إجابة التساؤلات حول بطاريات الطاقة الشمسية

Kareem Roshdy (CEO)

منذ 21 يوم 17 ساعة
2479
1
0

بطاريات الطاقة الشمسية

كنا قد تحدثنا مسبقا عن بطاريات الطاقة الشمسية في موضوع سابق بعنوان بطاريات الطاقة الشمسية والذي كان مصدر إلهاما للكثير من المواقع والشركات  والتي نقلته عنا  وذكرنا أنواع بطاريات الطاقة الشمسية المختلفة والفرق بين كل منها بشكل نظري أكثر, ولكن مع إنتشار إستخدام بطاريات الطاقة الشمسية وتعدد أشكالها والشركات المصنعة لها والتفاوت الكبير في اسعار البطاريات المختلفة بدأ الكثير من الناس ومنهم المختصون بتركيب أنظمة الطاقة الشمسية في التحير وظهرت العديد من التساؤلات حول البطاريات لذلك ننشر هذا الموضوع كمحاولة منا للإجابة علي بعض أهم الأسئلة التي يطرحها علينا العديد من المتابعين في الرسائل وعلي الواتس أب.

ولكي يكون الموضوع منسق بقدر الإمكان سنطرح أسئلة بالتسلسل ونحاول الأجابة علي كل منها في فقرة منفصلة:

 ما هي بطارية السيارة ؟

  ما هي البطارية عديمة الصيانة وبطاريات الكالسيوم التي نسمع عنها ؟

هل يمكن تركيب بطارية السيارة  في انظمة الطاقة الشمسية أو علي جهاز يو بس إس ؟

ما هي بطارية الطاقة الشمسية وما انواعها ؟

ما هي خصائص البطارية وكيف أعرف العمر الإفتراضي لها ؟

ما هي أسباب سرعة تلف البطارية ؟

أيهما أفضل بطاريات الGel أم AGM؟

يتحدث البعض عن أمكانية صيانة البطاريات فهل هذا ممكن؟

لنحاول الإجابة علي هذه الأسئلة



ما هي بطارية السيارة وما انواعها ؟ :

بطاريات الطاقة الشمسية وبطارية السيارة
وتسمي في بعض الأحيان SLI Batteries (starting, Light and ignition battery ) وكما هو واضح بالشكل تتكون بطارية السيارة من شرائح من سبائك الرصاص مغمورة في محلول حمضي.
بطارية السيارة صممت لكي تلبي بشكل اساسي الكهرباء اللازمة لإدارة المارش لبداية تدوير المحرك وهذا يستلزم خروج أمبير عالي دفعة واحدة  , ولكي تستطيع القيام بهذا الدور نلاحظ أن شرائح الرصاص في بطارية السيارة رقيقة وعددها كبير مما يعطي مساحة سطحية أكبر ملامسة للحمض مما يعطيها قدرة أكبر علي تفريغ الشحنة سريعا وتلبية أحتياج مارش التدوير من الأمبير العالي.
صممت هذه البطارية لتعيش عدة آلاف من دورات الشحن والتفريغ ( حسب مواصفات ونوع البطارية ) ولكن بنسبة تفريغ لا تزيد عن 5% . ولا يجب أن تستهين أبدا بهذه النسبة فهي كافية لمحاولة تشغيل المارش عدة مرات في نفس الوقت.
ثم بعد التشغيل يقوم الدينامو الموجود بالسيارة بإعادة شحنها لتعويضها عن الكهرباء التي سحبت منها أثناء عملية تدوير المحرك, وفي حالة تم شحن البطارية بالكامل يقوم جهاز يسمي cut out أو ما يطلق عليه العامة كتاوت بفصل الشحن عن البطارية لتجنب الشحن الزائد
ماذا يحدث في حالة ما تم تفريغ البطارية من شحنتها بنسبة تتعدي النسبة المزكورة في مواصفات البطارية ( غالبا ما تكون 5%)؟
تبدأ شرائح الرصاص في التحلل وتسقط قطع منها في قاع البطارية مما يقلل من عمق البطارية وقدرتها علي الشحن والتفريغ.



