محاسبه تعداد باتری مناسب نیروگاه خورشیدی

کار باتری ها فقط ذخیره انرژی است. باتری ها انرژی اضافی تولید شده را ذخیره می نمایند و تأمین انرژی در کوتاه مدت را تضمین می کنند. برای سیستم های خورشیدی مستقل، وجود باتری ها یک ضرورت محسوب می شود. باتری ها به طور مستقیم به اینورترها متصل می گردند. آنها برق مستقیم DC را به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند و این انرژی را در درون خود ذخیره می نمایند. در واقع تعداد باتری هایی که برای راه اندازی یک سیستم خورشیدی نیاز دارید؛ بیشتر به اندازه نیروگاه خورشیدی بستگی دارد.

محاسبه تعداد باتری مناسب نیروگاه خورشیدی

تعداد باتری های مورد نیاز سیستم خورشیدی را می‌ توان با در نظر گرفتن چندین عامل تعیین نمود. در وهله اول انتخاب تعداد باتری مناسب نیروگاه خورشیدی به ظرفیت تولید انرژی سیستم خورشیدی و میزان انرژی مورد نیازتان بستگی دارد.

میزان برق مصرفی وسایل برقی بر حسب واحد وات یا کیلو وات بیان می شود و ما می‌توانیم زمان استفاده از آنها را برحسب ساعت تعیین نماییم. به همین دلیل مصرف انرژی یک دستگاه بر حسب وات ساعت برابر است با

توان اسمی برحسب وات x زمان برحسب ساعت

از این رو برای تبدیل آن به یک واحد تجاری برق که برحسب کیلو وات ساعت (۱ واحد مصرف برق) است؛ باید آن را بر ۱۰۰۰ تقسیم کنید. پس انرژی برحسب کیلو وات ساعت برابر است با

(توان اسمی برحسب وات × زمان برحسب ساعت) / ۱۰۰۰

حال برای تخمین کل انرژی مصرفی خود باید میزان برق مصرفی توسط هر یک از دستگاه های خانگی را براساس تعداد ساعات استفاده از آنها به دست بیاورید و آنها را تک تک با هم جمع نمایید. اگر همین کار را برای تمام روزهای یک ماه تکرار کنید؛ می توانید کل انرژی مصرفی یک ماه خود را تعیین نمایید. اگر این کار را چند ماه متوالی به همین شکل دنبال کنید؛ می توانید میانگین مصرف ماهانه انرژی مورد نیاز خود را به دست آورید.

حتی می توانید میانگین مصرف روزانه خود را نیز محاسبه کنید. اما اگر مصرف انرژی روزانه شما کم و بیش یکسان است؛ می توانید آن را در ۳۰ (یا تعداد روزهای ماه) ضرب کنید تا مصرف ماهانه شما به دست بیاید.

با دانستن میزان مصرف ماهانه خود می توانید تخمین بزنید که برای تامین انرژی محل خود به پنل های خورشیدی با چه اندازه ای نیاز دارید. اما باید توجه داشته باشید که در طول سال، شرایط آب و هوایی متفاوت است. همه ما می دانیم که آب و هوا تأثیر زیادی در تولید انرژی خورشیدی دارد. به همین دلیل باید به تقاضای انرژی سالانه خود در طول یک سال نیز واقف باشید.

در این صورت می توانید تخمین بزنید در روزهایی که تولید برق خورشیدی کم است؛ به چه مقدار انرژی نیاز دارید. بدین ترتیب به راحتی می توانید تعیین کنید که به چند باتری نیاز دارید.

یک برآورد کلی

برخی از وسایل برقی یک خانه برای کارکردن به برق بسیار کم نیاز دارند؛ در حالی که برخی دیگر دارای توان اسمی بالا هستند. تلویزیون، پنکه، کامپیوتر، شارژر وسایل الکترونیکی قابل شارژ و حتی یخچال جزء وسایل کم مصرف هستند (کمتر یا مساوی ۰.۳ کیلو وات). برخی از وسایل با توان اسمی بالا نیز عبارتند از: آبگرمکن (۲ تا ۳ کیلو وات)، اتو برقی (۱.۲ تا ۱.۵ کیلو وات)، تهویه مطبوع (بیشتر از ۲ کیلو وات)، مایکروفر (حدود یک کیلو وات) و مخلوط کن چند کاره (حدود یک کیلو وات).

مصرف کلی برق لامپ ها، فن ها، تلویزیون، کامپیوتر و شارژرها از ۱ تا ۱.۵ کیلو وات تجاوز نمی کند. یخچال با وجود اینکه دارای توان اسمی پایینی است؛ اما تقریباً در تمام طول روز به صورت متناوب کار می کند. به همین دلیل بخش زیادی از انرژی مورد نیاز خانه را مصرف می کند.

