انرژی خورشیدی منبعی تجدیدپذیر و بی پایان است که می توان با استفاده از سیستم های خورشیدی آن را به انرژی برق تبدیل کرد. باتری سیستم های خورشیدی یکی از اجزای مورد استفاده در سیستم های سولار است. باتری در سیستم های برق خورشیدی مستقل از شبکه نقش اساسی را دارد. برخی سیستم های فتوولتائیک متصل به شبکه برق سراسری نیز به باتری مجهز می شوند. در این حالت خروجی اینورتر به باتری به عنوان ذخیره ساز بار محلی و بار حساس متصل می گردد.
انتخاب باتری برای پنل خورشیدی به اندازه خود پنل خورشیدی مناسب مهم است. اما چرا باتری مناسب پنل خورشیدی اهمیت زیادی دارد؟ باتری های خورشیدی نقش کلیدی در پنل های خورشیدی دارا هستند چرا که انرژی خورشیدی را به صورت الکتریسیته ذخیره‌سازی می‌کنند و هنوز جایگاه خود را به خوبی حفظ کرده‌اند؛ به همین دلیل تلاش برای دست یابی به انرژی پاک سبب پیشرفت در فناوری باتری شده است.
نقش باتری در سیستم های خورشیدی
باتری ها انرژی الکتریکی را به صورت شیمیایی در خود ذخیره می کنند. در سامانه های فتوولتاییک باتری خورشیدی وظیفه پشتیبانی در طول شب و در روزهای ابری را به عهده دارند. از آنجا که توان خروجی صفحات فتوولتاییک در طول روز متغییر می باشد، یک باتری ذخیره کننده می تواند یک منبع نسبتا ثابت برای تولید توان باشد تا تغییرات نور تابیده شده به صفحات را جبران کند.
مزیت دیگر استفاده از باتری در سیستم های خورشیدی تامین جریان راه اندازی موتور های الکتریکی است. از طرف دیگر باتری ها لوازمی با بهره دهی صد در صد نیستند و مقداری از انرژی را به صورت گرما در واکنش های شیمیایی، در طول شارژ و دشارژ از دست می دهند. برای جبران این انرژی تلف شده باید راندمان باتری را در طراحی سیستم خورشیدی لحاظ کرد.
طول عمر و چرخه شارژ باتری
طول عمر باتری عاملی حیاتی در انتخاب بهترین باطری برای پنل خورشیدی است و سازندگان در طراحی باتری های خورشیدی قوی رقابت تنگاتنگی دارند. فرآیند طراحی اغلب بر روی مقاومت باتری متمرکز است تا حداکثر عملکرد را برای مدت طولانی‌تری ارائه دهد. نوع فناوری باتری نیز نقش بسزایی در تعیین طول عمر باتری دارد.
سه عامل موثر بر طول عمر باتری که باید هنگام خرید آن را بررسی کنید عبارتند از:
- استفاده باتری نسبت به ظرفیت
- استفاده باتری نسبت به ظرفیت آن از آن‌جایی اهمیت دارد که استفاده مداوم از باتری‌ها باعث تحلیل قدرت باتری می‌شود و ظرفیت آنها را به مرور زمان کاهش می‌دهد.
- تعداد دفعات شارژ
معمولا باتری‌ها در طول استفاده منظم، می‌توانند بین 300 تا 700 بار شارژ شوند.
باتری مناسب سیستم های خورشیدی
از میان باتری های سرب اسید خشک دو نوع باتری مناسب سیستم های سولار هستند:
باتری سرب اسید خشک AGM
این باتری ها از نظر ظاهری شبیه باتری های UPS هستند و شناخت آن ها از طریق کاتالوگ و مدل آن ها صورت می گیرد. در کاتالوگ باتری های AGM نمودار طول عمر باتری قرار داده می شود.
باتری سرب اسید خشک GEL
این باتری ها در محیط گرم طول عمر بالاتری نسبت به باتری های AGM دارند. یعنی در واقع دارای تحمل دمایی بالاتری نسبت به باتری های AGM هستند. باتری های GEL در شرایط یکسان تعداد سیکل شارژ و دشارژ بالاتری نسبت به باتری های AGM دارند.
