استخدام بطاريات السيارات في أنظمة الطاقة الشمسية. البطارية الشمسية: نظرة عامة ، أنواع ، خصائص.

يعتمد اختيار البطاريات على عدد من المعايير. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك استخدام البطاريات الجديدة والمستعملة.

اختيار بطارية جديدة

عند شراء أي منتج ، يسترشد المشتري بمعايير اختيار معينة. هناك أيضا بطاريات شمسية. يمكن ذكر المعايير التالية:

سعر؛
الشروط اللازمة لتشغيل البطارية (تؤخذ أيضًا في الاعتبار درجة الحرارة ، والتهوية ، وظروف الخدمة ، وغياب أو وجود غرفة خاصة) ؛
عمر البطارية المطلوب.

بالنظر إلى معايير الاختيار ، كقاعدة عامة ، يختارون من بين الأنواع التالية من البطاريات:

بطاريات بدء التشغيل

يجب اختيارهم إذا كانت هناك فرص لصيانة البطارية والمكان الذي توجد فيه البطارية به تهوية جيدة. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه عند استخدام بطاريات بدء التشغيل التقليدية ، سيتم فقد بعض الطاقة في التفريغ الذاتي. هذا ، بالطبع ، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار. يمكنك أيضًا استخدام بطاريات السيارات (سيتم مناقشة هذا بمزيد من التفصيل أدناه). يتم استخدامها عند النظام البطاريات الشمسيةتعمل في ظروف قاسية ، يتم تفريغ بطارياتها باستمرار ، ولا توجد طريقة لشحنها بنسبة 100٪ غير ممكن. يتطور هذا الموقف عندما يتم شحن البطارية من مولد الوقود السائل ، أو عند استخدام المولد عند استخدام معظم وحدات التحكم في الشحن الأولية.

بطاريات هلامية أو بطاريات ذات ألواح ملطخة ؛

إنها الخيار الأفضل إذا لم يكن من الممكن صيانة البطارية باستمرار.. لا يمكنك الاستغناء عن بطاريات الجل الشمسي حتى في حالة عدم وجود غرفة جيدة التهوية حيث من المفترض أن توضع البطارية. بطاريات الجل ليست خيارًا اقتصاديًا ، وسيكلف استخدامها أكثر من استخدام بطاريات السيارات. البطاريات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مدة خدمتهم أقصر. ولكن يتم تعويض ذلك ، بالإضافة إلى الصفات الإيجابية المذكورة أعلاه ، من خلال حقيقة أنه بسبب الشحن الذاتي الصغير ، يتم فقدان طاقة أقل.

بطاريات AGM

أيضًا ، يمكن استخدام بطاريات AGM في أنظمة النسخ الاحتياطي ، والتي تكون مدة خدمتها أقصر إلى حد ما من بطاريات الهلام الشمسي. تشمل مزايا هذا النوع من البطاريات ما يلي:

نقص انبعاث الغاز ، مما يسمح لك بتثبيت البطارية في أي غرفة ، حتى لو لم تكن مجهزة حتى بالتهوية ؛
يسمح لك الحجم الصغير للبطارية باستخدام غرف بمساحة صغيرة ؛
يمكنك نقل مثل هذه البطارية في حالة شحن ؛
يكفي 500 دورة ، بشرط أن يكون عمق الشحن 80٪ ؛
معدل شحن البطارية جيد جدًا. لذلك ، في غضون 6-9 ساعات يتم استعادته بالكامل ؛
عند الشحن المنخفض ، تعمل البطارية بشكل جيد أو ، قد يقول المرء ، بشكل مرض ؛
على الرغم من أن درجة الحرارة في الغرفة التي تعمل فيها البطارية يجب أن تكون 15 درجة على الأقل ، ومع ذلك ، حتى عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون العيب المحدد ، فإن البطارية تعمل بشكل جيد. ولكن لا يمكن قول الشيء نفسه عن درجات الحرارة المرتفعة ، حيث يؤدي التشغيل في مثل هذه الظروف إلى انخفاض كبير في عمر البطارية ؛
متوسط السعر.

إذا تحدثنا عن مستوى الشحن الحالي ، فإن هذه البطارية بها بطارية عالية إلى حد ما. على عكس البطاريات الأنبوبية الهلامية ، فإن تأثير الشحن الزائد يضر بأداء البطارية. الشحن الزائد سيدمر البطارية. في الوقت نفسه ، عند الشحن المنخفض ، تعمل البطارية بشكل مرض ، على الرغم من أن هذا يؤدي إلى تقليل عمر البطارية. من النادر حدوث عطل حراري في هذه البطاريات ، ولكنه ممكن.

معبأ (OPzS) ومختوم (OPzV).

يجب اختيار هذه الألواح الشمسية عندما تكون طاقة نظام التشغيل أكثر من 500 واط ، وأيضًا إذا كان النظام مطلوبًا للعمل لفترة طويلة دون انقطاع. عمر الخدمة للبطاريات المغمورة والمختومة هو الأطول. يمكن لهذه الأنواع من البطاريات فقط توفير ركوب الدراجات ، حتى لو كانت الدورات ثقيلة.

لخص.

