النصر للطاقة الشمسية

بطاريات الطاقة الشمسية

بطاريات الطاقة الشمسية وظيفتها تخزين الطاقة الكهربية التي ولدتها الألواح الشمسية اثناء سطوع الشمس في ساعات النهار.
و نستخدم هذه الطاقة الكهربية المخزنة في البطاريات اثناء فترة غياب الشمس بالمساء.
تستخدم البطاريات في معظم النظم الكهروضوئية المستقلة عن الشبكة
بالنسبة لأعمدة الأنارة فغالبا ما يتم الأكفاء ببطارية واحدة.
اما الطلمبات الشمسية فعادة لا تحتاج الي تخزين طاقة و يتم يخزين المياه التي رفعتها المضخة من البئر اثناء النهار في خزان مياه يتم حساب حجمه طبقأ للأحتياج.

البطاريات تتراوح من 2 فولت الى 12 فولت وتتراوح سعتها من ٤ امبير الى ٢٠٠٠ امبير.
و يتراوح عمر البطارية التى صممت علية من  1- ٢٠ سنة.
مكونات الأنظمة الشمسية

كما هو موضح في هذه الدائرة البسيطة فان الواح الطاقة الشمسية Solar panel تقوم بتحويل ضوء الشمس الي تيار مستمر ثم يمر التيار عبر اسلاك التوصيل الي منظم الشحن Charge controller.
ووظيفته هي تنظيم الجهد قبل مروره الي بطاريات الطاقة الشمسية التي بدورها تقوم بتخزين الطاقة الكهربية طوال فترة عمل الالواح الشمسية في فترة النهار.
ثم يمر التيار بعد ذلك الي محول التيار او الانفرتر الذي يقوم بتحويل التيار من مستمر الي متردد وينظم الجهد حتي يصبح مناسب للاستخدام بالنسبة للادوات الكهربية داخل المنزل.

بطاريات دورة الشحن العميق – Deep cycle Batteries

بطاريات الشحن العميق تستخدم في انظمة الطاقة الشمسية الغير متصلة بالشبكة وكذلك انظمة طاقة الرياح وتطبيقات صناعية وبحرية متعددة. و بطاريات
و لا يمكن استخدام بطاريات السيارات في نظم الطاقة الشمسية لان بطارية السيارة في نظام شمسي ستفسد بعد فترة قصير لانها مصممة لكي تعطيك كمية كبيرة من الشحنة الكهربية في فترة قصيرة.
وهذه الفترة هي فترة بداية دوران المحرك و باقي الوقت يتم شحنها عن طريق الدينامو في السيارة.
و ذلك علي عكس بطاريات الطاقة الشمسية التي هي مصممة لكي يتم شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم تقوم بتفريغ شحنتها طوال الليل.
بطاريات الطاقة الشمسية تسطيع ان تقوم بعملية الشحن في وقت طويل وبتيار منخفض وكذلك تستطيع تفريغ الشحنة في وقت طويل.
كما ان يمكن شحنها التفريغها بنسبة تصل الي 50% لتعيش 500 دورة,  وهذا رقم كبير جدا مقارنة ببطارية السيارة التي لن تعيش اكثر من 100 دورة عند تفريغها بنسبة 50%
و تسطتيع بطاريات الطاقة الشمسية ان تفرغ شحنتها كاملة دون ان تتلف 200 مرة أما بطارية السيارة العادية فقد تتحمل تفريغ ما بين 12 الي 15 مرة فقط.

عمق التفريغ عمر بطارية السيارة عمر بطارية الشحن العميق
100%12–15 دورة150–200 دورة
50%100–120 دورة400–500 دورة
30%30–150 دورةاكثر من 1000 دورة

وتتميز بطاريات الطاقة الشمسية بالحجم والسمك الكبير لصفائح الرصاص التي بداخلها حتي يتحمل الحمل الواقع عليها اثناء الشحن الكامل أو التفريغ الكامل.
وهذا ما يرفع ثمنها نظرا لأن الرصاص سعره مرتفع.

