انتخاب صفحه

باتری ها نقش بسیار مهمی را در کنار پنل خورشیدی و در سیستم های برق خورشیدی بازی می کنند و به همین دلیل بخش اصلی هزینه ها را می توان به آن ها نسبت داد . در هر پکیج برق خورشیدی ، پنل خورشیدی وظیفه تولید انرژی الکتریکی را بر عهده دارد و از طرفی درصد بیشتری از طول روز به دلیل نبود نور خورشید ، پنل ها توان تولید انرژی الکتریکی را نداشته و در نتیجه باتری پنل خورشیدی ، انرژی را برای مصارف در این ساعات ذخیره سازی می کنند .

همچنین در روز هایی که هوا ابری است ، راندمان پنل ها به شدت کاهش می یابد و در اصل این باتری است که انرژی مصرفی را به سیستم اعمال می کند . برای طراحی چنین سیستم هایی نیاز است تا از باتری ها اضافی نیز در ساختار پکیج برق خورشیدی استفاده نمود .

در ادامه این مقاله قصد داریم به روش ها و نکات مهم در طراحی باتری سیستم برق خورشیدی بپردازیم که در این راه نیاز است تا ابتدا با انواع باتری های موجود و مورد استفاده در سیستم ها برق خورشیدی آشنا شوید و برای این کار می توانید به مقاله باتری پکیج برق خورشیدی از همین سایت مراجعه نمایید .

طراحی باتری پکیج برق خورشیدی

همانطور که در بالا نیز به آن اشاره شد ، هر سیستم برق خورشیدی ، شامل مجموعه ای از باتری ها می باشد که می توانند انرژی مورد نیاز سیستم در ساعاتی که پنل توان تولید انرژی از نور خورشیدی را ندارد ، به سیستم برقی اعمال نمایند . هر باتری دارای ظرفیت مشخص و نیز ولتاژ مشخصی می باشد که این دو پارامتر را می توان مهم ترین پارامتر های یک باتری در فرایند طراحی در نظر گرفت .

ظرفیت هر باتری به واحد آمپر ساعت ( Ah ) مشخص می شود که بیانگر میزان جریانی است که باتری می تواند در طول یک ساعت به بار اعمال نماید تا ظرفیت آن تمام شود . برای مثال در صورتی که از یک باتری 100 آمپر ساعت ، جریان 100 آمپر را دریافت نماییم ، انرژی ذخیره شده در باتری پس از گذشت یک ساعت تمام می شود و می بایست دوباره آن را شارژ نمود . در صورتی که جریان کشیده شده از باتری کاهش یابد ، انرژی ذخیره شده دیر تر تمام می شود . برای مثال اگر از همان باتری 100 آمپر ساعت جریانی معادل 50 آمپر کشیده شود ، باتری در حدود دو ساعت جریان دهی می کند . ناگفته نماند که این رابطه به صورتی خطی نبوده و اعداد با تقریب ذکر شده اند .

در هر سیستم برق خورشیدی چالش هایی در روند اندازه گیری ظرفیت باتری مورد نیاز وجود دارد که از مهم ترین آن ها می توان به نکات زیر اشاره نمود :
1 – عمر باتری های مورد استفاده
2 – قابلیت جریان دهی در روز های ابری
3 – شارژ مجدد باتری ها

عمر باتری ها پکیج برق خورشیدی

عمر باتری ها در یک سیستم برق خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است و به نوعی راندمان سیستم را مشخص می نماید . از مهم ترین پارامتر های عمر باتری می توان به نوع باتری و نیز روش استفاده از آن اشاره کرد که منظور از نوع باتری ، ساختار داخلی آن و برند تولید کننده آن می باشد . منظور از روش استفاده از آن نیز رعایت پارامتر مهمی به نام عمق دشارژ می باشد که برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه آن می توانید به مقاله عمق دشارژ باتری خورشیدی از همین سایت مراجعه نمایید .

