معرفة حجم بطاريات الطاقة الشمسية – كيف تحدد حجم بطارية الطاقة الشمسية المقرر استخدامها
تتضمن العديد من أنظمة الطاقة المتجددة (RE) البطاريات. يمكن استخدام البطاريات ذات الدورة العميقة في جميع أنواع الأنظمة بما في ذلك:
الألواح الكهروضوئية أو الشمسية
أنظمة طاقة الرياح باستخدام توربينات الرياح
المولدات الكهرومائية
أنظمة الطاقة المتجددة الهجينة
مصادر الطاقة الأخرى
البطاريات المستخدمة في أنظمة الطاقة المتجددة هي بطاريات ذات دورة عميقة. يمكن استخدام الطاقة المخزنة مباشرة لتشغيل أحمال التيار المستمر أو يمكن تشغيلها من خلال العاكس لتشغيل أحمال التيار المتردد. للتأكد من أن لديك سعة احتياطية كافية لتوفير الكهرباء التي تحتاجها (بدون تشغيل مولدات إضافية) ، استثمر الوقت في تحديد حجم بنك بطارية الدورة العميقة بشكل صحيح.
نظرًا للظروف المختلفة التي تؤثر على حجم بنك البطاريات ، فقد تكون هذه العملية واحدة من أكثر الحسابات صعوبة التي يتعين عليك إجراؤها عند التخطيط لنظام الطاقة المتجددة الخاص بك. لاحظ أنه في حين أن توسيع بنك بطارية الدورة العميقة أمر ممكن لاحقًا ، فمن الأفضل بكثير إذا كان بإمكانك تجنب ذلك عن طريق قضاء الوقت في تحديد حجم البنك بشكل صحيح من البداية (قد يعني هذا زيادة حجمه في البداية إذا كان من المتوقع أن يزداد استخدامك للكهرباء في السنوات القادمة).
قبل معالجة الحسابات ، ابدأ بتحديد بعض المعلومات الأساسية:
واط / ساعة من استهلاك الكهرباء في اليوم
عدد أيام الحكم الذاتي
حد عمق التفريغ
درجة الحرارة المحيطة في غرفة البطارية والبعض يطلق على هذي الغرفة بنك البطاريات
الاستخدام الكهربائي :-
أول شيء يجب أن تعرفه هو كمية الطاقة التي ستستهلكها يوميًا. يستحق الأمر الوقت الكافي لإجراء تقييم دقيق للأحمال (الأجهزة والإلكترونيات وما إلى ذلك) التي تخطط لاستخدامها ولأي مدة زمنية. تتبع هذه المعلومات في قائمة الأحمال ؛ ستشير إلى هذه القائمة غالبًا لتحديد حجم المكونات الأخرى أيضًا.
يجب التعبير عن حصيلتك النهائية بالواط / ساعة (Wh) في اليوم. إذا كنت تعرف كيلوواط / ساعة (kWh) في اليوم ، فقط اضرب هذا الرقم في 1000 لتحديد وات / ساعة في اليوم. (مثال: 1.2 كيلو واط في الساعة = 1200 واط في الساعة)
أيام الحكم الذاتي :-
بعد ذلك ، يجب عليك تحديد عدد أيام النسخ الاحتياطي للبطارية التي تريدها في متناول اليد. بمعنى آخر ، إذا كنت غير قادر على شحن بطاريات الدورة العميقة الخاصة بك بأي وسيلة ، وما زلت بحاجة إلى سحب الطاقة ، فيجب عليك توفير هذه السعة التخزينية الإضافية عن طريق زيادة حجم بنك البطارية الخاص بك.
بالنسبة للأنظمة التي تعمل بألواح شمسية (PV) ، تمثل أيام الاستقلالية عدد الأيام الملبدة بالغيوم على التوالي والتي قد تحدث والتي تنوي تخزين الطاقة فيها. استشر موقع ويب خاص بالطقس أو أخصائي أرصاد محلي أو حتى سكان المنطقة على المدى الطويل.
إذا استنتجت أنك بحاجة إلى أكثر من خمسة أيام من النسخ الاحتياطي للبطارية ، فقد ترغب في استكشاف مصادر متعددة لتوليد الكهرباء أو خيارات المولدات الاحتياطية (مثل المولدات التي تعمل بالوقود الأحفوري). إذا كان مصدر الكهرباء الأساسي لديك هو طاقة الرياح ، فحدد عدد الأيام التي تكون فيها الرياح قليلة أو معدومة. يمكن العثور على هذه المعلومات في البيانات التي جمعتها باستخدام مقياس شدة الريح لتسجيل البيانات. تعتبر أنظمة التوربينات الكهرومائية فريدة من نوعها لأنها تعمل عادة بشكل مستمر ، وبالتالي لا تتطلب تخزينًا مكثفًا. إذا كنت بصدد تحديد حجم بنك بطارية لاستخدامه مع مولد يعمل بالوقود عند الطلب ، فإن عدد أيام النسخ الاحتياطي سيمثل عدد الأيام التي ترغب في الذهاب إليها دون استخدام المولد.