بطارية سيارة

سمك صفائح الرصاص بطاريات السيارات قليل – خفيفة الوزن

 

بطاريات الطاقة الشمسية

بطارية الطاقة الشمسية سمك صفائح الرصاص كبير جدا و هي بالتالي اغلي بكثير

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية

هناك العديد من أنواع البطاريات ولكن غالبية البطاريات المستخدمة مع الأنظمة الشمسية تكون من النوعية ذات الحمض والألواح الرصاصية Lead-Acid.
وغالبية البطاريات المستخدمة لهذا الغرض تكون في حدود 12 فولت أو 24 فولت.
وللتعامل مع البطارية تحتاج لمعرفة متغيران على الأقل من أصل ثلاثة متغيرات هم الجهد الكهربائي ويقاس بالفولت (Volt) والتيار ويقاس بالأمبير (Amp) والقدرة وتقاس بالواط (Watt).
يتم الإشارة إلي البطارية بعدد الأمبيرات في الساعة (Amps-Hours (Ah وتسمي بسعة البطارية Battery Capacity
فعلي سبيل المثال إذا قرأتم البيانات على البطارية كالتالي 12V/200Ah فإن هذا نظريا يعني أن تلك البطارية تستطيع توفير 200×12 وات طاقة اب 2400 وات
و لكن من الناحبة العملية هذه البطارية لا يمكن تفريغها بنسبة اكثر من 50% اي انها سوف تعطي سعة تخزينية 1200 وات

هناك نوعين رئيسين من بطاريات الطاقة الشمسية وهما :

  1. بطاريات الرصاص المغمورة FLA – Flooded Lead Acid

    كما هو واضح من اسمها فالواح الرصاص بها تكون مغمورة تماما بسائل قابل للتأين الكهربي.
    سميت بهذا الإسم لأن فيها سائل يجب تغييره كل فترة معينة (كبطاريات السيارة).
    و هذا النوع من البطاريات هو الأقدم و الأكثر استعمالا.
    تتراوح قدرة البطاريات المفتوحة الخاصة بالطاقة الشمسية بين 100 و 500 AH. وعمرها قد يصل الى 10 سنوات.

  2. البطاريات الغير مغمورة VRLA – Valve Regulated Lead Acid

    هذا النوع من بطاريات الطاقة الشمسية شبيه بالنوع الأول إلا أنه لا يجب تغيير السائل بداخلها.
    فهي تقريبا لا تحتاج الي صيانة كما انها تطلق كمية مهملة من غاز الهيدروجين مما يجعلها اسهل في النقل وفي التركيب ولا يعتبر التعامل معها فيه شيء من الخطورة.
    وهذا النوع يوجد منه ثلاثة انواع رئيسية وهي:

    1. Wet – تستطيع ان يقوم بعمل ما يقرب من 500 عملية تفريغ عميقة لما يقرب من 50% من شحنته وهو اصلا مصمم لاأغراض ملاحية ولكن يمكن استخدامه في انظمة الطاقة الشمسية وهو يعتبر حل اقتصادي
    2. AGM – أختصار Absorbed Glass Mat وهو يعني السائل القابل للتأين الكهربي تم امتصاصه في حصيرة اسفنجية.
    3. Gel – الرصاص مغمور في سائل تم تحويله الي ما يشبه الجيلي اي انه اصبح أقل ميوعة وأكثر تماسك.

فكلا النوعين سواء AGM أو Gel هما جيدان جدا ويمكن ان يعملوا في اي ظرف.
ولكن بالطبع ال Gel هو أفضل وأكثر كفاءة وعمره الافتراضي اكبر.
كما انه بستطيع ان يقوم بعمل دورة تفريغ عميقة قد يصل فيها الي تفريغ 60% من الشحنة الموجودة بالبطارية.

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية من حيث شكل شرائح الرصاص

هناك نوعين من بطاريات الطاقة الشمسية اعتمادا علي التقسيم من حيث شكل شرائح الرصاص و هما:

بطاريات شرائح مسطحة

شرائح مسطحة ( Flat Plates ) – و تكون فيها الواح الرصاص علي شكل شرائح متراصة.
عمرها الافتراضي يكون ما بين 10 الي 12 سنة.

بطاريات شرائح اسطوانية

الواح اسطوانية الشكل ( Tubular plate ) – وتكون فيه الرصاص علي شكل اسطوانات متداخلة وعمرها الافتراضي يكون ما بين 20 الي 25 سنة.
ويمكن التمييز بين النوعين بمجرد النظر حيث ان البطاريات ذات الالواح الاسطوانية أطول من الأخري ذات الالواح المسطحة بشكل ملحوظ.