ما هي البطارية عديمة الصيانة وبطاريات الكالسيوم التي نسمع عنها ؟

بالنسبة لبطارية السيارة العادية أو ما نسميه البطارية السائلة ستلاحظ أن معظم البطاريات تتكون من 4 غرف كل غرفة تسمي الخلية وفوق كل منها غطاء للتهوية والذي تقوم بتزويد البطارية منه بالسائل في حالة لاحظت تناقص السائل الموجود بالبطارية نتيجة تطايره وهذه هو الفرق الجوهري في الشكل بين البطارية العادية والبطارية عديمة الصيانة او ما يسميه البعض البطارية الجافة حيث انه لا يوجد بها فتحات للتهوية وتكون محكمة الغلق لتفادي تطاير السائل.
وهي في تكوينها الداخلي تشبه تماما البطارية السائلة العادية وهي ليست جافة بل يوجد بها سائل حمضي ايضا ولكن نظرا لإحكام الغلق فلن يحدث تطاير للسائل الموجود بداخلها.
وهي ايضا ما يسميه البعض بطارية الكالسيوم حيث ان الشرائح بداخلها تتكون من سبيكة من الرصاص والكالسيوم.
ودعني ازيد أيضا انني أعلم اشخاص يقومون بعمل صيانة لها عن طريق فتحها بشكل احترافي وتزويدها بالسائل ثم إحكام غلقها ( فمهما كان الغلق محكم فغاز الهيدروجين الموجود في الحمض خفيف جدا ويستطيع علي المدي البعيد ايجاد ثغرات ليتسرب منها ) وهذا يحدث عادتا عند تخزينها فترات كبيرة تزيد عن 4 أشهر في درجات حرارة مرتفعة.
وهذا الجدول يوضح الفرق بين كلا النوعين من البطاريات:
الفرق بين البطارية السائلة والبطارية الجافة

هل يمكن إستخدام بطارية السيارة في أنظمة الطاقة الشمسية أو لجهاز UPS ؟

في الحقيقة وبكل تأكيد لا وحتي لو أخبرك أحدهم انها ستعمل فعليك ان تعرف جيدا ان عمل البطارية لفترة مؤقتة ليس معناه نجاحها في العمل فان بطارية السيارة لو استخدمتها في نظام شمسي ستفسد بعد فترة قصير جدا ثم انها لن تستطيع تلبية احتياجك من الكهرباء لفترة طويلة اثناء غياب الشمس.
بطاريات السيارات مصممة لكي تعطيك كمية كبيرة من الشحنة الكهربية في فترة قصيرة وهي فترة بداية دوران المحرك ثم باقي الوقت يتم شحنها عن طريق الدينامو في السيارة وكما ذكرنا منذ قليل لو تم تفريغها من شحنتها بأستمرار لأكثر من 5% ستبدأ سبائك الرصاص في التآكل لأنها رقيقة وليست سميكة.
علي عكس بطاريات الطاقة الشمسية التي هي مصممة لكي يتم شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم تقوم بتفريغ شحنتها طوال الليل. ونسبة التفريغ فيها قد تصل الي 80% او تزيد ولكن النسبة القياسية لمعظم الانواع 50% وذلك نظرا لأن شرائح الرصاص بها سميكة وعددها أقل من نظيرتها المستخدمة في السيارات .
وفي الحقيقة بطاريات الطاقة الشمسية هي ما يسميه المتخصصون Deep cycle batteries او بطاريات دورة الشحن العميقة .



ما هي بطارية الطاقة الشمسية وما أنواعها ؟

حتي لا نكرر المواضيع يمكنك قراءة موضوع سابق بعنوان بطاريات الطاقة الشمسية لتتعرف علي انواع بطاريات الطاقة الشمسية ثم تعود لتكملة قراءة هذا الموضوع.

ما هي خصائص البطارية وكيف أعرف العمر الإفتراضي لها ؟

يمكن تلخيص خصائص البطارية عامتا في عدة نقاط مهمة :