إذا كانت هناك قدرة ثابتة على استمرار عمل البطارية ولم تكن الدورات ثقيلة ، فيمكن اختيار بطاريات بداية بسيطة. إعطاء الأفضلية بطاريات هلاميةيجب استخدامها عندما لا يكون من الممكن خدمتهم ، وفي نفس الوقت لا يتم استخدامها لنظام قوي. يمكن فقط للبطاريات المغمورة أو المختومة ضمان وقت تشغيل طويل للنظام بطاقة عالية. يتم توفير بطاريات AGM لأنظمة النسخ الاحتياطي.

كيف تختار البطارية المستعملة؟

هناك وجهة نظر مفادها أنه من المستحسن استخدام البطاريات المستخدمة بدلاً من البطاريات الجديدة للألواح الشمسية. في هذه الحالة ، يجب عليك أيضًا معرفة البطاريات المحددة التي يمكنك استخدامها ، وكذلك كيفية اختيار البطارية المناسبة واستعادتها ، إذا لزم الأمر ، وتشغيلها بالطبع. من الأفضل شراء بطاريات الجر القلوية. مزاياها هي كما يلي:

يمكن تفريغها بقوة وإعادة شحنها بعمق دون الإضرار بالبطارية ؛
عمر خدمة طويل.

يجب أن يقال ذلك البطاريات القلويةلا يوجد شيء يمكن أن يكون ناقصًا ، ولكن لا يزال ليس زائدًا. الحقيقة هي أن البطاريات القلوية تستخدم بشكل أقل كثيرًا ، مما يعني أن العثور على بطارية قلوية مستعملة سيكون أكثر صعوبة. ومع ذلك ، فمن الممكن. يمكنك اختيار بطاريات بداية حمض الرصاص. إضافتهم هي أنها تستخدم بنشاط كبير في مجال تشغيل المركبات ، أي أنه سيكون من السهل شرائها.

عند الشراء يجب أن تعرف ما يلي: لا يمكنك اختيار بطارية الرصاص التي تمت إزالتها من السيارة ، ولم يتم استخدامها منذ أكثر من عام ، وبالتالي فهي في حالة نفاد شحنتها. الشيء هو أن البطاريات سيئة. لفترة طويلةكن في حالة من الانهيار. الخيار الأفضلستكون بطارية الرصاص هي البطارية التي تم إزالتها مؤخرًا من السيارة واستبدالها بأخرى جديدة. إذا كان لديك سيارتك الخاصة ، يمكنك استخدام البطارية منها.

العلامات الخارجية التي تشير إلى أن البطارية لن تتمكن قريبًا من أداء وظائفها هي أن طلاء يشبه الكريستال من النحاس أو اللون الأبيض يتشكل على أطرافها. بعد إخراج البطارية من السيارة ، يجب شحنها بتيار ضعيف. ماذا يعني التيار المنخفض؟ يجب أن يكون التيار أقل بنسبة 25-50٪ من ذلك الذي أوصت به الشركة المصنعة للبطارية المعدة أصلاً للاستخدام في السيارة. يجب شحن البطارية لمدة 24 ساعة أو أكثر.

يجب أن تكون القوة الحالية أقل من 2-4 مرات من المطلوب ، وكلما انخفضت القوة الحالية ، كلما استغرق شحن البطارية وقتًا أطول. فقط مثل هذه الإجراءات ستحقق الهدف الرئيسي - لتجنب الشحن السطحي.

استخدام البطارية

هناك فوائد أخرى سعة كبيرةالبطارية الشمسية ، وهي: عمليتا التفريغ والشحن ستحدثان في الوضع الحالي. بنفس القوة الحالية ، تعمل البطاريات ذات السعة الكافية أو الزائدة في وضع التدريب ، والبطاريات ذات السعة المنخفضة في الوضع المنخفض أو المعزز.

وهكذا ، أصبح من الواضح أن لا يعد شراء بطارية جديدة دائمًا حلاً سحريًا. يمكنك أيضًا تخزين منتج مستخدم إذا كنت تعرف كيفية التعامل معه بشكل صحيح. بالإضافة إلى ذلك ، من المستحيل التحدث عن الميزة الواضحة لنوع معين من البطاريات على الأنواع الأخرى. تلعب الظروف التي تعمل في ظلها البطارية الشمسية دورًا مهمًا ، وبالطبع التكلفة التي يرغب المستهلك في دفعها. لكننا تعرفنا على الإجراءات الرئيسية ، لذا فإن الخيار النهائي لك.

بطارية التخزين هي جهاز تخزين للطاقة التي تولدها محطة الطاقة الشمسية أثناء التشغيل النهاري وتوفر للمستهلكين الكهرباء في الليل.

بالإضافة إلى ذلك ، عندما تحدث أحمال قصوى ، تغذي البطارية نظام إمداد الطاقة ، مما يساعد الألواح الشمسية على التعامل مع تزويد المستهلكين في أوقات الذروة وفي الطقس الغائم ، عندما لا تكون طاقة الشمس كافية لإمداد الطاقة العادي للمنشأة.

أنواع بطاريات الألواح الشمسية

في الوقت الحالي ، تم تطوير وإنتاج بطاريات ذات تصميم مختلف ومبدأ التشغيل وظروف التشغيل ، لذلك هناك دائمًا فرصة لاختيار النموذج الذي يهمك وفقًا لمتطلباته. انصح الأنواع الموجودةالبطاريات المستخدمة في محطات الطاقة الشمسية.

