باتری خورشیدی چیست؟ در یک سامانه خورشیدی، باتری خورشیدی مهم ترین بخش را تشکیل می دهد و به عبارتی قلب سیستم به شمار می آید. باتری خورشیدی در واقع وظیفه ذخیره و تثبیت انرژی ساخته شده به وسیله پنل های خورشیدی را بر عهده دارد. این کار در باتری به این منظور صورت می گیرد که به هنگام شب و در زمان عدم وجود نور خورشید هم بتوان از انرژی الکتریکی بهره گرفت چراکه شب هنگام اشعه های آفتاب با این پنل های گیرنده تماسی ندارند.
باتری خورشیدی چیست؟
پیش از آنکه به بررسی و معرفی باطری خورشیدی بپردازیم، لازم است تا در آغاز، نیم نگاهی به کاربردهای سیستم های خورشیدی بیندازیم و با کارایی های آن ها آشنا شویم.
باطری خورشیدی چیست
سیستم های خورشید چه کاربردها و کارایی هایی دارند؟
محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و تجدید ناپذیر بودن آن ها باعث نمی شود که نیاز ما به این منابع خصوصا برای تامین انرژی الکتریکی محدود گردد. بعضی نقاط کشور نیز امکان دسترسی به کانال اصلی برق رسانی را ندارند و قادر به پرداخت هزینه های هنگفت دریافت این نرژی کارآمد نیستند و همین موضوع میزان اشتیاق برای استفاده از نیروهای خدادادی و تجدید پذیری نظیر انرژی خورشیدی که استفاده و بهره برداری از آن در بیست سال اخیر در کشور انجام شده را بیشتر می کند.
در میان منابع طبیعی، منبع انرژی خورشیدی از جایگاه ویژه ای برخوردار است چراکه خورشید قادر است در هر ثانیه قریب به 1000 ژول انرژی را در اختیار هر مترمربع از زمین قرار دهد و این بدان معنا است که انرژی خورشیدی تقریبا لایتناهی و تمام ناشدنی است و می توان از آن در ابعاد مختلف و در زمینه های کاری گوناگون بهره گرفت. اما این تمام ماجرا نیست. از انرژی خورشید برای ساخت باطری های مختلف نیز کمک می گیرند.
در سال های اخیر اقدامات زیادی برای استفاده از سیستم های خورشیدی انجام شده است.؛ مثلا چراغ های راهنمایی و رانندگی که در خیابان ها و چهارراه ها نصب شده اند، با استفاده از سیستم های خورشیدی که در ساختار آن ها به کار رفته است، می توانند در صورت قطع شدن برق از انرژی نور خورشید استفاده کنند. به این ترتیب خللی در برقراری نظم و مقررات خیابان ها به وجود نخواهد آمد.
در بعضی روستاها نیز که اتصال به منبع الکتریکی امکان پذیر نیست یا گران و پر هزینه است، با نصب برخی از سیستم های خورشیدی، از باتری خورشیدی برای ذخیره انرژی الکتریکی استفاده می شود. چنانچه این تدابیر از جانب دولت در بخش های دیگر نیز اتخاذ شود و در روند استفاده از این انرژی های پاک تسریع بیشتری صورت بگیرد، دور از انتظار نیست که طی سال های نزدیک شاهد استفاده از این منابع در ابعاد وسیع تر باشیم و از زیان‌هایی که به واسطه استفاده از سوخت های فسیلی گریبان گیر محیط زیست می شود، در امان بمانیم.
باتری خورشیدی دقیقا چه نقشی را در یک سیستم خورشیدی ایفا می کند؟
باتری‌ها قلب تپنده سامانه ها هستند و می توانند با ذخیره انرژی برق به شکل شیمیایی در خود، این انرژی را در مدت زمان مناسبی در خود تثبیت کنند تا استفاده از آن با سهولت بیشتری همراه باشد. باتری خورشیدی قادر است به هنگام تاریکی هوا که خورشید در آسمان نمی درخشد یا در روزهای ابری و بارانی که حضور آفتاب در آسمان کم رنگ تر از همیشه است سامانه خورشیدی را پشتیبانی کرده و آن میزان از انرژی الکتریکی لازم را در اختیار ما قرار دهد. این روند خصوصا در سیستم هایی که از
آن ها با عنوان سیستم های فتوولتاییک یاد می کنیم به وضوح قابل مشاهده است.