  • سعة البطارية:
    وتقاس بوحدة (AH) امبير ساعة وستجد عدة سعات مختلفة للبطاريات في السوق مثلا 55 أمبير أو 70 أمبير أو 80 أمبير او 100 أمبير أو او 120 أمبير أو 150 أمبير أو 170 أو 200 أو 210 كل هذه السعات متوفرة في كافة أنواع البطاريات سواء بطاريات السيارات أو المعدات الثقيلة أو بطاريات الطاقة الشمسية بأنواعها.
    وهي تمثل السعة التخزينية للبطارية ويكون اختيارها معتمد علي التصميم الذي تم وضعه لمصفوفة البطاريات أعتمادا علي عدة عوامل منها السعة التخزينية المطلوبة من البطاريات أثناء فترات غياب الشمس وجهد الشحن والأمبير الخاص بمنظم الشحن وسنقوم بذكر هذا بالتفصيل في موضوع خاص بتصميم انظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة بإذن الله.
  • جهد البطارية:
    ودون الدخول في تفاصيل كثيرة فمعظم البطاريات المتوفرة في الأسواق تعمل بجهد 12 فولت
  • عدد دورات الشحن والتفريغ:
    بالنسبة لعدد دورات الشحن والتفريع للبطارية يعتمد بشكل أساسي علي عمق الشحن أو ما يعرف ب D.O.D وهذا لابد أن تجده علي شكل منحني في ورقة المواصفات الفنية الخاصة بالبطارية كالصورة التالية.
    دورات التفريغ وعمق التفريغ في بطاريات الطاقة الشمسية
    فالصورة بالأعلي توضح عدد دورات التفريغ التي تستطيع هذه البطارية القيام بها أعتمادا علي عمف التفريغ Depth of Discharge (D.O.D)
    وعمق التفريغ لمن لا يعرفه هو نسبة تفريغ الشحنة المخزنة في البطارية ويمكن التحكم فيه عن طريق التصميم الخاص بمصفوفة البطاريات الموجود في نظام الطاقة الشمسية والذي سنقوم بتفصيل طريقته في موضوع قادم بإذن الله.
    ولكن بشكل مبدأي وكما تعودنا محاولة تبسيط الموضوع فمثلا لو أن لدينا بطارية 100 أمبير وقلنا أننا سنأخد معمل تفرغ لها 50% هذا يعني اننا في التصميم سنعامل هذه البطارية كما لو انها 50 أمبير فقط .. أرجو أن يكون الأمر أتضح هكذا.
    وهذا يعني وكما هو واضح من المنحني الخاص بهذه البطارية في حالة عمق تفريغ 50% سيكون عمر البطارية في حدود 1200 دورة تفريع أي تقريبا 1200 يوم أي حوالي ثلاث سنوات وشهرين وهذا هو العمر المتوقع للبطارية في هذه الحالة.
    * لاحظ ان كل بطارية لها المنحني الخاص بها فالأمر ليس عام
  • تأثير الحرارة علي عمر البطارية:
    تؤثر الحرارة المحيطة بالبطارية في عمرها الإفتراضي فكلما زادد درجة حرارة المكان الموجودة فيه البطارية يقل عمرها الإفتراضي وهذا أيضا لابد أن يتوفر في ورقة المواصفات الخاصة بالبطارية علي شكل منحني والصورة بالأسفل تمثل منحني الحرارة الخاص بنفس البطارية
    العمر الافتراضي لبطاريات الطاقة الشمسية بتأثير درجة الحرارة
    فمثلا دعنا نقول أن متوسط درجة حرارة المكان الذي توجد به البطارية هو 35 درجة مئوية فمن المنحني الواضح بالأعلي نجد أن العمر الإفتراضي لهذه البطارية سيكون 3 سنوات ونصف تقريبا . وهذا يتوافق مع عمق التفريغ الذي أخترناه منذ قليل إذن نحن علي الطريق الصحيح.
    ولكن مثلا دعنا نقول أن هذه البطارية ستكون متواجدة في مكان متوسط درجة الحرارة فيه 50 درجة مئوية فعمر هذه البطارية سيكون عام ونصف تقريبا في هذه الحالة فعمر البطارية لن يزيد عن عام ونصف مهما قمنا بتقليل عمق التفريغ لذلك من الأفضل الرجوع واختيار عمق تفريغ أكبر حتي يصبح عمر البطارية حوالي سنة ونصف ايضا وذلك لتحقيق الإستفادة القصوي من البطارية في العام ونصف التي لن تستطيع ان تعيش أكثر منهم في مثل هذه الحرارة. أرجو أن أكون وفقت في توضيح هذه النقطة.