بطاريات السيارات (ويت)

كقاعدة عامة ، يتم استخدام بطاريات من هذا النوع في التطوير المستقل للأنظمة المستقلة.
مصدر طاقة مستقل ، للألواح الشمسية ذات الطاقة المنخفضة ووقت قصير من الاستخدام. يقلل استخدام هذا النوع من البطاريات بشكل كبير من تكلفة نظام إمداد الطاقة بالكامل الذي يتم إنشاؤه. ومع ذلك ، نظرًا لطريقة التشغيل ، والتي تختلف عن الوضع عند بدء تشغيل محرك السيارة ، عند العمل في هذا النظام ، فإن بطاريات السيارة تبلى وتفشل ، وغالبًا ما تحتاج إلى الاستبدال.

بطاريات AGM و GEL

يشبه جوهر تشغيل هذا النوع من البطاريات بطاريات السيارات ، مع الاختلاف الوحيد هو أن مادة الإلكتروليت في حالة ملزمة. في أجهزة AGM ، يتم وضع المنحل بالكهرباء في ألياف زجاجية مشربة بتركيبة إلكتروليت. في أجهزة GEL ، المنحل بالكهرباء ( حامض الكبريتيك) في شكل هلام.

تُستخدم البطاريات القابلة لإعادة الشحن من النوع المعروض على نطاق واسع في أنظمة محطات الطاقة الشمسية ، نظرًا لأن طريقة عملها مرتبطة بتيار تفريغ صغير ولفترة طويلة من الوقت ، فإن هذا الوضع ليس بالغ الأهمية بالنسبة للأجهزة من هذا النوع.

أيضًا ، لا تخاف البطاريات من هذا النوع من التفريغ العميق وتتحمل التكرار المتكرر لأنماط تفريغ الشحن. السلبية الوحيدة ، عند استخدام هذه البطاريات ، هي حساسيتها لظروف الشحن ، يمكن أن يتسبب الشحن الزائد في عواقب لا يمكن إصلاحها في تشغيل البطارية.

تكلفة بطاريات AGM و GEL أعلى من تكلفة بطاريات السيارات.

بطاريات OPzS

تعمل البطاريات من هذا النوع على نفس المبدأ كما هو مذكور أعلاه (حمض الرصاص) ، مع الاختلاف الوحيد في أن الأنود (القطب الموجب) مصنوع أنبوبيًا وهذه الميزة للبطارية هي التي تسمح لك بزيادة عدد الشحنات- دورات التفريغ دون تعطيل العملية. لا تتطلب بطاريات OPzS صيانة خاصة ، فهي تعمل بنجاح لفترة طويلة. النقطة السلبية الوحيدة هي السعر المرتفع نسبيًا.

البطاريات القلوية

الجودة الإيجابية لهذا النوع من البطاريات هي القدرة على حمل تفريغ عميق بتيارات مختلفة الأحجام.

تشمل الصفات السلبية الأحجام الكبيرة ووجود تأثير الذاكرة ، والذي يرجع إلى حقيقة أنه في حالة التفريغ غير الكامل أثناء الشحن اللاحق ، تفقد البطارية جزءًا من سعتها.

في حالة استخدام مثل هذه البطاريات في أنظمة الطاقة الشمسية ، ستظهر المواقف بشكل دوري عندما يكون تفريغ البطارية غير مكتمل ، ونتيجة لذلك ستفقد البطاريات جزءًا من سعتها ، مما سيؤثر في النهاية سلبًا على تشغيل النظام ككل .

بطاريات الليثيوم

تستخدم بطاريات الليثيوم في العديد من الصناعات والصناعات ، بما في ذلك الطاقة البديلة.
بسبب التكلفة العالية للأجهزة ، الاستخدام الواسع في أنظمة محطات الطاقة الشمسية

لم يتم استلام بطاريات من هذا النوع ، لأن هذا يزيد بشكل كبير من تكلفة النظام بأكمله واسترداده.

تشمل الخصائص الإيجابية لبطاريات الليثيوم كثافة عالية للطاقة ، وأبعادًا صغيرة ، والقدرة على تحمل التفريغ العميق والقدرة على الشحن بسرعة.

ضع في اعتبارك بعض أنواع التقنيات المستخدمة في تصنيع البطاريات.

تقنيات جيل

مبدأ تشغيل بطارية من هذا النوع هو جوهر عمل البطارية الحمضية. الفرق هو ذلك عن طريق الإضافة العناصر الكيميائية(ثاني أكسيد السيليكون) ، يتم نقل المنحل بالكهرباء إلى حالة تشبه الهلام (الهلام).

تشمل مزايا هذه التقنية ما يلي:

لا تتطلب صيانة إضافية ؛
عندما تنكسر العلبة ، لا يتسرب المنحل بالكهرباء ؛
عند الشحن ، لا يوجد انبعاث للأبخرة السامة ؛
مورد دوري كبير.

تقنيات AGM

مبدأ العملية مشابه أيضًا لمبدأ التشغيل التقليدي البطاريات الحمضية، الفرق هو أن المنحل بالكهرباء موجود في مواد مشربة خاصة (حصائر من الألياف الزجاجية).

