد که در اثر ترکیب با ژل سیلیکا به صورت جامد در می آید. این نوع از باطری ها سریع شارژ نمی شوند و بسیار آسیب پذیر می باشند.

باتری مناسب برای سیستم های خورشیدی

از میان باتری های سرب اسید خشک، دو نوع باتری برای سیستم های خورشیدی بسیار مناسب است.

• باتری اسید سرب خشک از نوع AGM
• باتری سرب اسید خشک GEL به دلیل تحمل دمایی بالا و تعداد سیکل شارژ و دشارژ بیشتر 

معایب باطری های خورشیدی | طرح توجیهی تولید باطری های خورشیدی

باطری های خورشیدی در کنار مزایای بسیاری که دارند، دارای برخی معایب به شرح موارد زیر نیز هستند:

• هزینه بالای نصب باطری خورشیدی
• وابسته بودن به شرایط آب و هوایی
• بالا بودن هزینه خرید باطری های خورشیدی
• زیاد بودن هزینه تعمیرات
• آلوده کردن محیط با گازها

با تمامی این موارد هنوز از سیستم های خورشیدی به عنوان یکی از روش های تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود و نسبت به دیگر روش ها کم ترین میزان آلودگی برای محیط زیست را دارد.