به طور کلی دستگاه های پرمصرف مانند آبگرمکن‌ها با انرژی خورشیدی کار نمی‌کنند (یا بهتر است بگوییم مردم ترجیح می دهند آنها را به پنل‌های خورشیدی وصل نکنند؛ هر چند همه چیز به انتخاب فرد بستگی دارد). اما اگر می‌خواهید برق مورد نیاز آنها را با پنل‌ های خورشیدی تامین کنید؛ به پنل‌های بیشتری نیاز دارید تا بتوانید انرژی مورد نیاز دستگاه های با توان اسمی بالا را تامین نمایید.

محاسبه تعداد پنل های خورشیدی مورد نیاز

حال که می دانید چگونه باید مصرف انرژی محل خود را محاسبه کنید؛ وقت آن رسیده که با میزان میانگین انرژی تولیدی هر پنل آشنا شوید. این امر تا حد زیادی به کشور (شرایط آب و هوایی محل سکونت) شما بستگی دارد. میانگین برق تولیدی یک پنل از ۸۰ کیلو وات ساعت تا ۱۵۰ کیلو وات ساعت در یک ماه متغیر است. اگر پنل خورشیدی شما در طول سال تقریباً به طور یکسان نور خورشید را دریافت می کند؛ می توانید با خیال راحت فرض کنید که به طور میانگین در یک ماه حدود ۱۱۵ کیلو وات ساعت برق تولید می نماید.

در کشورهایی که دارای آب و هوای سرد هستند؛ میانگین برق ماهانه تولیدی یک پنل خورشیدی بیشتر یا کمتر از ۱۰۰ کیلو وات ساعت فرض می شود. به همین دلیل در هنگام نصب پنل های خورشیدی باید بدانید که یک پنل خورشیدی چقدر می تواند در محل زندگی شما برق تولید کند. می توانید با یک جستجوی ساده در گوگل و ذکر نام کشور یا ایالت خود این رقم را به دست آورید.

تعیین اندازه باتری مناسب برای سیستم تان به گونه ای که نیاز روزانه شما به انرژی را تامین کند، نیز بسیار مهم است. اگر باتری های کم حجم تهیه کنید؛ یک منبع تغذیه مستمر و ثابت نخواهید داشت، زیرا آنها نمی توانند کل تقاضای شما را برآورده کنند. در این صورت برای تامین انرژی خانه خود به پشتیبان های دیگری نیاز پیدا می کنید.

در ضمن اگر باتری های زیادی نصب کنید؛ از نظر مالی تحت فشار قرار می گیرید و هزینه زیادی به شما تحمیل می شود. از طرفی هر چه تعداد دستگاه های یک سیستم بیشتر باشد؛ سیستم پیچیده تر شده و نگهداری آن سخت تر می گردد. اما باید توجه داشته باشید که وجود باتری با ظرفیت مناسب برای یک سیستم خارج از شبکه الزامی است.

به همین دلیل باید با یک محاسبه دقیق، تعداد باتری های مورد نیاز خود را تعیین کنید.

نحوه محاسبه تعداد باتری های مورد نیاز برای پوشش مصرف ماهانه

اندازه گیری خورشیدی که بیشتر تحت عنوان بانک اندازه گیری باتری شناخته می شود؛ می تواند تعداد باتری های مورد نیاز برای پوشش مصرف انرژی ماهانه شما را محاسبه کند. برای اندازه گیری دقیق تعداد باتری های مورد نیاز سیستم خود، در وهله اول باید میزان مصرف برق روزانه و نوع باتری را در نظر بگیرید.

• سیستم متصل به شبکه

یک سیستم خورشیدی متصل به شبکه بهتر است به منبع باتری متصل باشد. در این حالت اگر ذخیره باتری داشته باشید؛ سیستم خورشیدی می تواند تحت هر شرایطی انرژی مورد نیاز شما را تامین کند. برای محاسبه تعداد باتری های مورد نیاز برای پوشش مصرف انرژی خود باید میزان استفاده از انرژیتان را به صورت روزانه تعیین کنید. در ادامه خواهیم گفت که چگونه می توانید اندازه سیستم خورشیدی خود را با جزئیات تعیین نمایید.

• سیستم خارج از شبکه

اگر سیستم خورشیدی شما خارج از شبکه یا مستقل است؛ باتری ها بخشی جدایی ناپذیری از آن هستند. در سیستم‌ های خارج از شبکه، شما تنها زمانی که پنل‌ های خورشیدی فعال نیستند، از انرژی باتری استفاده می کنید. به همین دلیل وجود باتری ها در این سیستم ها ضروری است. در این صورت برای اینکه بتوانید به صورت بی وقفه از منبع تغذیه استفاده کنید؛ باید اندازه باتری مناسب برای سیستم خورشیدی خود را بدانید.