القدرة على زيادة سعة البطارية ؛
القدرة على العمل في أي مكان في الفضاء وفي أي غرفة ومع أي أنظمة ؛
القدرة على تحمل عدد كبير من دورات الشحن والتفريغ ؛
مقاومة التفريغ العميق
عمر بطارية كبير ، يمكن أن يصل إلى 10 سنوات.

تقنية الليثيوم (Li)

تعتمد هذه التقنية على استخدام أيونات الليثيوم ، التي تتفاعل مع جزيئات المعادن الإضافية. كما يتم استخدام معادن إضافية: أكسيد الكوبالت الليثيوم (LiCoO2) ، وأكسيد المنغنيز الليثيوم (LiMn2O4 LMO) ، وأكسيد الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت (LiNiMnCoO2 أو NMC) ، والليثيوم والحديد والفوسفات (LiFePO4) والنيكل والنيكل والكوبالت أكسيد الألومنيوم (LiNiCoAlO2) ، تيتانات الليثيوم (Li4Ti5O12).

تشمل مزايا هذه التقنية ما يلي:

البطاريات المصنعة باستخدام هذه التقنية لها وزن أقل ؛
لديهم القدرة على الاحتفاظ بالرسوم المتراكمة لفترة طويلة ؛
لديه القدرة على الصمود عدد كبير مندورات الشحن والتفريغ.

الخصائص التقنية الرئيسية وقواعد الاختيار

من أجل اختيار البطارية المناسبة للألواح الشمسية ، من الضروري العودة إلى المتطلبات التي تنطبق عليها عند العمل في مثل هذا النظام ، وهي:

عند اختيار بطاريات لأنظمة الطاقة الشمسية ، تأكد من الانتباه إلى الأهمية المواصفات الفنية، والتي تعتبر بمثابة معايير لاختيار جهاز معين ، وهذه هي:

قدرة البطارية؛
سرعة الشحن والتفريغ
الأبعاد الكلية ووزن البطارية ؛
ظروف التشغيل؛
حياة.

حساب واختيار البطارية

يتم التعبير عن ذلك بالصيغة:

سعة البطارية = 100 × الوقت × قوة التحميل

بعد تحديد طاقة البطارية المطلوبة ، يجب عليك حساب عدد البطاريات لها

ضمان التشغيل الطبيعي لمحطة الطاقة الشمسية. للقيام بذلك ، يجب تقسيم إجمالي سعة البطارية الناتجة على سعة بطارية واحدة.

من أجل تحديد الوقت الذي يمكن للبطارية أن تزود فيه المستهلكين بالطاقة الكهربائية ، يمكنك استخدام الصيغة التالية:

الوقت = إجمالي سعة البطارية × جهد البطارية × (كفاءة العاكس / طاقة الحمل)

عند حساب العدد المطلوب من البطاريات وتحديد نوعها وسعتها ، يجب عليك تحديد بلد التصنيع والشركة التي تنتج نوع البطارية المحدد.

في السوق الروسية ، يتم تمثيل البطاريات من قبل كل من الإنتاج المحلي والأجنبي ، لذلك من الصعب تقديم المشورة بشأن هذه المسألة ، فكل شخص يختاره بشكل فردي ، اعتمادًا على مكان إقامته وثروته المادية وتفضيلاته الشخصية.

قواعد التشغيل

عند تشغيل البطاريات ، وكذلك أي جهاز تقنيعليك اتباع القواعد. في حالة استخدام البطاريات في أنظمة محطات الطاقة الشمسية ، يتم تحديد قواعد التشغيل حسب طبيعة تشغيل هذه الأنظمة ويتم التعبير عنها في متطلبات البطاريات ، كما هو موضح أعلاه.

بسبب كبير الحمل الكهربائي، والتي عادة ما تكون متصلة بأنظمة الإمداد بالطاقة ، من الضروري تضمين عدة بطاريات مدمجة في مجموعة واحدة. يتم ذلك لزيادة السعة الإجمالية وزيادة الجهد عند الخرج ، أو لتحقيق كلا الهدفين.

يتم استخدام ثلاثة مخططات لتشغيل مجموعة من البطاريات:

باستمرار. مع هذا التضمين ، ستكون سعة المجموعة مساوية لسعة بطارية واحدة ، و
سينعكس الجهد في مجموع الفولتية لجميع البطاريات في المجموعة.

موازي. مع هذا المفتاح ، الجهد ثابت ومتساو الفولطيةبطارية واحدة ، وتعرف سعة المجموعة بأنها مجموع سعات البطاريات المضمنة ؛

مجموع. مع مخطط التبديل هذا ، سلسلة و اتصال موازيةالبطارية.

عند دمج البطاريات في مجموعات ، تذكر أنه يجب استخدام البطاريات في مجموعة واحدة:

نوع واحد؛
حاوية واحدة
واحد الفولطية المقدرة.

من المستحسن أن البطاريات لها نفس وقت التشغيل والشركة المصنعة.