باتری های از لحاظ ساختار داخلی دارای مدل های متنوعی می باشند که هر کدام از آن ها در کاربردی مشخص مورد استفاده قرار می گیرند . براثی مثال در سیستم برق خورشیدی ، به طور معمول از سه نوع باتری خشک  ( Seald Leed Acid ) ، لیتیوم ( Li-Ion ) و Gel ( باتری خورشیدی ) استفاده می شود که نوع اول عمر کمتری نسبت به نوع دیگر دارد اما قیمت آن بسیار پایین تر می باشد . برای افزایش طول عمر باتری های پنل خورشیدی ، به طور معمول از باتری های Gel استفاده می شود که این باتری ها از عمق دشارژ خوبی برخوردارند .

همچنین عمق دشارژ پارامتری مهم بوده که در باتری های خشک ، به طور معمول 60 درصد در نظر گرفته می شود تا باتری چیزی در حدود 2 تا 3 سال عمر مفید داشته باشد . برای مثال در صورتی که باتری معادل 100 آمپر ساعت نیاز داشته باشیم ، با رعایت عمق دشارژ 60 درصد ، به باتری با ظرفیت حدودا 170 آمپر ساعت نیاز می باشد .

قابلیت جریان دهی در روز های ابری

برخی از روز های سال ، هوا ابری بوده و پنل خورشیدی راندمان مناسبی در فرایند شارژ باتری ها را از خود نشان نمی دهد . برای این کار به طور معمول تعداد روز های متوالی که هوا ممکن است ابری باشد محاسبه شده و در ظرفیت باتری ها ضرب می گردد . برای مثال در صورتی که در پکیج برق خورشیدی به حداکثر 1000 آمپر ساعت باتری نیاز داشته باشیم و حاکثر سه روز متوالی هوا ابری باشد ، در بهترین حالت ظرفیت باتری 3 برابر یعنی 3000 آمپر ساعت در نظر گرفته می شود . اما این کار موجب افزایش هزینه ها می شود و بسیاری از طراحان این عدد را 2 یا 1.5 در نظر می گیرند .

شارژ باتری پنل خورشیدی

بسته به نوع باتری و شرکت سازنده آن ، ضریب جریان شارژ باتری مشخص می گردد که برای باتری های خشک ، این عدد در حدود 0.1 می باشد . برای محاسبه جریان شارژ باتری کافی است این ضریب را در ظرفیت باتری ضرب نماییم . برای مثال در یک باتری 100 آمپر ساعت ، به جریان شارژی معادل 10 آمپر نیاز است تا باتری در مدت زمان 10 ساعت شارژ گردد .

10 ساعت زمان زیادی بوده و پنل های خورشیدی که حداکثر توانایی جریان دهی 6 ساعت در روز را دارند ، نمی توانند باتری ها را شارژ نمایند . اما از طرفی این رو هم در نظر گرفتیم که باتری ها در زمان دشارژ ، تا حد مشخصی که همان عمق دشارژ می باشد تخلیه می شوند . بنابر این می توان شارژ سریع تر را از باتری ها انتظار داشت . باری مثال در صورت استفاده از یک پکیج باتری 500 آمپر ساعت و رعایت عمق دشارژ 60 درصد ، انرژی معادل 300 آمپر ساعت از باتری تخلیه می شود و با ضرب عدد 0.1 در 500 آمپر ساعت ، جریانی معادل 50 آمپر بدست می آید و از تقسیم عدد 300 بر 50 ، زمان مورد نیاز برای شارژ باتری 6 ساعت بدست می آید . برای کاهش این زمان می توانیم ظرفیت کل باتری ها را مجدد افزایش دهیم .