باتری خورشیدی می تواند در متعادل سازی ذخیره انرژی نیز نقش داشته باشد؛ مثلا صفحات فتوولتاییک در طول روز توان و بازدهی یکسانی ندارند و به همین خاطر باتری خورشیدی می تواند به شکل ثابت در تامین انرژی و تولید توان کافی به دستگاه کمک کنند و نوسانات تابش نور به این صفحات را یکسان سازی کند. موتورهای الکتریکی نیز برای فعالیت و راه اندازی خود از باتری های خورشیدی استفاده می‌کنند. گرچه تقریبا تمام باتری ها از جمله باتری های خورشیدی بازدهی 100درصدی ندارند و همواره با اتلاف انرژی کمی همراه هستند و به هنگام شارژ شدن یا از دست دادن شارژ این انرژی را به شکل گرما از دست می دهند، اما می توان با افزایش میزان راندمان و بهره وری آن ها، این اتلاف انرژی را در سطوح دیگر جبران نمود.
چنانچه بخواهیم یک سیستم خورشیدی کارآمد خانگی یا یک نیروگاه استاندارد تجاری و صنعتی را راه اندازی کنیم باید بیشتر از هر چیز توجه خود را به سطح کیفی و کارایی درست باتری خورشیدی معطوف کنیم. بدیهی است که یک باتری خورشیدی چه در سطح کوچکی مثل تامین انرژی خانه و چه در ابعاد وسیع تری مثل برق‌رسانی به یک نیروگاه، وظیفه تامین انرژی را بر عهده دارد و باید برای خرید و نصب آن سرمایه‌گذاری کرده و بودجه هنگفتی را به آن اختصاص داد پس منطقی است که باید برای به کارگیری آن نهایت توجه و دقت‌عمل را به کار بست.
نحوه عملکرد باتری خورشیدی به چه شکل است؟
صفحه ها و پنل‌های گیرنده‌ای که در یک سیستم خورشیدی به کار رفته اند، وظیفه دارند که انرژی خورشید را به هر میزان که هست دریافت کنند و باتری خورشیدی بعد از دریافت این انرژی توسط صفحات، آن ها را در خود ذخیره می کند تا در زمان تاریک شدن هوا یا هنگامی که دیگر خبری از ورود انرژی نیست، سامانه بتواند از این انرژی ذخیره شده برای انجام امور مختلف استفاده کند. البته باتری می تواند شارژ خود را از دست بدهد و در این زمان به مقدار فراوانی جریان تولید می شود و منبع سیستم مجددا شارژ مورد نیاز را در اختیار باتری قرار دهد و بدیهی است که در این شرایط موتور و پمپ به‌طور پیوسته در حال فعالیت هستند.
انواع باتری خورشیدی
انواع باتری های خورشیدی
از باتری های خورشیدی حتی در موتور بعضی خودروها هم استفاده می شود و برخی از انواع این باتری ها می توانند جایگزین باتری فرسوده شوند. باتری های خورشیدی ساختارها و اشکال مختلفی دارند و می‌توانند چه در صنعت و چه در مصارف خانگی مورد استفاده قرار بگیرند. مواد پایه ای به کار برده شده در این باتری ها معمولا لیتیومی، لیداسید و والت‌واتر هستند. باتری های لیداسید که از آن ها با عنوان باتری های یوپی‌اس هم نام برده می شود را می توان از بهترین انواع باتری اسیدی نام برد. در ادامه به معرفی انواع باتری های ذکر شده می پردازیم.
-
لیتیومی
یون های لیتیومی موادی هستند که به تازگی از آن ها برای ساخت باتری های ذخیره کننده انرژی خصوصا در سیستم های خورشیدی خانگی استفاده می شود. گرچه این باتری ها قیمت بالایی دارند و ممکن است نسب به باتری های دیگر هزینه بیشتری داشته باشند، اما باید توجه داشته باشید که باتری های لیتیومی بازدهی بیشتری نسبت به باتری های لیداسید دارند و دوام و قدرت بیشتر آن ها سبب افزایش طول‌عمرشان می شود. این باتری ها همچنین ظاهری ظریف تر و سبک تر نسبت به باتری های لیداسید دارند.