باتری های ژله ای (یا ژلاتینی) که دارای طول عمر مفید قابل قبولی بوده و در حین شارژ، از خود، گاز هیدروژن متصاعد نمی کنند. این باتری ها هم به هیچ نگهداری یا مراقبت خاصی نیاز نداشته و به گونه ای طراحی شده اند که در حرکت هم قابل استفاده بوده و حتی باتری را می توان بر روی وجوه جانبی اش خوابانیده و در هر وضعیتی از آن سود جست.
مشخصات باتری خورشیدی
باتری مورد استفاده در سیستم های خورشیدی به علت استفاده مداوم هر روزی از آنها در درجه اول باید دارای طول عمر بالا باشند. به طور کل طول عمر یک باتری بر حسب تعداد سیکل شارژ و دشارژ و میزان سطح دشارژ باتری بیان می شود. در سیستم های خورشیدی باتری خورشیدی در طول روز توسط پنل شارژ و در طول شب توسط مصرف کننده دشارژ می شوند. لذا هر شبانه روز یک سیکل شارژ و دشارژ برای باتری محسوب می شود. در طراحی یک سیستم خورشیدی سطح دشارژ باتری توسط طراح باید به گونه ای در نظر گرفته شود که طول عمر باتری بسیار کوتاه نباشد.
ویژگی مهم دیگر باتری های خورشیدی قابلیت دشارژ تا ظرفیت نامی آنها می باشد. (Deep Cycle) باتری های خودرو در صورتی که تنها چند بار به طور کامل دشارژ شوند طول عمر آنها بسیار کاهش می یابد و مستهلک خواهند شد.
در سیستم های خورشیدی پس از روزهای ابری باتری ممکن است تا عمق ۸۰ درصد دشارژ شود و باتری باید قابلیت تامین بار را در این شرایط داشته باشد.
به طور معمول ظرفیت باتری ها بر حسب آمپر در ساعت ( Ah ) مشخص می شود که بیانگر میزان ظرفیت جریان دهی یک باتری در طول یک ساعت می باشد به این معنی که اگر از یک باتری 10 آمپر در ساعت، جریان 10 آمپر دریافت نماییم، پس از گذشت یک ساعت، شارژ باتری تمام می شود. بر طبق همین اصل با کشیدن جریان 5 آمپر از یک باتری 10 آمپر در ساعت، باتری می تواند تا دو ساعت جریان دهی نماید .
عمر مفید باتری ها
به هر حال در یک برهه از زمان، از طول عمر مفید سیستم برق خورشیدی، به ناچار باید آنها را تعویض کنید. طبیعی است که کاربر مشتاق است که از بیشترین طول عمر مفید باتری ها سود جوید و به این لحاظ باید از خصوصیات و نقاط قوت و ضعف آن ها آگاه باشد.
اصولاً سنجش عمر مفید باتری از دو طریق قابل بررسی است که هر کدام، به ویژگی های متفاوتی از آن مربوط می شوند:
عمر چرخه ای که بر حسب تعداد سیکل های صورت پذیرفته تا یک عمق تخلیۀ خاص از باتری سنجیده می شود.
ماندگاری با طول عمر کلی که معرف تعداد سال هایی است که در صورت شارژ منظم و به موقع و به شرط عدم استفاده، باتری حالت بهره وری خود را حفظ می نماید.
رعایت نکات ایمنی در باتری ها
در هنگام انتخاب باتری های سیستم های خورشیدی باید به مسائل ایمنی آن ها هم توجه نمود. به استثنای باتری های ژله ای، همه ی باتری های سرب اسیدی، مقداری گاز هیدروژن از خود متصاعد می کنند که آن را باید به طریقی تهویه نمود. همان طوری که اشاره شد، باتری ها بسیار سنگین بوده و به این لحاظ در هنگام بلند کردن و جابه جائی آنها باید نهایت دقت را معمول داشت و بالاخره به خاطر ماهیت اسیدی شدیدی که این گونه باتری ها از آن بهره می برند، در هنگام کار با آنها باید از لباس کارها و پوشش های مناسبی سود جسته و حتماً یک کیت تمیز کنندۀ شیمیایی مناسب را از قبل در دسترس قرار داد.