تعد الألواح الشمسية طريقة مربحة للغاية لتصبح مستقلاً عن الأداء الضعيف للشبكة العامة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطاقة الكهربائية الناتجة عنهم مجانية تمامًا. هذه إضافة مهمة للغاية ، إلى جانب المزايا الأخرى ، فإنها تلقي بظلالها على عيوب الألواح الشمسية بسهولة. لذلك ، يرغب الكثير من الأشخاص في شرائها وتثبيتها وتوصيلها. إذا كانت العملية الأولى بسيطة ، فإن العملية الثانية والثالثة تتطلب بعض المعرفة.

ميزات الاتصال

لوحة شمسية.
جهاز يتحكم في الشحن.
بطارية.
العاكس.
شبكة كهربائية بالمنزل.

تأكد من تضمين الصمامات من دوائر قصيرة ومصباح كهربائي في هذه الدائرة.، مما يدل على مستوى التحميل. يتم تثبيت الصمامات على أسلاك ذات شحنة موجبة أمام البطارية ومصباح الإضاءة وكذلك العاكس.

المصباح الكهربائي والبطاريات متصلة بجهاز التحكم بالشحن.

يوفر هذا المخطط وجود لوحة شمسية واحدة أو عدة ألواح تعمل بنفس الحمل.

عدة بطاريات متصلة بسلك واحد ، المنطقة المقطع العرضيوالتي تكون دائمًا أكبر من 4 مم². إذا كنت تخطط لتثبيت العديد من الألواح الشمسية على سطح المنزل ، وسيكون بعضها مائلاً بزاوية مختلفة قليلاً عن غيرها ، فإن مخطط التوصيل يوفر بالفعل وحدة تحكم لكل لوحة.

هذا يرجع إلى حقيقة أن كفاءة أولئك الذين يتم وضعهم بزاوية تختلف عن زاوية ميل الآخرين ستكون أعلى. نتيجة لذلك ، فإن التيار الذي ينتجه لن يذهب فقط إلى وحدة التحكم المشتركة ، ولكن أيضًا إلى اللوحات الأقل كفاءة. سيؤدي ذلك إلى تدهور الحرارة والأداء. لذلك ، لن تتمكن جميع الأجهزة التي يستخدمها أصحاب المنزل من العمل.

دور كل عنصر في المخطط

أظهرت الممارسة هذا:

أحادي البلورية قادر على توليد التيار لمدة 3 عقود وأكثر ؛
سوف يرضي الكريستالات الأرخص مع عملهم لمدة 20 عامًا.
تتمتع الألواح المرنة بعمر خدمة 7-20 سنة. أقصر "عمر" لمنتجات الجيل الأول ، والأطول - لمنتجات الجيل الثاني. في الوقت نفسه ، فإن أهم عيوبها هو التدهور السريع. خلال أول 24 شهرًا من التشغيل ، تنخفض قوتهم بنسبة 10-40٪.

ومن المثير للاهتمام أن الوحدات المستخدمة في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة كانت قادرة على العمل بنفس الطاقة لمدة 25 عامًا. أي أن الخصائص المذكورة في الوصف تم تحقيقها بنسبة 100٪. هذا يشير إلى عدم وجود تدهور. خفضت بعض اللوحات الإنتاج بنسبة 10٪. كما ضمنت الشركات المصنعة انخفاضًا في الإنتاج بنسبة 20٪.

تجدر الإشارة إلى أنه بغض النظر عن فترة الاستخدام ، فإن العناصر الحساسة للضوء لا تفقد أدائها أبدًا. أي أن 50 عامًا قد تمر ، ويمكنهم إنتاج نفس الكمية من الكهرباء. يؤثر تدهور الأغشية الواقية على تدهور المخرجات ، مما يسمح للرطوبة بالتغلغل داخل اللوحة والتسبب في تآكل جميع المفاصل. يؤدي هذا الناقص إلى زيادة المقاومة والتسخين المفرط وتدمير المفاصل.

أما بالنسبة لعمر خدمة عناصر الدائرة الأخرى ، إذن يمكن أن تدوم البطاريات من 2 إلى 15 عامًا ، وإلكترونيات الطاقة - من 5 إلى 20 عامًا.

بسبب الزيادة الحادة في تكلفة الكهرباء ، أصبح المتعلمون مهتمين أكثر فأكثر بربط الأشخاص الاقتصاديين. أصبح عدد غير محدود من احتياطيات الطاقة النظيفة اليوم محل اهتمام عدد متزايد من سكان العالم. مهمة كل شخص هي فقط القدرة على تحويل الطاقة الشمسية بشكل فعال إلى طاقة ضرورية ، على سبيل المثال ، طاقة كهربائية أو حرارية.

أصبح الحصول على الطاقة الكهربائية احتمالًا حقيقيًا بفضل الاختراع الذي يعتمد على الخصائص المحددة للموصل نفسه: كهرباءتحت تأثير الضوء.

الجهاز ومبدأ تشغيل النظام

المكون الأساسي للبطارية الشمسية هو الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من رقائق السيليكون. تتكون اللوحة نفسها ، التي يتم تثبيت رقائق السيليكون عليها لاحقًا ، من إطار من الألومنيوم مع زجاج مقوى ومقاوم للصدمات وفائق الوضوح. فوق الزجاج ، تشبه المصفوفة في التصميم ، يتم تكديس الخلايا الكهروضوئية بدقة ، والتي يتم ربطها ببعضها البعض عن طريق اللحام.