ما هي أسباب سرعة تلف البطارية ؟

-كما أوضحنا في خصائص البطاريات في السؤال السابق قد يكون السبب وغالبا ما يكون عدم مراعاة عمق التفريغ الأنسب عند تصميم مصفوفة بطاريات الطاقة الشمسية.
-وأيضا قد يكون عدم توافق عمر البطارية المعتمد علي عمق التفريغ مع عمر البطارية المعتمد علي درجة حرارة الجو المحيط كأن نضع البطارية في الشمس مثلا أو في غرفة مغلقة لا يوجد بها تهوية وما الي ذلك من اسباب ترفع من درجة حرارة البطارية.
-قد يكون السبب عدم توافق الأمبير والجهد الخاص بمنظم الشحن مع مصفوفة البطاريات وهذا ابضا يعتمد علي التصميم
- وجدت احد ما يسألني عن سبب تلف بطاريته ووجدت أنه يقوم بشحنها مباشرة من الألواح دون منظم شحن !!!!
- شراء بطاريات بتاريخ انتاج قديم ومخزنة منذ فترات طويلة

أيهما أفضل بطاريات Gel أم  AGM ؟

في أنظمة الطاقة الشمسية البطارية ال GEL ستكون أفضل وذلك لأن عمرها الأفتراضي يكون أكبر نسبيا في حالة التفريغ بعمق 50% او يزيد وقد يصل الي 80%.
أما بطاريات ال AGM تكون أفضل في حالة ال UPS المستخدم في مكاتب التصميم والإدارات وغيرها وذلك لأن عمرها الإفتراضي مقارنة بسعرها يكون أفضل في حاللات عمق تفريغ لا يتجاوز 30 % وهذا أوقع حيث ان انظمة ال UPS صممت لتعمل في الحالات الطارئة كأنقطاع التيار الكهربي ولا يتوقع منها ان تعمل ساعات عمل طويلة كما هو الحال في أنظمة الطاقة الشمسية والتي قد تظل تعمل طوال الليل.

يتحدث البعض عن إمكانية صيانة البطاريات فهل هذا ممكن ؟

سأقول لك شيئا أولا لا تتوقع ان تعمل البطارية بكفائتها مجددا بعد تلفها لأن هذا درب من الخيال ولكن في الواقع يمكن عمل صيانة للبطاريات ولكن هذا يعتبر بمثابة مسكن فقط في معظم الأحيان.
فالبطاريات السائلة بجميع انواعها حتي ولو كانت محكمة الغلق يمكن فتحها وتزويدها بالسائل بعد تفريغها من شحنتها بالكامل بشكل بطيء ثم إعادة إحكام إغلاقها وشحنها وقد تعمل بعد ذلك. ( لا تقم بذلك بنفسك الا بعد ان تتعرف علي الطريقة من فيديوهات متوفرة علي اليوتيوب سأحاول وضع بعضها علي صفحتنا علي فيس بوك حتي لا تتلف البطارية ) حتي بطاريات ال  AGM علمت اشخاصا يقومون بفتحها وملئها بماء مقطر واعادة اغلاقها
أما بطارية ال Gel فمحاولة صيانتها تقتصر علي محاولة تفريغها علي حمل ضعيف كمصباح سيارة مثلا حتي يتم تفريغها بالكامل ثم أعادة شحنها بتيار ضعيف في حدود 5 أمبير حتي يتم شحنها بالكامل ثم تجربتها بعد ذلك. وأثناء هذه العملية والتي قد تستغرق أيام يجب متابعة حرارتها بإستمرار ولو وجدت ان حرارتها ارفتعت بشكل ملحوظ يجب فصل الشحن عنها حتي تهدأ ثم محاولة شحنها مرة أخري حتي يتم شحنها بالكامل وتعلم ان البطارية اتمت شحنها اذا قرأت جهد يتعدي 13 فولت بحد اقصي 13.2 فولت.
*ولاحظ انه يجب مراقبتها باستمرار ولاحظ ايضا انها مجرد محاولة وليس بالضرور ان تجدي نفعا في كل الحالات

  أرجو ان أكون وفقت في الإجابة علي معظم الإستفسارات المتعلقة بالبطاريات. وأعاننا الله وإياكم علي نشر العلم النافع.


  • رياض الرشيد 2017-10-17 04:39:34

    شكرا لجميع من ساهم فى انشاء هذا الموقع , فعلا مجهود رائع يستحق التقدير

  • mostafa hasan 2017-07-12 07:21:08

    مجهود رائع