اگر با شرایط و نحوه عملکرد یک سیستم خورشیدی آشنا نیستید؛ ممکن است انجام محاسبات برای تعیین اندازه مناسب باتری برای شما سخت باشد. اما صبر کنید برای تعیین اندازه باتری مورد نیاز یک سیستم خورشیدی چند مرحله ساده وجود دارد. با دنبال کردن این مراحل می توانید اندازه بانک باتری خود را بدون مشکل تعیین کنید.

تعیین میزان مصرف برحسب کیلو وات

بدیهی است زمانی که قصد نصب باتری را دارید؛ باید در ابتدا میزان مصرف انرژی خود را محاسبه کنید. بدین منظور باید اندازه آرایه خورشیدی، یعنی میانگین مصرف ماهانه برحسب کیلو وات ساعت (kW-h) را تعیین کنید.

حداکثر و حداقل تعداد ساعات تابش خورشید

برای اندازه گیری صحیح بانک باتری، باید این کار را با توجه به زمانیکه پنل‌های شما کمترین میزان نور خورشید را دریافت می‌کنند، انجام دهید. در این صورت می توانید مطمئن باشید که در طول سال انرژی مورد نیاز خود را دریافت می کنید.

در ضمن باید ساعات اوج تابش خورشید در محل زندگی خود را پیگیری کنید. شدت و همچنین ساعات اوج تابش خورشید عمدتاً بسته به محل متفاوت است. به همین دلیل باید بدانید پنل های شما چه مدت در روز بیشترین نور خورشید را دریافت می کنند.

اندازه گیری کامل بانک باتری

به محض مشخص کردن میزان مصرف روزانه برحسب کیلو وات ساعت و ساعات اوج تابش خورشید می توانید تعداد باتری های مورد نیاز خود را محاسبه کنید. یک باتری استاندارد ظرفیتی در حدود ۶۰۰ تا ۸۰۰ آمپر ساعت دارد. بانک ‌های باتری بسته به اندازه برای سیستم های ۱۲، ۲۴ یا ۴۸ ولت استفاده می‌شوند.

در باتری های سربی اسیدی، برای به دست آوردن ۲۴ کیلو وات ساعت انرژی باید از یک باتری ۲۰۰۰ آمپر ساعتی در ۱۲ ولت یا باتری ۱۰۰۰ آمپر ساعتی در ۲۴ ولت یا باتری ۵۰۰ آمپر ساعتی در ۴۸ ولت استفاده شود.

در باتری های لیتیومی یونی، برای به دست آوردن ۱۲.۶ کیلو وات ساعت انرژی باید از یک باتری ۱۰۵۰ آمپر ساعتی در ۱۲ ولت، ۵۲۵ آمپری در ۲۴ ولت و ۲۶۲.۵ آمپر ساعتی در ۴۸ ولت استفاده گردد.

سوالات متداول درباره تعداد مورد نیاز باتری برای یک سیستم خورشیدی

برای سیستم هایی با توان وات متفاوت به باتری هایی با ظرفیت های مختلف نیاز داریم. حال ممکن است این سوال به ذهن شما خطور کند که چگونه باید یک بانک باتری را برای یک توان خروجی خاص برآورد کنیم؟ در ادامه پاسخ این سوال را مورد بررسی قرار می دهیم.

تعداد باتری های مورد نیاز برای یک سیستم خورشیدی ۱۰ کیلو واتی

یک سیستم خورشیدی ۱۰ کیلو واتی یک منبع انرژی عظیم و احتمالاً بزرگترین سیستم خورشیدی خانگی ممکن است. در این مورد به یک سیستم ثابت ۶۰۰ آمپر ساعتی در ۴۸ ولت نیاز داریم. بدین منظور به ۱۶ باتری ۱۲ ولتی نیاز خواهیم داشت. هر مجموعه از ۴ باتری به صورت سری به هم متصل می شوند و ما به ۴ مجموعه از اینها نیاز داریم که باید آنها را به صورت موازی به هم متصل کنیم تا ۶۰۰ آمپر ساعت در ۴۸ ولت مورد نیاز را به دست آوریم.