وتجدر الإشارة إلى أن حجم البطارية الشمسية التي يتم تركيبها على سطح المبنى يعتمد بشكل مباشر على المقدار المطلوب من استهلاك الطاقة. في نهاية تجميع البطارية بأكملها ، يبقى ناتجان "+" و "-".

بعد ذلك ، تخضع مجموعة الخلايا التي تم الحصول عليها للتغليف القسري ، أي الختم الدقيق بفيلم خاص أو مركب مكون من عنصرين.

علاوة على ذلك ، تحت تأثير الطاقة الشمسية ، يتم تشكيل فرق جهد على رقائق السيليكون ، والتي يتم تلخيصها نتيجة الارتباط المتسلسل للخلايا ببعضها البعض. وهكذا يتضح تجميع الطاقة الشمسية وتحويلها إلى طاقة كهربائية.

وتجدر الإشارة إلى أن جهد البطارية الشمسية سيكون متغيرًا ثابتًا. يرتبط هذا التباين ارتباطًا مباشرًا بالكثافة تدفق مضيئةأي الوقت من اليوم والسنة.

لضمان الاستخدام الفعال للكهرباء المحولة ، من الضروري توصيل البطارية الشمسية بشكل صحيح في مخطط التفاعل مع أجهزة الخدمة الأخرى.

تنفيذ اتصال الجهاز

الأكثر شيوعًا وانتشارًا ، حتى الآن ، تلقى أنظمة 12 فولت مع تحويل مباشر إلى 220 فولت تيار متردد. غالبًا ما تتكون الدائرة الأساسية لهذه البطارية من:

البطاريات الشمسية. ربما عدة ، حسب استهلاك الطاقة لجميع المعدات الكهربائية.
وحدة تحكم شحن / تفريغ البطارية.
بطاريات قابلة للشحن.
العاكس.

للحصول على تمثيل أكثر وضوحًا لعمل الدائرة بأكملها ، من الضروري فهم عمل ومهمة كل عنصر.

شوتكي الصمام الثنائي. غالبًا لا يُشار إلى هذا الصمام الثنائي بشكل تخطيطي في المخططات ، حيث يُعتبر عنصرًا مُركبًا في البداية في النظام. الغرض الرئيسي من هذه الثنائيات هو منع التدفق تيار عكسيفي الليل وطقس مشمس قليل.

تحكم شحن البطارية. إنه جهاز إلكتروني قادر على إدارة عمليات الشحن والتفريغ تلقائيًا للبطارية ، فضلاً عن حمايتها من الشحن الزائد والتفريغ.

يتم تشغيل البطارية على النحو التالي: خلال ساعات النهار ، عندما يتم شحن البطارية من البطارية الشمسية ، يقوم جهاز التحكم بمراقبة الجهد عند أطراف البطارية ، وبمجرد وصولها الحد الأعلى، تتوقف عملية الشحن عن العمل على استقبال الطاقة ويتم إعادة توجيه التيار إلى الحمل.

في الليل ، لا تعمل الألواح الشمسية ، ويتم تشغيل جميع مكونات النظام بواسطة بطارية مشحونة مسبقًا فقط. بمجرد أن يصل الجهد عند أطراف البطارية إلى الحد الأدنى ، يقوم جهاز التحكم بإيقاف تشغيل الدائرة.

الوظائف الإضافية التي يؤديها جهاز التحكم لحماية عناصر الدائرة المنفذة هي: ماس كهربائى وعاصفة رعدية.

بطارية المجمع. في تنفيذ مثل هذا المخطط لتشغيل النظام ، فهو مجمع للطاقة الكهربائية المتولدة بواسطة بطارية شمسية طوال ساعات النهار. هذا التنفيذ للمخطط يجعل من الممكن إجراء الصيانة الأجهزة الكهربائيةخلال ساعات النهار المظلمة.

كبطارية ، يمكنك استخدام: بطاريات السيارات (فقط في الأماكن المفتوحة) ، بطاريات لا تحتاج إلى صيانة(مصمم خصيصًا لدورات شحن وتفريغ متعددة ومتكررة).

تثبيت النظام

يتم تركيب الألواح الشمسية في مناطق مفتوحة بزاوية 45 درجة باتجاه الأفق باتجاه الجنوب. فقط في هذا الموقف يمكن للمرء أن يمتص أكبر عددطاقة كهربائية.

إذا تم وضع اللوحة على جهاز دوار يتحرك في اتجاه النجمة في الوضع التلقائي ، فيمكن تخزين المزيد من الطاقة للاستخدام الشخصي.

مجموعة متنوعة من الأنظمة

وتجدر الإشارة إلى أنه من الأسهل بكثير تزويد المباني الصغيرة ، مثل المنازل والشقق الخاصة ، بالإمداد اللازم بالكهرباء مقارنة بالمؤسسات الكبيرة. لذلك ، في حالات خاصة ، يمكن تثبيت النظام يدويًا ، وهو ما لا يمكن قوله عن الصناعات الكبيرة والقوية ، حيث يمكن أن تصل مساحة الألواح إلى كيلومترات.

يعد استخدام الألواح الشمسية اليوم بديلاً ممتازًا للاستثمار الرشيد في التكنولوجيا التقدمية ، مما يساعد ليس فقط في توفير الميزانية ، ولكن أيضًا في العالم من حولنا.

