ما نوع البطاريات اللازمة لنظام شمسي بقدرة 1 ميجاوات إذا كان خارج الشبكة؟
باعتباري موردًا لأنظمة الطاقة الشمسية ذاتية الصنع بقدرة 1 ميجاوات، غالبًا ما يتم سؤالي عن نوع البطاريات المطلوبة لإعداد طاقة شمسية بقدرة 1 ميجاوات خارج الشبكة. النظام الشمسي خارج الشبكة عبارة عن وحدة توليد وتخزين طاقة مستقلة تعمل بشكل مستقل عن الشبكة الكهربائية التقليدية. وهذا يعني أن كل الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية يجب تخزينها للاستخدام خلال الفترات التي لا تكون فيها الشمس مشرقة، مثل الليل أو في الأيام الملبدة بالغيوم.
فهم أساسيات النظام الشمسي خارج الشبكة بقدرة 1 ميجاوات
يعد النظام الشمسي بقدرة 1 ميجاوات (ميجاواط) بمثابة تركيب واسع النطاق. والميغاواط الواحد يعادل مليون واط. يمكن لهذا النوع من النظام تشغيل عدد كبير من المنازل والمباني التجارية الصغيرة، أو حتى دعم العمليات الزراعية واسعة النطاق مثلالزراعة الزراعية. يمكن أن يختلف إنتاج الطاقة للنظام الشمسي بقدرة 1 ميجاوات اعتمادًا على عوامل مثل الموقع وزاوية ميل الألواح وكمية ضوء الشمس المستلمة.
في سيناريو خارج الشبكة، تلعب البطاريات دورًا حاسمًا. أنها بمثابة خزان للكهرباء المولدة من الألواح الشمسية. وبدون تخزين البطارية بشكل مناسب، سيتم إهدار الطاقة المنتجة خلال النهار، ولن يتمكن النظام من توفير الطاقة عندما تكون هناك حاجة إليها بشدة.
أنواع البطاريات المناسبة لنظام الطاقة الشمسية DIY خارج الشبكة بقدرة 1 ميجاوات
بطاريات الرصاص الحمضية
تعد بطاريات الرصاص الحمضية من أقدم وأشهر أنواع البطاريات المستخدمة في تخزين الطاقة الشمسية. وهي تأتي في نوعين رئيسيين: حمض الرصاص المغمور (FLA) وحمض الرصاص المنظم (VRLA).
- بطاريات الرصاص الحمضية المغمورة (FLA).: هذه البطاريات غير مكلفة نسبيًا ولها سجل طويل في تطبيقات الطاقة الشمسية. وهي تتكون من صفائح رصاص مغمورة في محلول إلكتروليتي من حامض الكبريتيك والماء. ومع ذلك، فهي تتطلب صيانة منتظمة، بما في ذلك فحص مستويات الإلكتروليت وزيادة مستواها. يجب أيضًا تركيب بطاريات FLA في منطقة جيدة التهوية لأنها تطلق غاز الهيدروجين أثناء عملية الشحن، والذي يمكن أن يكون قابلاً للانفجار إذا لم يتم تهويته بشكل صحيح.
- الصمام - بطاريات الرصاص الحمضية المنظمة (VRLA).: تعد بطاريات VRLA بديلاً لا يحتاج إلى صيانة لبطاريات FLA. وهي محكمة الغلق ولها صمام ينظم الضغط داخل البطارية. هناك نوعان فرعيان من بطاريات VRLA: بطاريات الحصيرة الزجاجية الممتصة (AGM) والبطاريات الهلامية. تستخدم بطاريات AGM حصيرة من الألياف الزجاجية لامتصاص الإلكتروليت، بينما تستخدم بطاريات الهلام هلامًا قائمًا على السيليكا. تعد بطاريات VRLA أكثر تكلفة من بطاريات FLA ولكنها توفر ميزة كونها أكثر أمانًا للتركيب في الأماكن الداخلية أو الضيقة.
العيب الرئيسي لبطاريات الرصاص الحمضية هو كثافة الطاقة المنخفضة نسبيًا. وهذا يعني أنه بالنسبة لنظام شمسي بقدرة 1 ميجاوات، سيكون هناك حاجة لعدد كبير من بطاريات الرصاص الحمضية لتخزين الكمية اللازمة من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، لديهم عدد محدود من دورات الشحن والتفريغ، عادةً حوالي 500 - 1000 دورة، اعتمادًا على عمق التفريغ.
بطاريات الليثيوم - أيون
اكتسبت بطاريات الليثيوم أيون شعبية كبيرة في السنوات الأخيرة لتخزين الطاقة الشمسية. وهي نفس نوع البطاريات المستخدمة في الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمركبات الكهربائية.
- المزايا: تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة أعلى بكثير مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية. وهذا يعني أنه يمكنهم تخزين المزيد من الطاقة في عبوة أصغر وأخف وزنًا. كما أنها تتمتع بعمر أطول، حيث أن بعض بطاريات الليثيوم أيون قادرة على توفير 2000 - 5000 دورة شحن وتفريغ. تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بكفاءة شحن وتفريغ عالية، مما يعني فقدان قدر أقل من الطاقة أثناء عملية الشحن والتفريغ.