بنك بطاريات الطاقة الشمسية

يمكن توصيل البطاريات مثل نفس طريقة توصيل الخلايا الشمسية للحصول على قيم جهد وتيار مختلفة.
بنك البطاريات يتكون من عدة بطاريات يتم توصيلها ببعض علي التوازي او التوالي لتحقيق الجهد التصميمي المطلوب.

كيفية توصيل بنك بطاريات الطاقة الشمسية

  1. من المهم أن جميع البطاريات تكون من نفس النوع والحالة إن أمكن. هذا يحسن كلا من السلامة والأداء للبنك البطاريات
  2. يتم تكوين بنك البطاريات عن طريق التوصيل عالي التوالي و التوازي و ذلك لتحقيق الجهد و الأمبير المطلوب طبقأ لمواصفات منظم الشحن مثل 12V أو 24V أو 48 فولت
  3. الوصلات علي التوالي تشمل ربط الاتصال الموجب (+) من بطارية واحدة إلى السالب (-) في البطارية المقابلة.
    ويستخدم الموجب (+) للبطارية الأولي مع السالب للبطارية الأخيرة للتوصيل الي منظم الشحن.
    و كما هو واضح في الصورة حيث تم توصيل 4 بطاريات جهد 6 فولت للحصول علي بنك جهده 24 فولت.
    بنك بطاريات علي التوالي
  4. التوصيل علي التوازي يشمل ربط الاتصال الموجب (+) من بطارية واحدة مع الاتصال الموجب (+) من البطارية المقبلة.
    و الشيء نفسه ينطبق على الجانب السلبي. السالب (-) للبطارية الأولى يصل إلى السالب (-) للبطارية المقبلة.
    ثم يتم اختار نقطة موجبة و اخري سالبة في منتصف البنك لتوصيلها بمنظم الشحن كما هو موضح بالصورة.
    بطاريات علي التوازي
    و فائدة اتصال النظام في منتصف بنك البطاريات هو ان تتم دورات الشحن والتفريغ بطريقة متوازنة.
    لأنه إذا تم إجراء اتصالات النظام على النهايات، فأن البطارية الاولى سوف تفرغ دائما أولا قبل البطارية الأخيرة.
    و بالتالي هذا ليس جيدا للعمر الأفتراضي للبطاريات.
  5. في بعض الحالات يتم توصيل البطاريات عن طريق عدد من السلاسل Strings.
    السلسلة الواحدة عبارة عن مجموعة من البطاريات يتم توصيلها علي التوالي.
    و جمبع السلاسل لها فولت متطابق يعتمد علي مواصفات منظم الشحن.
    أخيرا يتم توصيل هذه السلاسل علي التوازي للوصول الي الأمبير و القدرة التخزينة المطلوبة للبنك.
    في الواقع طريقة التوصيل هذه طبيعية جدأ , و في حالة زيادة عدد السلاسل عن ثلاث يتم توصيل البنك في سلسلة وسطية كما سبق شرحة في التوصيلة علي التوازي التقيلدية.
    بحيث يتم ضمان شحن وتفريغ البطاريات بطريقة متوازنة.
    بنك بطاريات

اخطاء شائعة في استخدام بطاريات الطاقة الشمسية

  1. توصيل لمبات الاضاﺀة مباشرة او المودم وشاحنات الهواتف بالبطاريات خارج اطار الانفرتر.
    و لكن الانفرتر اساسا يقوم بقطع الكهرباﺀ حينما تصل سعة البطارية الى 30% من سعتها الاجماليه لحمايتها.
    بينما التوصيل المباشر يستهلك سعة البطارية حتى النهاية مما يقلل من عمرها الأفتراضي
  2. تحميل البطارية احمال كبيرة تقوم بتفريغها في وقت قصير جدا.
    مثلا بطارية 200 امبير ساعه يتم استخدامها في تكييف قدرته 1200 وات فيتم سحب: 1200/12 = 100 امبير دفعة واحدة في ساعة واحدة فقط
    هذا التفريغ الكبير يسبب اهلاك للبطارية او ضرر جسيم بها
  3. استخدام منظم شحن يعطي تيار كبير في شحن بطاريه صغيرة بسرعة كبيرة.
    مثلأ منظم شحن يعطي تيار 60 امبير يشحن بطارية واحدة صغيرة قدرتها 50 امبير في اقل من ساعة
    هذا الشحن السريع يتلف البطارية سريعا و لذلك يجب استخدام بطاريات سعتها مناسبة مع قدرة منظم الشحن.
    و من المتعارف عليه انه يجب ان لأ يزيد تيار الشحن عن 12% امبير بنك البطاريات, ليتم بذلك شحن البطاريات في مدة لا تقل عن 8 ساعات باي حال من الأحوال