ما هي متطلبات البطاريات الشمسية؟

تحتوي جميع الأنظمة الشمسية المستقلة على مكونات إلزامية مثل الألواح الشمسية نفسها ، ووحدة التحكم ، والعاكس ، والبطارية. اليوم سنتحدث عن بطاريات الألواح الشمسية. في الأنظمة الشمسية ، يؤدون العديد من الوظائف التي يمكن دمجها في عبارة واحدة - التراكم والعودة اللاحقة للطاقة الكهربائية. المجمع هو أحد العناصر الرئيسية للنظام الشمسي. في ذروة الأداء في ضوء الشمس الساطع ، تحول الألواح الشمسية كهرباء أكثر بكثير مما تحتاجه. في نفس الوقت ، يكونون عاطلين في الليل. تحل البطارية مشكلة التراكم أثناء النهار وقضاء الليل. هذا هو، الوظيفة الأساسيةالبطاريات في أنظمة الطاقة الشمسية هي إمداد مستمر بالكهرباء للمستهلكين. هناك العديد من البطاريات في السوق ، ولكن لن تعمل جميعها بشكل جيد أنظمة الطاقة الشمسية. في هذه المقالة ، سنتحدث عن البطاريات الأنسب للعمل مع الألواح الشمسية.

يمكن وصف المهام الرئيسية للبطاريات في الأنظمة الشمسية على النحو التالي:

تراكم الطاقة أثناء النهار واستخدامها في الليل ؛
الحفاظ على قوة المستهلك في أوقات ذروة الحمل ، عندما لا تستطيع الخلايا الضوئية التأقلم ؛
التعويض عن نقص الطاقة من البطارية الشمسية في جو غائم.

غالبًا ما تعمل أكثر من بطارية واحدة في الأنظمة الشمسية. يتم دمج العديد من البطاريات في دائرة إما لزيادة السعة أو لزيادة الجهد. وفي بعض الحالات لتحقيق هذين الهدفين. لذلك ، يتم استخدام 3 مخططات مختلفةتركيبات البطارية:

باستمرار. في مثل هذا المخطط ، ستكون السعة الإجمالية مساوية لقيمة بطارية واحدة. يجب أن تكون السعة هي نفسها لجميع البطاريات في الدائرة. سيتم حساب جهد هذا النظام كمجموع الفولتية لجميع البطاريات ؛
موازي. في مثل هذه الدائرة ، يظل الجهد كما هو للبطارية الواحدة ، ويتم تلخيص القدرات ؛
مجموع. يستخدم المخططين السابقين.

عند دمج البطاريات في دائرة ، تذكر أنك تحتاج فقط إلى الجمع بين البطاريات من نفس النوع (القلوية ، وحمض الرصاص ، وما إلى ذلك) ، من نفس السعة ، والعمر ، والجهد. بل أفضل إذا كانوا من نفس الشركة المصنعة. إذا كان هناك الكثير من البطاريات ، فيجب تثبيتها على الرفوف.

تجدر الإشارة إلى أن الاتصال المتسلسل والمتسلسل المتوازي غالبًا ما يؤدي إلى عدم توازن في تشغيل البطاريات. في هذه الحالة ، يتوافق الجهد الإجمالي مع القيمة المحسوبة لسلسلة البطارية ، ولكل من البطاريات اختلاف. نتيجة لذلك ، يتم شحن بعض البطاريات بشكل زائد بينما يتم شحن البطاريات الأخرى بأقل من اللازم. نتيجة لذلك ، يتم تقليل مدة خدمتهم. للقضاء على هذا التأثير السلبي ، يوصى باستخدام أجهزة التحكم في الشحن للموازنة. من المفيد أيضًا التحقق من سعة كل بطارية سنويًا عن طريق الشحن والتفريغ.

إذا تم إجراء اتصال متسلسل متوازي ، فيجب تثبيت وصلات العبور في نقاط وسيطة للمحاذاة الذاتية. من أجل إزالة الطاقة بشكل موحد من البطارية ، قم بتوصيل الطرف الموجب بالبطارية المجاورة ، والطرف السالب بالطرف القطري. في هذه الحالة ، سيكون عدم توازن البطاريات أقل بكثير.

إذن ، ما هي المتطلبات الرئيسية للبطاريات التي تعمل كجزء من محطات الطاقة الشمسية.

يجب أن يتحمل أكبر عدد ممكن من الشحنات والتفريغ ؛
يجب شحنه بتيار شحن كبير ؛
انخفاض التفريغ الذاتي
سهل الصيانة
العمل في نطاق واسع من درجات حرارة التشغيل.

معروض للبيع اليوم يمكنك العثور على بطاريات مصممة خصيصًا للألواح الشمسية. يدعي مصنعو هذه الأجهزة أن منتجاتهم تفي بالمتطلبات المدرجة ، خاصة للأحمال الدورية الثابتة. هذا هو المطلب الأساسي للعمل مع الألواح الشمسية ، والتي تعطي طاقة كهربائيةليس دائما.

ما الذي يجب مراعاته عند الاختيار؟

الآن ، دعنا نسلط الضوء على المتطلبات الأساسية للبطاريات التي تعمل كجزء من أنظمة الطاقة الشمسية.