تعداد باتری های مورد نیاز برای یک سیستم خورشیدی ۵ کیلو واتی

یک سیستم معمولی ۵ کیلو واتی به یک باتری ۵۰۰ آمپر ساعتی ۱۲ ولتی نیاز دارد. اگر می خواهید از دو باتری استفاده کنید؛ می توانید از باتری های ۲۱۰ آمپر ساعتی ۱۲ ولتی برای سیستم خود استفاده کنید که می توانند به طور متوسط ۴۰ دقیقه سیستم شما را تغذیه کنند. اما برای راه اندازی سیستم تا ۱ ساعت، به باتری ۷۵۰ آمپر ساعتی ۱۲ ولتی نیاز خواهید داشت.

برای ساعات طولانی، یک باتری ۲۵۰۰ آمپر ساعتی می تواند نیاز یک سیستم ۵ کیلو وات ساعتی را تا ۴ ساعت تامین کند.

تعداد باتری های مورد نیاز برای یک سیستم خورشیدی ۴ کیلو واتی

برای یک سیستم ۴ کیلو وات ساعتی، احتمالاً به باتری ۴۸ ولتی نیاز دارید. در این صورت می توانید ۴ باتری ۱۲ ولتی را به صورت سری به هم متصل کنید. اگر به ۱۲ یا ۲۴ ولت نیاز داشته باشید؛ می توانید تعداد باتری ها را کاهش دهید.

تعداد باتری های مورد نیاز برای یک سیستم خورشیدی ۲ کیلو واتی

در ولتاژ 12 ولت، اگر سیستم شما 1200 وات بار داشته باشد؛ انرژی 200 آمپر ساعتی 2.4 کیلو وات ساعتی توسط باتری تولید می شود. این انرژی می تواند برق مورد نیاز وسایل برقی شما را برای یک ساعت تامین کند. اگر ورودی اینورتر سیستم تان 12 ولت باشد؛ برای تحمل بارهای وارده به دستگاه های الکترونیکی به دو یا چند باتری متصل موازی نیاز دارید.

در صورتیکه باتری‌ های سیستم شما با ولتاژ 24 ولت کار می کنند؛ به دو باتری 12 ولتی با ولتاژ DC ورودی 12 ولت نیاز دارید یا می‌توانید از دو مجموعه متشکل از 4 باتری استفاده کنید.

فرمول ساده برای محاسبه تعداد باتری مورد نیاز به این صورت است: (ساعت مورد نیاز× وات = آمپر باتری).

دانستن ظرفیت آمپر باتری، محاسبه اندازه باتری را آسان می کند.

عوامل موثر بر اندازه گیری سیستم خورشیدی

راندمان یک سیستم انرژی خورشیدی به چند عامل دینامیکی بستگی دارد. این اصل در مورد اندازه گیری سیستم خورشیدی یا برآورد بانک باتری نیز صدق می کند.

۱- حداکثر و حداقل ولتاژ سیستم

سلول های خورشیدی یک محدوده ولتاژ خاص دارند که در آن عملیاتی می شوند. به طور کلی آنها باید در ولتاژهای ۲ تا ۲.۲۵ ولت کار کنند تا به طور کامل شارژ شوند. حداکثر و حداقل ولتاژ سیستم در باتری های مختلف متفاوت است. در باتری های اسیدی سربی، این محدوده ولتاژ در حدود ۹۶ تا ۱۲۸ ولت است. به همین دلیل ما باید باتری هایی را انتخاب کنیم که با حداکثر و حداقل ولتاژ سیستم خورشیدی مطابقت داشته باشند.

۲- ضریب تصحیح

ظرفیت باتری با دما تغییر می کند و شما باید این عامل را در هنگام برآورد بانک باتری در نظر داشته باشید. باتری ها با گذشت زمان نیز کهنه می شوند؛ به همین دلیل باید ۲۵ درصد حاشیه برای این عامل در نظر بگیرید. این عوامل در مجموع ضرایب تصحیح نامیده می شوند. در ضمن در حین ارزیابی سیستم خورشیدی خود باید عوامل کاهش حد مجاز را نیز در نظر بگیرید.

۳- زمان وظیفه

۴- عوامل فصلی

عملکرد پنل های خورشیدی بسته به فصل متفاوت است. زیرا میزان و شدت تابش نور خورشید در فصول سال متغیر است. به همین دلیل ما در زمان‌ های خاصی از سال، بیش از هر زمان دیگری به باتری ها نیاز داریم و باید ظرفیت باتری‌ ها را با توجه به آن زمان ها اندازه‌گیری کنیم.

۵- دمای محیط

ظرفیت باتری و عملکرد آن به شدت با دما تغییر می کند. برخی از باتری ها نیز با دماهای شدید سازگار نیستند (باتری های نیکل کادمیوم در وهله اول به دلیل مقاوم بودن خود در برابر دما معروف هستند). بیشتر باتری های خورشیدی در دمای معینی کارآمد هستند.