عمق التفريغ :-
هناك عامل آخر يجب مراعاته وهو (DoD) المخطط له لبنك بطارية الدورة العميقة. يتم تصنيف بطاريات حمض الرصاص المغمورة (FLA) وبطاريات AGM المغلقة وبطاريات الجل المختومة من حيث دورات الشحن. تأخذ الدورة الواحدة البطارية من حالتها المشحونة بالكامل ، من خلال التفريغ (الاستخدام) ، ثم تعود إلى الشحن الكامل عن طريق إعادة الشحن.
عمق التفريغ هو حد سحب الطاقة الذي ستخضع له بطارية الدورة العميقة (أو بنك البطارية). يتم التعبير عن وزارة الدفاع كنسبة مئوية من إجمالي السعة. كلما زاد تفريغ البطارية ، قل عدد الدورات التي ستكون البطارية قادرة على إكمالها. وببساطة ، فإن التفريغ الأعمق يقصر من عمر البطارية.
يوصى بعدم تفريغ بطارية الرصاص الحمضية ذات الدورة العميقة مطلقًا بنسبة تقل عن 50٪ من سعتها ؛ ومع ذلك ، فإن العديد من مصنعي البطاريات يوصون حتى بأجهزة DoD الضحلة.
من ناحية أخرى ، إذا كنت تستخدم البطاريات فقط من حين لآخر ، كنظام نسخ احتياطي ، فيمكنك التعامل مع DoD بنسبة 50٪ أو ربما أكثر.
درجة حرارة :-
يتأثر عمر وسعة بطارية الدورة العميقة بدرجة الحرارة. على عكس الوحدات الكهروضوئية ، تعمل البطاريات بشكل أفضل في درجات الحرارة المعتدلة. في الواقع ، معيار درجة الحرارة لمعظم تصنيفات البطاريات هو 77 درجة فهرنهايت ، تميل درجات الحرارة الباردة إلى تقليل سعة البطارية بينما تميل درجات الحرارة المرتفعة إلى تقصير عمر البطارية. لهذا السبب ، غالبًا ما يجد الأشخاص في المناخات الباردة مكانًا للاحتفاظ ببطارياتهم في الداخل بدلاً من تركها عرضة لدرجات الحرارة الخارجية. يمكن تدمير بطاريات FLA في درجات حرارة شديدة البرودة. بينما يمكن أن تعمل البطاريات ذات الدورة العميقة محكمة الغلق في درجات حرارة شبه متجمدة ، إلا أن سعتها الاحتياطية ستنخفض بشكل كبير. حدد أدنى درجات الحرارة التي ستتعرض لها البطاريات وعامل ذلك في الحساب باستخدام جدول درجة الحرارة (أدناه).
جهد النظام :-
عند هذه النقطة ، ستكون قد حددت جهد النظام لديك. هذا عادة ما يكون 12 فولت أو 24 فولت أو 48 فولت.
العمليات الحسابية :-
بمجرد تحديد كل هذه المتغيرات ، حان الوقت لحساب حجم بنك البطارية! دعنا ننتقل إلى الخطوات أدناه ، باستخدام مثال النظام التالي:
حمولة نظام تبلغ 6000 واط / ساعة يوميًا
ثلاثة أيام من الحكم الذاتي (النسخ الاحتياطي) مطلوب
عمق التفريغ المخطط (DoD): 40٪
البطارية المحيطة متوسط درجة حرارة منخفضة 60 درجة فهرنهايت
نظام 48 فولت
| Step | Process | Example | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | تحديد إجمالي الاستخدام اليومي بالواط / ساعة (Wh) | 6,000 Wh/day | ||||||||||||||||
| 2 | تحديد أيام الحكم الذاتي (أيام احتياطية) ؛ اضرب Wh / day في هذا العامل. | 3 Days of Autonomy: 6,000 x 3 = 18,000 Wh | ||||||||||||||||
| 3 | تحديد عمق التفريغ (DoD) وتحويله إلى قيمة عشرية. قسّم نتيجة الخطوة 2 على هذه القيمة. | 40% DoD: 18,000 / 0.4 = 45,000 Wh | ||||||||||||||||
| 4 | بنك البطارية المعتدل لتأثير درجة الحرارة المحيطة. حدد المضاعف المقابل لأدنى متوسط درجة حرارة ستتعرض لها بطارياتك. اضرب الناتج من الخطوة 3 بهذا العامل. النتيجة هي الحد الأدنى لسعة Wh لبنك البطارية:
| 60°F = 1.11 45,000 x 1.11 = 49,950 Wh | ||||||||||||||||
| 5 | قسّم النتيجة من الخطوة 4 على جهد النظام. النتيجة هي الحد الأدنى لسعة أمبير ساعة (آه) لبنك البطارية الخاص بك. | 49,950 / 48 = 1,040 Ah |
اختيار بطاريات الدورة العميقة لتلبية سعة أمبير ساعة :-
الآن بعد أن عرفت سعة Amp-hour (Ah) التي ستمنحك التخزين الذي تحتاجه ، قد تحتاج إلى القليل من التوجيه في اختيار بطاريات دورة عميقة معينة. ضع في اعتبارك أنه من الأفضل الاحتفاظ بعدد سلاسل البطاريات المتوازية بثلاث أو أقل. إذا قمت بموازاة أكثر من ثلاث سلاسل من البطاريات ، فإنك تخاطر بتقصير عمر البطارية بسبب الشحن غير المتكافئ 1. لا يحتوي بنك بطارية الدورة العميقة المثالي على اتصالات متوازية ولكنه يتكون من بطارية واحدة أو أكثر متصلة بالسلسلة. على الرغم من أنه لا يجب تجنب التوصيلات المتوازية بأي ثمن ، إلا أن عددًا أقل من هذه الاتصالات يميل إلى تقليل فرصة حدوث مشكلات في الشحن بمرور الوقت.
