تعرَّف على أهم مواصفات البطاريات قبل شرائها

ملخص:

تقدم هذه المقالة شرحاً لأهم ما يتوجب إدراكه من مواصفات عند شراء المدخرات الكهربائية للأنظمة الكهروشمسية.

مقدمة:

لاريب أن أول ما يتم البحث عنه عند شراء المدخرات الكهربائية هو النوعية (ليثيوم، حمض رصاص، ……) ثم يأتي السؤال الأهم، هل تستحق المدخرات المختلفة فروق التكلفة فيما بينها؟ وكيف تتم المفاضلة بين بطاريتين لهما النوعية ذاتها؟

وللإجابة عن هذا السؤال ينبغي تحديد وفهم أهم مواصفات هذه المدخرات والمقارنة فيما بينها.

بارامترات المدخرات الكهربائية:

– السِّعَة (Storage capacity)

• تعبّر سعة البطارية عن مقدار الطاقة العظمى التي يمكن استجرارها منها بعد شحنها بشكل كامل.

• تقاس سعة البطارية بالأمبير الساعي ويرمز لها بالرمز (Ah) وفي بعض الأحيان يعبر عنها بواحدة الواط الساعي (Wh).

• تعتمد سعة البطارية بشكل كبير على عمر البطارية وعمق التفريغ والتيار المستجر ودرجة الحرارة حيث وعلى سبيل المثال عند نقصان درجة الحرارة تنقص سعة البطارية.

والشكل الآتي يوضح العلاقة بين سعة البطارية ودرجة الحرارة.

من الشكل السابق نلاحظ ما يلي:

• عند استجرار تيار كهربائي قيمته (0.1CA) أي 10% من قيمة السعة مقدرةً بـ (Ah) (على سبيل المثال 20أمبير بحالة بطارية 200 أمبير ساعي) عندها فإن السعة تبلغ 100% من قيمتها الاسمية عند درجة حرارة 25درجة مئوية، بينما تنقص السعة إلى 75% تقريباً عندما تنقص درجة الحرارة إلى -10 درجة مئوية.

• عند درجة حرارة 30 درجة مئوية على سبيل المثال فإن سعة البطارية تبلغ 105% من سعتها الاسمية عند تيار (0.1CA) بينما تبلغ هذه السعة حوالي 53% عند تيار (1CA).

– عمق التفريغ (DOD: Depth of Discharge)

• يعبر عمق التفريغ عن كمية الطاقة المستجرة من البطارية الكهربائية كنسبة مئوية من السعة الكلية للبطارية، فعلى سبيل المثال فإن عمق تفريغ %60 لبطارية ذات سعة 2500[Wh] يشير إلى استهلاك 1500[Wh] من هذه المدخرة.

• زيادة عمق التفريغ يؤدي إلى استهلاك البطاريات بشكل أسرع مما يقلل من عمرها الزمني ويعود السبب في ذلك إلى زيادة قيمة المقاومة الداخلية للبطارية.

• تمتلك بطاريات الليثيوم على سبيل المثال عمق تفريغ أعلى مما تتمتع به بطاريات الرصاص الحمضية حيث يبلغ عمق التفريغ الموصى به لبطاريات الرصاص الحمضية (25-50) % بينما يبلغ لبطاريات الليثيوم (75-85) %.

– عدد دورات الشحن والتفريغ (Cycle life)

• يعبر عدد دورات الشحن والتفريغ عن عدد مرات شحن وتفريغ المدخرة قبل وصولها لنهاية عمرها الافتراضي.

• يتعلق عدد دورات الشحن والتفريغ بعوامل عديدة منها عمق التفريغ وآلية الشحن وصيانة المدخرة وغيرها من العوامل.

• تعطي الشركات المصنعة عدد دورات الشحن والتفريغ الاسمية عند شروط محددة كعمق التفريغ والتيار المسحوب من المدخرة وآلية الشحن.

من المنحني السابق لإحدى بطاريات الليثيوم نلاحظ ما يلي:

•  عند عمق تفريغ 100% فإن عدد دورات شحن وتفريغ البطارية سيقتصر على 2000 دورة قبل وصول البطارية إلى نهاية عمرها الافتراضي، بينما يمكن زيادة عدد الدورات إلى 4000 دورة بإنقاص عمق التفريغ إلى 80%.

• عند تفريغ البطارية إلى عمق 30% فإن سعة البطارية ستنقص إلى 93% بعد 2400 دورة شحن وتفريغ، بينما ستنقص السعة إلى قيمة 86% بعد نفس العدد من الدورات عند تفريغها بعمق 80%.

– مردود دورة الشحن والتفريغ (Round-Trip Efficiency)

• يعبر هذا المردود عن كمية الطاقة القابلة للاستجرار من المدخرة عند عمق تفريغ 100% مقارنة بكمية الطاقة المطلوبة لإعادة شحن هذه المدخرة بشكل كامل. أي أن المردود يعبر عن الضياعات خلال عملية الشحن والتفريغ للمدخرة.

• يرتبط المردود ارتباطاً وثيقاً بكل من بتيار الشحن والتفريغ للمدخرة.

تعتبر المواصفات الأربعة السابقة أهم ما يتوجب البحث عنه قبل شراء المدخرات الكهربائية.

وللاطلاع على بقية المواصفات كتأثير درجة الحرارة وتيارات الشحن والتفريغ يمكنكم الاطلاع على المقال الآتي.

الخلاصة:

بناءً على ما سبق نستطيع تحديد عدد المدخرات المطلوبة خلال العمر الزمني للمشروع، ومقارنة الخيارات تبعاً للكلفة والاعتبارات التصميمية كالمكان والصيانة وغيرها، ومن ثم اختيار الأفضل فيما بينها.