۶- هزینه

باتری ‌های خورشیدی در رنج‌ های قیمتی متفاوتی عرضه می‌ شوند؛ به همین دلیل باید نوعی از باتری را انتخاب کنید که با بودجه شما سازگار است. قبل از برآورد بانک باتری باید بودجه خود را تعیین کنید و براساس آن بهترین باتری را انتخاب نمایید.

عوامل مهم برای در نظر گرفتن ترکیب باتری های خورشیدی

یک باتری نمی‌تواند به تنهایی نیازهای یک سیستم کاربردی یا سیستم PV خانگی کامل را تامین کند. به همین دلیل کاربر باید چندین باتری را به هم وصل نماید. در حین اتصال چندین باتری می توانیم آنها را به صورت سری یا موازی به هم وصل نماییم.

برای کسب ولتاژهای بالاتر می توان باتری ها را به صورت سری به هم ارتباط داد. برای بالا بردن ظرفیت، باتری ها را باید به صورت موازی به یکدیگر متصل کرد.

در اتصال سری باید سر مثبت یک باتری به سر منفی دیگری متصل شود و به همین ترتیب. در یک اتصال موازی باید تمام انتهای مثبت باتری ها را به هم و تمام انتهای منفی باتری ها را به هم وصل کنید. در اتصال سری، ولتاژ مجموعه باتری ها افزایش می یابد.

در اتصالات موازی، آمپراژ مجموعه باتری ها افزایش می یابد. بنابراین قبل از برقراری اتصال، باید به نیازهای خود واقف باشید. در ضمن می توان ولتاژ و آمپر مورد نیاز را با ترکیب این دو روش به دست آورد. کاربران بیشتر خواستار اتصال موازی هستند؛ زیرا نیاز به ولتاژ بالا چندان معمول نیست. بیشتر اوقات آمپراژ بالا در سیستم های خانگی مورد نیاز است.

هنگام اتصال موازی باتری ها حتما به این نکته توجه داشته باشید که اگر از قطب مثبت باتری اول مجموعۀ باتری ها، یک کابل نهایی را خارج می کنید، کابل منفی را به قطب منفی آخرین باتری وصل کنید. با رعایت این نکته، انرژی دریافت شده از باتری ها و همچنین انرژی داده شده به آن ها در هنگام شارژ، به صورت یکنواخت و متعادل بین آن ها تقسیم می شود.

در صورت عدم رعایت این اصل، یعنی به شرط اتصال کابل های خروجی نهایی به قطب های مثبت و منفی باتری اول، با اتصال کابل مزبور به کنترل کننده و اینورتر، در هنگام مصرف باتری اول زودتر و سریع تر از بقیه تخلیه می شود، ضمن اینکه در هنگام شارژ آن ها توسط سلول خورشیدی، باتری که بیشترین میزان شارژ را دریافت می کند، باز هم همان باتری اول است. با توجه به آنکه این نحوۀ غلط اتصال دهی، موجب بر هم خوردن تعادل و عدم هم زمانی در به پایان رسیدن انرژی باتری های مختلف می شود، عمر آن ها نیز کاهش می یابد.

چرا هنگام محاسبه تعداد باتری، وجود باتری پشتیبان ضروری است؟

در هنگام برآورد سیستم خورشیدی باید عامل باتری پشتیبان را نیز در نظر داشته باشید. یک سیستم خورشیدی بدون باتری پشتیبان هرگز خودکفا نمی شود؛ زیرا سیستم ‌های خارج از شبکه در شب عملا غیرفعال می شوند و خانه شما بدون منبع تغذیه پشتیبان در تاریکی فرو خواهد رفت.

در ضمن در سیستم های متصل به شبکه یا هیبریدی، شبکه برق گاهی اوقات ممکن است قطع شود. در مواقع خاموشی، ذخیره انرژی پشتیبان می تواند برق خانه شما را تامین کند. به همین دلیل وجود باتری پشتیبان در انواع سیستم های خورشیدی بسیار مهم است. پس توجه داشته باشید که بانک باتری باید بتواند در مواقع ضروری، توان پشتیبانی مورد نیاز را تامین کند. از این رو باید باتری ها براساس این عامل انتخاب شوند.