جدول نسبة شحن البطارية و الجهد

يمكن بصورة تقريبية معرفة بسبة الشحن في بطارية 12 فولت بقراءة قيمة الجهد بين الأقطاب طبقأ للجدول التاليز
و يراعي ان هذه القيم قد تختلف قليلأ طبفأ لنوع البطارية و درجة الحرارة.
يتم قياس الجهد عندما لآ يكون هناك اي احمال تفريغ علي البطارية.
كما يجب ان تكون البطارية في حالة سكون لمدة لأ تقل عن ساعة منذ اخر حمل تفريغ وقع عليها.
علما انه اثناء التفريغ تكون قيم الجهد اقل و قد تصل الي 11 فولت.
اثناء الشحن تزيد قيم الحهد و قد تصل الي 14 فولت و لذلك يجب قياس قيم الجهد اثناء الليل عندما لأ يكون هناك اي شحن يتم بواسطة الألواح الشمسية.

 
نسبة الشحنبطارية رصاص مغمورة FLAبطارية جل GELبطارية حصيرة اسفنجية AGM
100%12.70+12.85+12.80+
75%12.4012.6512.60
50%12.2012.3512.40
25%12.0012.0012.00
0%11.8011.8011.80

اعراض تلف البطاريات

  1. حهد البطارية عالي بصورة زائفة:
    عند تخزين البطاريات لفترة طويلة دون اي شحن او تفريغ, تتكون بلورات من كبريتات الرصاص علي الفطب الموجب للبطارية.
    هذه الظاهرة معروفة في الأنجليزية بالSulfation
    بلورات كبريتات الرصاص تتسبب في قراءة كبيرة و زائفة لجهد البطارية.
    هذا الجهد الزائف سرعان ما ينخفض الي القيمة الحقيقية عندما يتم تفريغ اي شحنة صغيرة من البطارية
    كما انه يمنع شحن البطارية بواسطة منظم الشحن الذي يقراء الفيمة الزائفة للجهد.
    فمثلآ بطارية ذات جهد 12 فولت عند قياس الجهد نجده 13.5 فولت رغم كونها فارغة.
    فلأ يتم اي شحن للبطارية مهما تم تركها لمدة طويلة علي منظم الشحن.
    بمجرد سحب اي شحنة صغيرة من البطارية نجد ان الجهد يظهر قيمته الحقيقية و ينخفض الي 10 فولت مثلأ خلال دقائق معدودة فيقوم منظم الشحن بفصل البطارية عن النظام.
    و عند محاولة توصيل البطارية مرة اخري بمنظم الشحن, يرتفع الجهد مرة اخري في دقائق معدودة الي القيمة الزائفة فلأ يتم اي شحنّ!
    هناك بعض الوسائل التي يمكن من خلألها أذابة بلورات كبريتات الرصاص لأعادة هذه البطارية التالفة الي الحياة.
    يتضمن هذا الأصلاح شحن البطارية بجهد اعلي 30% ليكون 16 فولت مثلأ, و يتم ذلك في شاحن البطاريات التقليدي يدوي لمدة يوم او يومين
  2. إذا كان جهد البطارية 0 فولت ، فهذا يعني ان حدث بها ماس كهربائي و اصبحت غير صالحة للأستخدام
  3. إذا كانت البطارية لا يمكن أن تصل إلى أعلى من 10.5 فولت ، فهذا يعني ان بها خلايا ميتة.
stamp©جميع الحقوق محفوظة
- النصر للطاقة الشمسية
- 126 حي 3/4 التجمع الخامس , مصر
- تليفون: 01117777488