سرعة الشحن والتفريغ. السعة الاسمية للبطارية ، والتي تشير إليها الشركة المصنعة على منتجاتها ، قد لا تتوافق مع وقت شحن البطارية في ظروف التشغيل الحقيقية. لذلك ، وقت التفريغ في أوضاع عشر وعشرين ساعة ، فهذه قيم مختلفة مع نفس سعة البطارية الاسمية ؛
الاهلية. إنها إحدى الخصائص الرئيسية لبطاريات النظام الشمسي. يتم تحديد قيمة السعة بناءً على استهلاك الطاقة المخطط له ، بناءً على حقيقة أن البطارية يجب أن توفر الطاقة للمستهلكين لمدة 4 ساعات. بالإضافة إلى ذلك ، لا تنس أنه يجب إضافة 35 بالمائة منه إلى القيمة المحسوبة.هناك حاجة إلى هامش الأمان هذا حتى لا يحدث تفريغ عميق للبطارية أثناء التشغيل ؛
الأبعاد والوزن. أنواع مختلفةيمكن أن تحتوي البطاريات ذات السعة نفسها على كتل مختلفة. بشكل عام ، تزداد سعة البطارية بما يتناسب مع الكتلة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الزيادة في السعة تتحقق من خلال زيادة عدد اللوحات ؛
ظروف التشغيل. عند الشراء ، تحتاج إلى معرفة نطاق درجة حرارة التشغيل ، وكذلك الحاجة إلى الصيانة الدورية وتواترها ؛
عمر الخدمة (عدد دورات الشحن والتفريغ). بالنسبة للمستقبل ، تذكر أنه كلما انخفضت درجة تفريغ البطارية أثناء التشغيل ، زادت مدة استمرارها. هذه القاعدة لا تنطبق فقط على الأنظمة الشمسية ، ولكن على الأجهزة الأخرى.

عند حساب النظام الشمسي ، يجب أن نتذكر أنه في البطاريات ، عندما يتم تخزين الطاقة وإطلاقها ، يتم فقد جزء منها بشكل غير قابل للاسترداد. كفاءة البطاريات لأنظمة الطاقة الشمسية عند مستوى 90٪.

أنواع البطاريات المختلفة للألواح الشمسية

بطاريات بدء تشغيل السيارات (WET)

يستخدم الكثير في الأنظمة الشمسية الصغيرة الأنظمة التقليدية. هذا يقلل من التكلفة النهائية للنظام ، ومن حيث المبدأ ، لا يوجد شيء قاتل في استخدامها. شيء آخر هو أنه يجب تغيير هذه البطاريات في كثير من الأحيان. بطاريات سياراتتم تصميمها لتوصيل تيار عالٍ في فترة زمنية قصيرة. وبعد ذلك يجب أن تتبع الشحنة. وفي النظام الشمسي ، يتم تفريغها بتيار صغير لفترة طويلة. ويمكن أن يكون التفريغ عميقًا. إن طريقة التشغيل هذه قاتلة بالنسبة لهم ويفقدون بسرعة قدرتهم وكفاءتهم.

إذا كنت لا تزال تستخدم بطارية الرصاص الحمضية للسيارة ، فقم بتثبيتها في غرف المرافق. الحقيقة هي أنه مع الشحن المفرط (مع زيادة الجهد في المحطات بأكثر من 14.4 فولت) ، "يغلي" المنحل بالكهرباء في البنوك. يخضع هذا للتحلل المائي للماء مع إطلاق الأكسجين والهيدروجين عند أقطاب كهربائية مختلفة. لذلك ، يجب أن تكون غرفة المجمع جيدة التهوية حتى لا تتراكم الأبخرة.

بطاريات AGM و GEL

تتوفر هذه البطاريات في تقنيات حصيرة الزجاج الامتصاصي وتقنيات الإلكتروليت الهلامية. وهي أيضًا بطاريات الرصاص الحمضية. فقط المنحل بالكهرباء فيها يكون في حالة ملزمة. في حالة AGM ، يتم تشريب الألياف الزجاجية بالكهرباء ، بينما في GEL ، يتم تبلور حمض الكبريتيك بإضافة أكسيد السيليكون. هذا النوع من البطاريات مناسب بشكل أفضل للاستخدام في الأنظمة الشمسية. اقرأ المزيد عن الرابط المحدد.

لا تخاف هذه البطاريات من التفريغ العميق ، كما أنها تتحمل دورات تفريغ شحن أكثر بكثير من WET.بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تعمل دون مشاكل عند التفريغ بتيار صغير. لكن هناك صعوبات هنا أيضًا. بطاريات AGM و GEL حساسة لظروف الشحن والشحن الزائد أمر بالغ الأهمية بالنسبة لها. بالإضافة إلى ذلك ، فهم لا يحبون الارتفاع المفاجئ في الطاقة في الشبكة. عند استخدام مثل هذه البطاريات في نظام شمسي ، يجب أن تسجل وحدة التحكم نهاية الشحن عليها بوضوح. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنها أغلى بكثير من البطاريات الحمضية التقليدية. بنفس السعة ، يمكن أن يكلف الجل مرتين أكثر.