نکات راه اندازی باتری خورشیدی

انواع مختلفی از باتری ‌های خورشیدی برای اهداف مختلف موجود هستند. هر چند معیارهای گوناگونی برای تصمیم گیری در این زمینه وجود دارند؛ اما ما در ادامه سعی می کنیم در مورد کاربردی ترین معیارها صحبت کنیم:

1. برخی از باتری ها توان اسمی بالایی دارند. اگر می خواهید از بسیاری از وسایل برقی خود به طور همزمان استفاده کنید (که به برق بیشتری نیاز دارند)؛ بایستی از این باتری ها استفاده نمایید.
2. باتری‌ هایی که دارای توان اسمی لحظه‌ای بالا هستند؛ نیاز شما را برای تامین انرژی یک دستگاه پر مصرف دیگر نیز برآورده می کنند.
3. اگر نیازهای انرژی شما در بلند مدت افزایش می یابد؛ باید به دنبال باتری های با ظرفیت بالا باشید که خانه شما را برای مدت طولانی روشن نگه می دارند.
4. یک باتری با راندمان شارژ و دشارژ بالاتر به شما کمک می کند تا از هر کیلووات ساعت انرژی خورشیدی خود حداکثر استفاده را ببرید.
5. اگر به دنبال باتری هایی هستید که به فضای کمتری نیاز دارند اما قابلیت ذخیره سازی آنها عالی است؛ باتری های خورشیدی لیتیوم یون نیکل منگنز کبالت (NMC) برای شما مناسب هستند.
6. اگر طول عمر باتری برایتان اولویت است؛ باید از باتری های لیتیوم آهن فسفات استفاده کنید.

نحوه انتخاب بهترین باتری خورشیدی موجود در بازار

۱- توان اسمی

توان اسمی باتری به شما می گوید که یک باتری چه مقدار انرژی را می تواند در آن واحد تامین کند. بنابراین با توجه به این عامل می‌توانید بفهمید که کدام وسایل برقی خانه شما می توانند به صورت همزمان توسط باتری به کار بیفتند. باتری های خورشیدی به طور کلی دارای دو توان اسمی هستند.

اولی به ما می گوید که یک باتری چه مقدار انرژی را می تواند در آن واحد تامین کند. دیگری توان اسمی لحظه ای نام دارد که عنوان می کند که باتری در یک انفجار کوتاه مدت چه مقدار برق ارائه می دهد. برخی از وسایل برقی برای راه اندازی نیاز به توان انفجاری زیادی نیاز دارند؛ اما بعد از به راه افتادن به توان زیادی محتاج نیستند. برای بهره گیری از این دستگاه ها باید مطمئن شوید که باتری شما دارای توان اسمی لحظه ای بالایی است.

۲- ظرفیت باتری

ظرفیت باتری در واقع همان اندازه باتری است و تعیین می کند که یک باتری چقدر انرژی می تواند در خود ذخیره کند. هرچه قابلیت ذخیره سازی باتری بیشتر باشد؛ مدت زمان بیشتری می توانید از آن استفاده کنید. ظرفیت باتری برحسب کیلو وات ساعت بیان می شود. در ضمن هر چه تعداد وسایل برقی کمتری به یک باتری متصل باشد؛ زمان بیشتری کار می کند.

به همین دلیل اگر شما قصد دارید تنها چند وسیله برقی کم مصرف را به کار بیاندازید (یا پشتیبان گیری کنید)؛ باتری های کوچکتر برایتان مناسب هستند. وقتی ظرفیت ذخیره سازی باتری را مورد بررسی قرار می دهید؛ باید به خاطر داشته باشید که مدت زمان عملکرد باتری بستگی به میزان انرژی تغذیه شده و میزان انرژی قابل مصرف آن دارد.

۳- راندمان شارژ و دشارژ

باتری ها مانند سیستم های دیگر نمی توانند هر واحد انرژی که تغذیه کرده اند را پس بدهند. در فرآیند تبدیل برق DC به برق AC همواره اتلاف انرژی وجود دارد. به همین دلیل در حین استفاده از باتری همیشه بخشی از کیلو وات ساعت انرژی ذخیره شده در باتری تلف می گردد.

راندمان شارژ و دشارژ بالاتر به معنی اتلاف کمتر انرژی است. هر چند اتلاف انرژی اجتناب ناپذیر است؛ اما با این وجود می توانید با انتخاب باتری مناسب، اتلاف را به حداقل برسانید.

۴- طول عمر

طول عمر باتری به دو عامل بستگی دارد: توان و سیکل عملیاتی. توان عملیاتی تخمین می زند که کاربر در طول عمر باتری تا چه اندازه می تواند از آن انرژی برق بگیرد. سیکل ها نیز به تعداد دفعاتی اشاره دارند که می توان باتری را به طور کامل شارژ یا دشارژ کرد.

اگر تعداد سیکل های تضمین شده را بر تعداد روزهای یک سال تقسیم کنید؛ می توانید تعداد سال هایی که می توانید انتظار داشته باشید یک باتری برای شما کار کند را به دست بیاورید. به عنوان مثال ۴۰۰ سیکل تضمینی به معنای ۱۱ سال کارکرد تضمینی باتری است.