با توجه به مطالب گفته شده ، در ادامه قصد داریم به یک مثال از طراحی پکیج باتری یک سیستم برق خورشیدی بپردازیم . فرض کنید یک ویلا شامل تجهیزاتی الکتریکی زیر باشد :

1 – یخچال LG با مصرف انرژی 500kWh / Year
2 – در مجموع 100 وات مصرف روشنایی لامپ های LED
3 – تلوزیون LCD با توان مصرفی 145 وات
4 – تجهیزات جانبی تلوزیون در حدود 150 وات
5 – سایر تجهیزات الکتریکی 300 وات

همچنین برای انجام محاسبات لازم است تا بدانیم هر کدام از وسایل مورد نظر در طول روز چقدر انرژی مصرف می کندد که برای این کار لازم است تا میزان ساعت استفاده از آن ها را مشخص نماییم . برای این کار میزان ساعات مصرف تمامی آن ها حدود 8 ساعت در نظر گرفته می شود . لازم به ذکر است برای محاسبه انرژی مصرفی یخچال در روز ، کافی است تا میزان انرژی مصرفی آن در طول یک سال را بر عدد 365 تقسیم نمود . بنابر این مصرف انرژی هر کدام از وسایل فوق به صورت زیر می باشد :

1 – یخچال LG با مصرف انرژی 1400 وات ساعت در روز
2 – روشنایی در حدود 800 وات ساعت در روز
3 – تلوزیون LCD در حدود 1160 وات ساعت در روز
4 – تجهیزات جانبی تلوزیون 1200 وات ساعت در روز
5 – سایر تجهیزات الکتریکی 2400 وات ساعت در روز

بنابر این مجموع انرژی الکتریکی مصرفی در طول روز برابر 7000 وات ساعت یا همان 7 کیلو وات ساعت است که بخشی از آن را می توان از پنل و بخش دیگری را از باتری ها دریافت نمود اما برای اینکار نیاز به برسی دقیق عملکرد تجهیزات بوده ، بنابر این در این مثال تمام انرژی مصرفی را بر روی باتری در نظر می گیریم . حال با تقسیم کل انرژی مصرفی بر ولتاژ باتری میزان ظرفیت باتری نیز مشخص می شود که در این مثال ولتاژ باتری را 12 ولت در نظر می گیریم . ظرفیت محاسبه شده تقریبا برابر با 600 آمپر ساعت بوده که برای دستیابی به مقدار نهایی کافی است تا این عدد را بر 0.6 که همان عمق دشارژ مناسب برای باتری است تقسیم نماییم . حاصل این محاسبه چیزی در حدود 1000 آمپر ساعت است .

برای تهیه این ظرفیت می توان از 10 باتری 100 آمپر ساعت استفاده نمود و آن ها را به صورت موازی با یکدیگر قرار داد . همچنین همانطور که در قسمت قبلی نیز اشاره شد با ضرب عدد 0.1 در ظرفیت ، جریان مورد نیاز برای شارژ باتری نیز مشخص می شود که در اینجا عدد 0.1 در 1000 آمپر ساعت ضرب می شود زیرا این میزان از ظرفیت باتری مورد استفاده قرار می گیرد . بنابر این در این مثال نیاز به جریانی معادل 100 آمپر است که در این صورت 6 ساعت طول می کشد تا باتری ها شارژ شوند . با توجه به جریان 100 آمپر ، می بایست از کنترل شارژ 100 آمپر نیز استفاده گردد .

لازم به ذکر است که در هیچ نقطه از کشور متوسط ساعات جریان دهی پنل خورشیدی ، برابر 6 ساعت نبوده و در نتیجه باتری ها کامل شارژ نمی شوند . برای کاهش این ساعت و نیز افزایش قدرت جریان دهی در روز های ابری مکرر ، ظرفیت کل در عدد 1.5 ضرب می گردد که با این کار علاوه بر کاهش مدت زمان شارژ ، عمر باتری ها نیز افزایش می یابد .

در این صورت نیاز به 1500 آمپر ساعت ظرفیت باتری ،  شارژ کنترلر 150 آمپر شارژ 4 ساعت می باشد که می توان از 10 باتری 150 آمپر ساعت خشک استفاده نمود . برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه پکیج برق خورشیدی و تجهیزات مرتبط با آن ، می توانید به صفحه اصلی سایت سولار نیرو مراجعه نمایید . همچنین برای سفارش تجهیزات خورشیدی با تلفن های شرکت تماس حاصل فرمایید .