منها ما يتجاوز عمرها الافتراضي الـ20 عاماً ..أفضل أنواع البطاريات المستخدمة للطاقة الشمسية ونصائح من خبراء الطاقة
تزايد الإقبال على استعمال بطاريات الطاقة الشمسية للتخزين في منظومات الكهرباء النظيفة، ولا سيما غير المتصلة بالشبكة، في ظل ارتفاع أسعار فواتير الكهرباء،
وأوضح المتخصص في الطاقة الشمسية، المهندس ناصر صبر، أن هناك 3 أنواع رئيسة لبطاريات الطاقة الشمسية، هي: بطاريات حمض الرصاص السائل (Flooded Lead Acid Battery)، وبطاريات حمض الرصاص الجافة (Valve Regulated Lead Acid Battery)، وبطاريات الليثيوم (Lithium-ion Battery).
وأشار صبر -في تصريحات إلى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- إلى أن هذه الأنواع الـ3 تختلف وفقًا لعدّة عوامل، من بينها التكلفة والصيانة والكفاءة والعمر الافتراضي.
الصيانة والتهوية
قال الخبير اليمني، إن بطاريات حمض الرصاص السائل تُعدّ أقدم الأنواع، لافتًا إلى أنها سُمّيت بهذا الاسم، نظرًا لأنها تتكون من شرائح من مادة الرصاص، بينها سائل قابل للتأيّن الكهربائي.
وأضاف أن هذا النوع من البطاريات يتطلب صيانة دورية لإضافة مياه مقطرة، مشيرًا إلى أن عملية الشحن والتفريغ تؤدي إلى فقدان السائل داخل البطارية.
وتابع أن التفاعلات الكيميائية خلال عمليات الشحن والتفريغ لهذا النوع من البطاريات يصدر عنها غاز الهيدروجين، موضحًا أنه على الرغم من كونه غازًا غير سامّ، فإنه قابل للاشتغال في ظروف التركيز العالي، مما يتطلب تهوية قوية.
ودعا مستعمِلي هذا النوع من البطاريات إلى وضعها في غرفة خاصة مع توافر تهوية جيدة للتخلص من هذا الغاز.
بطارية حمض الرصاص السائل – الصورة من موقع يو أس باتري
بطاريات حمض الرصاص الجافة
يشتمل هذا النوع من البطاريات على 3 أنواع Wet، وAGM وGel، والنوع الثالث هو الأكثر انتشارًا في الأسواق العربية.
وفي بطاريات حمض الرصاص الجافة، عُدِّل السائل القابل للتأيّن الكهربائي في النوع الأول من البطاريات، ليصبح على شكل “جيل”.
وأوضح المهندس ناصر صبر أن هذا النوع من البطاريات لا يحتاج إلى صيانة لخلوّ مكوناته من السائل؛ ما يوفر الوقت والجهد على المُستعمِل.
وأشار إلى أن النوع الثالث من البطاريات (الليثيوم) لا يتطلب -كذلك- إجراء عمليات صيانة، كما يتميز بأنه الأعلى كفاءة والأطول عمرًا.
تفاوت الكفاءة
أكد خبير الطاقة الشمسية -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن كفاءة الشحن لبطاريات حمض الرصاص السائل لا تتجاوز 80%.
ولفت إلى أن المُستعمِل لا يستطيع الحصول سوى على نسبة تتراوح ما بين 50 و60% فقط من الطاقة المُخزّنة في البطارية إذا كانت حالة الشحن لها عند مستوى 100%، مشيرًا إلى أنه إذا كانت سعة البطارية 200 أمبير ساعة، فلن يحصل سوى على 120 أمبير ساعة فقط عند التفريغ.
وتبلغ كفاءة الشحن لبطاريات حمض الرصاص الجافة 90%، بينما تتميز بطاريات الليثيوم بكفاءة شحن أعلى تصل إلى 98%.
بطارية حمض الرصاص الجافة – الصورة من موقع Campbell
عمر البطاريات
أوضح المهندس ناصر صبر أن النوع الأول من البطاريات يعطي ما بين 1000-1500 دورة في أحسن الأحوال، أي نحو 5 أعوام مع الشحن والتفريغ شبه اليومي.
بينما يعطي النوع الثاني ما بين 1500-2500 دورة شحن وتفريغ، أي يتراوح عمر البطارية في أحسن الأحوال ما بين 5 و7 أعوام من الاستعمال اليومي، وما بين 10 و12 عامًا في حالة استعمالها بمثابة مصدر احتياطي للطاقة.
أمّا في حالة بطاريات الليثيوم، فتمنح المُستعمِل ما بين 4500-7000 دورة شحن وتفريغ، أي قد يتراوح عمرها ما بين 15-20 عامًا من الاستعمال اليومي.