۵- اجزای شیمیایی

باتری ها از اجزای شیمیایی مختلفی تشکیل می شوند که انرژی نور خورشید را برای ذخیره در باتری، به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند. در باتری های مختلف اجزای گوناگونی ممکن است وجود داشته باشند. برخی از این اجزا تا حدی ایمن تر از دیگران هستند و برخی تراکم انرژی بیشتری نسبت به دیگران دارند.

انواع مختلفی از باتری ها در قالب اجزای لیتیومی یونی و سربی اسیدی وجود دارند. در ضمن باتری های لیتیومی یونی در دو نوع پرتراکم و کم تراکم از نظر انرژی موجود هستند. باتری های جریانی وانادیوم نیز در بازار یافت می شوند. قیمت باتری نیز تا حد زیادی به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

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.

تعریف پارامترهای  DOD و SOC در باتری

DOD: عمق دشارژ باتری (سطحی از انرژی دشارژ شده باتری)

SOC: حالت شارژ باتری، یا در واقع این پارامتر میزان نسبی انرژی موجود در باتری را به نسبت ظرفیت باتری نشان می دهد.

%SOC = 100% – DOD

کاهش DOD —————–> افزایش SOC —————–> طول عمر بیشتر باتری

مهمترین مزیت باتری ژله ای آن است که مطلقاً به هیچ نگهداری و مراقبت خاصی نیاز ندارند و بطور کامل آب بندی و یکپارچه بوده در حین کار، هیچ گاز هیدروژنی را از خود متصاعد نمی کنند.

در صورتی که پروژه خورشیدی موردنظر با یک باتری ۵۰ آمپر ساعت یا کمتر همخوانی داشته باشد، باتری های ژله ای، جایگزین های بسیار مناسبی برای باتری های سنگین و صنعتی هستند.

می توان از باتری های سرب اسید تر Deep Cycle هم در سیستم خورشیدی استفاده کرد اما استفاده از این باتری ها به علت نیاز دائم به تعمیر و نگهداری و آزاد کردن گازهای سمی در هنگام شارژ کامل توصیه نمی شود.

عمر چرخه ای باتری ها

در واقع هر بار که از بارهای الکتریکی ذخیره شده در یک باتری استفاده کرده و آن را تخلیه و مجدد پر می کنید، باتری را با یک سیکل یا چرخۀ آن مواجه می سازید. در این صورت و با گذشت تعدادی چرخه، ویژگی شیمیایی باتری با وضعیتی روبرو می شود که ادامۀ روال عادی و اولیه، غیر ممکن شده و این همان زمانی است که باتری نیاز به تعویض پیدا می کند.

به این ترتیب عمر چرخه ای، نشان دهندۀ تعداد سیکل ها یا چرخه های مفید و مؤثری است که قبل از تعویض باتری، مثمر ثمر واقع می شوند. این عمر به DOD یا عمق تخلیه بستگی داشته و در اکثر موارد، شرکت های سازنده، عمر چرخه ای را به صورت جدول یا نموداری که عمر باتری را بر حسب عمق تخلیه مشخص می سازد، در اختیار مصرف کننده قرار می دهند. در جدول زیر، برخی از اعداد و ارقامی که در ارتباط با عمر چرخه ای ممکن است با آنها مواجه شوید، داده شده اند.

عمر چرخه ای باتری

به طوری که در این جدول مشاهده می کنید، با کاهش عمق تخلیه، طول عمر مفید باتری افزایش می یابد. به این دلیل در موقع طراحی سیستم های برق خورشیدی بهتر است از یک مجموعه یا به اصطلاح بانک باتری با ظرفیت بیشتری سود جست تا باتری های مزبور در موارد نادری با عمق تخلیه های بالاتر، مواجه شوند. توصیه ای که افراد خبرۀ این کار می کنند این است که در موقع انتخاب ظرفیت باتری یا باتری ها بهتر است به طریقی عمل کرد که ظرفیت موجود طوری باشد که در سخت ترین شرایط، باتری ها هیچگاه با تخلیه ای فراتر از ۵۰٪ ظرفیت خود روبرو نگردند.

دومین مزیت گزینش باتری های با ظرفیت های بالاتر قابلیتی است که به ازای آن، سیستم قادر به ارائه توان های افزون تری است. برای مثال اگر در یک شرایط خاص با وضعیتی مواجه گردید که برای چند روز ناچار به مصرف برق بیشتری از آنچه که در طرح اصلی پیش بینی کرده بودید شوید، در این صورت با در نظر گرفتن اندکی ظرفیت بالاتر باتری ها، به هیچ وجه با مسئله ای بنام قطع برق روبه رو نخواهید شد.