- العيوب: العيب الرئيسي لبطاريات الليثيوم أيون هو تكلفتها العالية. ومع ذلك، مع تقدم التكنولوجيا وزيادة حجم الإنتاج، فإن تكلفة بطاريات الليثيوم أيون آخذة في التناقص تدريجيا. مصدر قلق آخر هو احتمال الانفلات الحراري، وهي حالة ترتفع فيها درجة حرارة البطارية ويمكن أن تؤدي إلى نشوب حريق أو انفجار. ومع ذلك، فإن بطاريات الليثيوم أيون الحديثة مزودة بميزات أمان لمنع حدوث ذلك.
بالنسبة لنظام شمسي خارج الشبكة بقدرة 1 ميجاوات، يمكن أن تكون بطاريات الليثيوم أيون خيارًا رائعًا إذا كانت الميزانية تسمح بذلك. إنها توفر حل تخزين أكثر إحكاما وكفاءة، والذي يمكن أن يقلل من البصمة الإجمالية لبنك البطارية.
بطاريات التدفق
تعد بطاريات التدفق نوعًا جديدًا نسبيًا من تكنولوجيا البطاريات لتخزين الطاقة الشمسية. يقومون بتخزين الطاقة في الشوارد السائلة الموجودة في الخزانات الخارجية.
- المزايا: تتمتع بطاريات التدفق بعمر افتراضي طويل جدًا، وغالبًا ما يتجاوز 10000 دورة شحن وتفريغ. ويمكن توسيع نطاقها بسهولة عن طريق زيادة حجم خزانات الإلكتروليت، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات واسعة النطاق مثل النظام الشمسي بقدرة 1 ميجاوات. تتمتع بطاريات التدفق أيضًا بعمق تفريغ عالٍ، مما يعني أنه يمكن تفريغها إلى حد أكبر دون التأثير بشكل كبير على عمرها الافتراضي.
- العيوب: تعد بطاريات التدفق حاليًا أكثر تكلفة من بطاريات الرصاص الحمضية ولها كثافة طاقة أقل مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون. كما أنها تتطلب أنظمة تحكم وصيانة أكثر تعقيدًا.
حساب سعة البطارية لنظام شمسي خارج الشبكة بقدرة 1 ميجاوات
لتحديد حجم بنك البطاريات اللازم لنظام شمسي خارج الشبكة بقدرة 1 ميجاوات، يجب أخذ عدة عوامل بعين الاعتبار:
- استهلاك الطاقة اليومي: هذه هي كمية الكهرباء التي من المتوقع أن يوفرها النظام يوميًا. ويمكن حسابه من خلال تحليل متطلبات الطاقة للأحمال المتصلة.
- أيام الحكم الذاتي: يشير هذا إلى عدد الأيام التي يجب أن يكون فيها بنك البطارية قادرًا على توفير الطاقة دون أي مدخلات من الألواح الشمسية. على سبيل المثال، إذا كنت تريد أن يكون النظام قادرًا على العمل لمدة 3 أيام دون ضوء الشمس، فيجب تحديد حجم بنك البطارية وفقًا لذلك.
- عمق التفريغ (وزارة الدفاع): عمق التفريغ هو النسبة المئوية لسعة البطارية التي يمكن استخدامها بشكل آمن. بالنسبة لبطاريات الرصاص الحمضية، تبلغ نسبة وزارة الدفاع النموذجية حوالي 50%، بينما بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون، يمكن أن تصل إلى 80-90%.
صيغة حساب سعة البطارية (بالأمبير - بالساعات، آه) هي:
[البطارية\ السعة\ (آه)=\فارك{يومي\ الطاقة\ الاستهلاك\ (وات)}{البطارية\ الجهد\ (فولت)\مرات العمق\ التفريغ}\مرات الأيام\ الاستقلالية]
بالنسبة لنظام شمسي بقدرة 1 ميجاوات، يمكن تقدير إنتاج الطاقة اليومي بناءً على متوسط ساعات ضوء الشمس في الموقع. فإذا افترضنا أن النظام يتمتع بمتوسط كفاءة 80% ويستقبل 5 ساعات من ذروة ضوء الشمس يومياً، فإن إنتاج الطاقة اليومي سيكون (1000000\وات\مرات5\ساعة\مرات0.8 = 4000000\واط ساعة) أو 4000 كيلوواط ساعة.
خاتمة
يعد اختيار البطاريات المناسبة لنظام طاقة شمسية DIY خارج الشبكة بقدرة 1 ميجاوات قرارًا حاسمًا. كل نوع من البطاريات له مميزاته وعيوبه، ويعتمد الاختيار على عوامل مثل الميزانية، وتوافر المساحة، والمتطلبات المحددة للنظام.
إذا كنت مهتمًا بإعداد نظام شمسي DIY بقدرة 1 ميجاوات، فيمكننا تزويدك بمعلومات وإرشادات مفصلة حول أفضل خيارات البطارية لإعدادك خارج الشبكة. ملكناالنظام الشمسي الأرضي بقدرة 1 ميجاواتتم تصميمه لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة، بما في ذلكالهيكل الزراعي. نحن نشجعك على الاتصال بنا للحصول على مزيد من المعلومات ومناقشة متطلباتك المحددة. سواء كنت صاحب منزل يتطلع إلى الابتعاد عن الشبكة أو صاحب عمل يبحث عن حل مستدام للطاقة، فنحن هنا لمساعدتك في اتخاذ الخيارات الصحيحة لمشروع الطاقة الشمسية الخاص بك.
مراجع
- ريك ديجونثر
- "أنظمة تخزين طاقة البطارية: التصميم والتنفيذ" بقلم أندرو كولسون
- تقارير الصناعة والتقارير التقنية حول تقنيات تخزين الطاقة الشمسية