-
لیداسید
باتری‌های لیداسید را می توان در دو گروه جای داد:
1- باتری لیداسید خشک
2- باتری لیداسید تر
باتری لیداسید که به آن باتری سرب اسید هم می گویند یکی از نمونه های ارزان باتری در سیستم های خانگی است و طی سال های اخیر بسیار مورد توجه بوده است. این باتری ها بهترین و مقرون به صرفه ترین سیستم های ذخیره انرژی خارج از شبکه هستند و در نصب آن تعداد زیادی سیستم ذخیره ساز انرژی به کار رفته است.
-
سالت واتر
باتری سالت واتر یا آب نمک از نمونه های جدید باتری های ذخیره کننده انرژی در حیطه سیستم های خانگی است. نحوه کارایی این باتری ها وابسته به واکنش هایی است که بین الکترولیت های محلول آب نمک موجود در باتری رخ می دهد. این باتری ها برخلاف باتری های لیتیومی و لیداسیدی فاقد فلزات سنگین هستند. گرچه این باتری ها جدید هستند و هنوز روند کامل بررسی های جانبی را پشت سر نگذاشته اند، اما می دانیم که این باتری ها قابل تجزیه هستند و بازیافت می شوند و برای شروع کارکرد و راه اندازی آن ها باید فرایند خاصی طی شود.
-
باتری های “یوپی‌اس”
باتری های یوپی‌اس زیر مجموعه باتری های لیداسید هستند و در آن ها از الکترولیت خشک استفاده شده است. از این باتری ها به شکل ساکن استفاده می شود و این یکی از مزایای برجسته این باتری است. علاوه بر این باتری های یوپی‌اس از نظر مالی هم مقرون به صرفه اند و همین ویژگی، جایگاه این باتری ها را در بازار به خوبی تثبیت کرده است. از مشکلات این باتری ها هم می توان به محدود بودن تعداد سیکل های شارژ و عمق کم دشارژ آن ها اشاره نمود که به مرور زمان از عمر مفید باتری کاسته و سبب پایین آمدن ظرفیت باتری می شود. در برخی از خودروها از باتری های یوپی‌اس استفاده می کنند.
مقایسه باتری خودرو و باتری خورشیدی
با توجه به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خودرو، نمی توان از هر باتری برای هر دستگاهی استفاده کرد. باتری هایی که در سیستم الکتریکی خودروها به کار گرفته می شوند از دسته باتری های لیداسیدی هستند که می توانند برق کافی را برای موتور خودرو جهت استارت زدن فراهم کنند. چراکه این تامین جریان باید به صورت لحظه ای و به مقادیر زیاد انجام شود و پاسخگوی موتور خودرو با جریانی بالغ بر 100 آمپر باشد.
باتری های خودرو حجمی از الکترولیت مایع را در خود جا داده اند و اگر در حرکت نباشد و ثابت بمانند در این صورت سیستم با مشکل مواجه خواهد شد. همین امر باعث می شود که این باتری ها برای استفاده در سامانه های خورشیدی که فضایی ساکن دارند، مناسب نباشد.
در خرید باتری خورشیدی بهتر است نهایت توجه خود را به کیفیت آن جلب کنیم و توجه کنیم که عمر این باتری ها زیاد باشد و به راحتی به باتری انرژی خورشیدی فرسوده تبدیل نشود. جهت مشاهده توضیحات و بررسی باتری انرژی خورشیدی فرسوده بر روی لینک مشخص شده کلیک کنید.
سخن پایانی
همان طور که گفته شد، باطری های خورشیدی خودرو زمانی می توانند برای این سیستم کارآمد باشند که قادر به تامین انرژی لازم برای استارت زدن خودرو و تامین برق را داشته باشند. به نظر می رسد که در آینده ای نه چندان دور، شاهد تولید باتری خورشیدی مناسب برای خودروها خواهیم بود.