نحوه محاسبه طول عمر مجموعه باتری سیستم های خورشیدی

پیشگویی تعداد دفعات تخلیۀ باتری ها غیر ممکن است زیرا هرگونه حدسی در این باره، به شرایط نگهداری آن ها و همچنین نحوۀ استفاده از کل سیستم در طول سال بستگی دارد. با این همه و با یک تقریب منطقی می توان دوام و طول عمر مفید باتری یا باتری های استفاده شده در یک سیستم را تخمین زد. این پیش بینی، کاربر را در راه تشخیص نوع و اندازۀ باتری های موردنیاز یاری می بخشد.

در اولین گام، فهرستی از انرژی های مصرفی موردنیاز روزانۀ سیستم خود تهیه کنید. در قدم بعدی، مسئلۀ عقب افتادگی را مدنظر قرار دهید. به طور مثال، هدف این است که برای مدت ۵ روز، انرژی موردنیاز، تأمین گردد. با ضرب کردن ۶۹۵ وات ساعت در ۵ روز، به این نتیجه می رسیم که سیستم باید به گونه ای طراحی گردد که قادر به ذخیره سازی ۳۴۷۵ وات ساعت انرژی باشد.

در عمل، به جای اینکه باتری ها را با وات ساعت ارزیابی کنند، توانائی آن ها را با آمپر ساعت می سنجند. برای تبدیل وات ساعت به آمپر ساعت کافی است تعداد وات ساعت ها را به ولتاژ باتری تقسیم نمود.

گر طرح موردنظر بر مبنای باتری یا باتری های ۱۲ ولتی پایه گذاری شده، برای به دست آوردن آمپر ساعت، کافی است عدد ۳۴۷۵ را به ۱۲ ولت تقسیم کنیم تا به رقم ۲۹۰ آمپر ساعت دست یابیم و در مثال دیگر اگر قرار است از اتصال سری دو باتری ۱۲ ولتی به هم استفاده کنیم و سیستم را بر مبنای ۲۴ ولت طراحی کنیم، با تقسیم رقم ۳۴۷۵ به ۲۴، به عدد ۱۴۵ آمپر ساعت خواهیم رسید. 

مجموعه یا بانک باتری سیستم های خورشیدی

چنانچه بخواهید سیستم موردنظر را با ولتاژ ۲۴ ولت تغذیه نمایید، باید دو باتری ۱۲ ولتی را با هم سری کنید. در این صورت دو باتری ۱۸۱/۲۵ آمپر ساعتی را به صورت متوالی به یکدیگر متصل نماییم.

در عمل بعید است که در بازار بتوانید یک باتری دقیقا ۲۵/ ۱۸۱ آمپر ساعتی را پیدا کنید، به این خاطر سعی می کنیم نزدیک ترین باتری را که حداقل ظرفیت آن ۲۵/ ۱۸۱ آمپر ساعت است، تهیه نماییم. یکی از نکاتی که در هنگام بررسی باتری ها باید مورد توجه قرار داد، وزن آن هاست. یک باتری ۱۲ ولتی با ظرفیت 200 آمپر، در حدود ۵۰ کیلوگرم وزن دارد.

در این صورت بدیهی است که جابه جا کردن یک چنین باتری سنگینی، کار خیلی ساده ای نخواهد بود. راه بهتر، تهیه کردن چند باتری کوچکتر و اتصال مناسب آن ها در جهت اخذ ظرفیت موردنظر است. تصمیم بر آن می شود که چهار باتری ۱۰۰ آمپر ساعت ۱۲ ولتی را خریداری کرده و با اتصال مناسب آن ها به یکدیگر، به یک مجموعه ی ۲۰۰ آمپر ساعت ۲۴ ولت دست یابیم.

در تدارک این مجموعۀ باتری، از چهار باتری ۱۰۰ آمپر ساعت ۱۲ ولت استفاده کرده و مطابق شکل زیر، هر جفت از آن ها را با هم سری کرده و سپس قطب های هر زوج سری شده را به صورت موازی به یکدیگر اتصال دهید.

اتصال سری باتری های خورشیدی

در هنگام طراحی سیستم مورد نظر، اگر هدف ایجاد یک سیستم ۱۲ ولتی باشد، برای دسترسی ظرفیت های بالاتر کافی است به تعداد لازم از باتری های ۱۲ ولتی را به صورت موازی به یکدیگر متصل ساخت و نیازی به سری کردن اولیه ی آنها وجود ندارد. چیدمانی از اتصال ۴ باتری ۱۰۰ آمپر ساعت ۱۲ ولت در شکل زیر مشاهده می گردد.

اتصال موازی باتری های خورشیدی