عندما يتم توصيل البطاريات معًا في سلسلة ، يكون الجهد مضافًا. على سبيل المثال ، يمكنك وضع بطاريتين بجهد 12 فولت و 100 أمبير في سلسلة لبنك 24 فولت. ستظل قدرة هذا البنك 100 آه. عند توصيل البطاريات بالتوازي ، يظل الجهد ثابتًا وتكون السعة آه مضافة. في مثالنا مع بطاريات 12V ، 100 Ah ، سيؤدي توصيلها بالتوازي إلى نظام 12V بسعة 200 Ah.
يجب أن تلبي بطاريات الدورة العميقة التي تحددها كلاً من متطلبات جهد النظام وسعة آه التي حسبتها. في مثالنا على نظام 48 فولت ، حسبنا أننا نحتاج إلى 1040 هكتارًا لإنتاج 6000 وات في اليوم مع 3 أيام من التخزين. يمكن أن تلبي هذه الحاجة أكثر من تكوين واحد للبطاريات. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لديك أربع بطاريات 12 فولت في سلسلة ، كل منها بسعة 1040 أمبير في الساعة أو أكثر.
أو يمكنك استخدام ثماني بطاريات سلكية بجهد 12 فولت في سلسلتين متوازيتين حيث تبلغ سعة كل بطارية 520 أمبير في الساعة. أو يمكنك استخدام اثنتي عشرة بطارية 2 فولت على التوالي ، مرة أخرى بقدرات آه مناسبة. في أي حالة معينة ، قد تكون هناك حلول متعددة. ستكون اختياراتك محدودة بتوفر البطارية والميزانية.
بناء بنك البطارية: أمبير ، ثم فولت
لبناء البنك الذي تتعامل معه ، حاول أولاً تحديد بطارية دورة عميقة تم تصنيفها بالقرب من قدرة Ah التي حسبتها في الخطوة 5 أعلاه. تجاهل الجهد للحظة. إذا لم تتمكن من العثور على واحدة قريبة جدًا ، فابحث عن واحدة ذات سعة إما نصف أو ثلث رقم آه الذي تحتاجه. تمثل هذه الكسور عدد سلاسل سلاسل هذه البطاريات التي ستحتاجها ، بالتوازي ، لإكمال حسابك (1/2 = 2 سلاسل ، 1/3 = 3 سلاسل).
بمجرد العثور على بطارية مرشحة ، قسّم جهد النظام على جهد البطارية. سيعطيك هذا عدد هذه البطاريات التي ستحتاجها في كل سلسلة.
سيكون العدد الإجمالي للبطاريات الفردية التي ستحتاجها لإكمال بنك البطارية الخاص بك ناتجًا عن عدد السلاسل المطلوبة لتلبية متطلبات Ah الخاصة بك وعدد البطاريات لكل سلسلة اللازمة لتلبية متطلبات جهد النظام.
إجمالي # البطاريات في البنك = (# سلاسل السلسلة) X (# بطاريات لكل سلسلة)
يمكنك بعد ذلك مقارنة بنوك البطارية المرشحة بالسعر والحجم والتوافر. قد ترغب في التحدث مع الأشخاص الذين استخدموا هذه البطاريات ومعرفة ما كانت عليه تجاربهم ، ومقارنة الضمانات والميزات المعلن عنها ، وأخيراً شراء البطاريات التي تشعر أنها الأفضل بالنسبة لك.
في أي نظام للطاقة المتجددة يعتمد على البطارية ، تعد البطاريات ذات الدورة العميقة استثمارًا رئيسيًا للمكونات – وهي الثانية من حيث التكلفة فقط بعد الوحدات الكهروضوئية في معظم الحالات – وهي جزء مهم من النظام.
يعد التخطيط الدقيق واختيار بطارية الدورة العميقة أمرًا حيويًا لضمان أن بنك البطارية لديك يلبي احتياجاتك ويوفر عدة مئات أو آلاف دورات الشحن. خذ وقتك ، وقم بتشغيل الأرقام أكثر من مرة ، وسوف تتجنب أسوأ مخاطر تصميم نظام الطاقة المتجددة.
أنتهى … معرفة حجم بطاريات الطاقة الشمسية – كيف تحدد حجم بطارية الطاقة الشمسية المقرر استخدامها