التكلفة
قال خبير الطاقة الشمسية، إن النوع الأول من البطاريات هو الأقل تكلفة، مشيرًا إلى أن بطاريات حمض الرصاص السائل تشبه تلك المُستعمَلة في السيارات من حيث التركيب.
إلّا أن شرائح الرصاص في هذا النوع من البطاريات تتميز بسُمك أكبر حتى تُنتج تيار كهربائي محدود لمدة أطول ليتناسب مع عمل المنظومات الشمسية.
بينما النوع المُستعمَل في السيارات مُصمَّم لإنتاج تيار عالٍ في مدة قصيرة لتشغيل محرك السيارة عند بدء الاستعمال، موضحًا أن هذا النوع لا يصلح للاستعمال في المنظومات الشمسية.
أمّا فيما يتعلق ببطاريات حمض الرصاص الجافة، فقد أوضح صبر أن تكلفتها تبلغ نحو ضعف النوع الأول، بينما يبلغ سعر بطاريات الليثيوم نحو 4 أو 5 أضعاف النوع الأول؛ نظرًا لمميزاتها المتعددة وعمرها الافتراضي الطويل الذي قد يتجاوز 20 عامًا في بعض الأحيان.
وأكد صبر أنه على الرغم من ارتفاع أسعار بطاريات الليثيوم، فإنها تحقق جدوى اقتصادية كبيرة، ولا سيما في منظومات الطاقة الشمسية غير المتصلة بالشبكة.
ولفت إلى أنه على الرغم من ارتفاع تكلفتها المبدئية، فإنها تمثّل استثمارًا جيدًا نظرًا لعمرها الطويل، كما أنها لا تتطلب صيانة مستمرة أو تهوية.
بطارية ليثيوم – الصورة من موقع Draganfiy Energy
توصيات
قدّم خبير الطاقة اليمني المهندس ناصر صبر عددًا من التوصيات للمقبلين على شراء بطاريات الطاقة الشمسية من أجل اختيار أفضل الأنواع وفقًا للاستعمالات المطلوبة.
وقال صبر -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة-، إن بطاريات حمض الرصاص السائل تمثّل الاختيار الأفضل للباحثين عن تكلفة منخفضة مع القدرة على المتابعة المستمرة للبطارية من خلال عمل صيانة دورية، بالإضافة إلى حاجة المُستعمِل لعمل Desulfation للبطارية شهريًا.
وقال، إن هذا النوع من البطاريات ينتج عنه ذرّات أو بلورات من السلفات تتركز على سطح شرائح الرصاص نتيجة للتفاعلات الكيميائية الناتجة عن عمليات الشحن والتفريغ.
وأضاف أنّ تراكم هذه الذرات يقلل من العمر الافتراضي وكفاءة البطارية، مشيرًا إلى أن إزالة هذه المكونات تتطلب إعادة شحن البطارية مرة واحدة شهريًا فوق الحدّ الطبيعي (100%)، بجانب أن هذه البطارية تتطلب عمل تهوية مستمرة من أجل مراعاة معايير السلامة.
ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- مقارنة بين أنواع بطاريات الطاقة الشمسية:
استثمار أفضل
في حالة استعداد المُستعمِل لدفع تكلفة أعلى مع استعمال البطارية مصدرًا احتياطيًا للطاقة، وليس بصورة يومية، اقترح صبر اختيار بطاريات حمض الرصاص الجافة.
وأوضح أن هذا النوع من البطاريات يمثّل أفضل استثمار في هذه الحالة؛ نظرًا لتكلفتها المحدودة وعمرها الافتراضي الذي يمتد حتى 12 عامًا.
ولفت إلى أن أفضل استعمال لبطاريات حمض الرصاص الجافة يكون في منظومات الطاقة الشمسية لتغذية الأحمال الكهربائية التي لا تقبل انقطاع التيار الكهربائي عنها في أيّ حال من الأحوال، مثل الأجهزة الطبية أو استعمالات الأجهزة الإلكترونية في المصارف ومنظومات الاتصالات وما إلى ذلك.
وأكد أن أفضل استعمال لهذه المنظومة هو أن تكون مصدرًا احتياطيًا للطاقة في حالات انقطاع التيار الكهربائي من أجل تغذية الأحمال الحيوية.
وفيما يتعلق ببطاريات الليثيوم، أشار صبر إلى أنه على الرغم من ارتفاع تكلفتها، فإنها تتّسم بمميزات كثيرة، مثل ارتفاع كفاءتها وطول عمرها الافتراضي.
واقترح استعمالها في حالة الحاجة لتغذية منظومة طاقة شمسية غير متصلة بالشبكة، موضحًا إمكان استعمال هذه المنظومة يوميًا، مع عمليات شحن وتفريغ مستمرة لمدة طويلة تتراوح ما بين 15 و20 عامًا، حسب جودة تصنيع هذه البطارية.
المصدر: الطاقة
