لماذا تختار بطارية الليثيوم الشمسية لمنزلك؟

مع اشتداد الحرب بين روسيا وأوكرانيا، عادت أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المنزلية إلى الواجهة من جديد، وأصبح اختيار البطارية الأنسب لنظامك الكهروضوئي من أكبر التحديات التي تواجه المستهلكين. بصفتنا شركة رائدة في تصنيع بطاريات الليثيوم في الصين، نوصي...بطارية ليثيوم تعمل بالطاقة الشمسيةلمنزلك. تُعد بطاريات الليثيوم (أو بطاريات أيون الليثيوم) من أحدث حلول تخزين الطاقة لأنظمة الطاقة الكهروضوئية. بفضل كثافة الطاقة الأفضل، وعمرها الافتراضي الأطول، وتكلفة الدورة الأعلى، والعديد من المزايا الأخرى مقارنةً ببطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، تزداد شعبية هذه الأجهزة في أنظمة الطاقة الشمسية الهجينة وغير المتصلة بالشبكة. نظرة عامة على أنواع تخزين البطاريات لماذا تختار الليثيوم كحلٍّ لتخزين الطاقة المنزلية؟ ليس بهذه السرعة، فلنستعرض أولًا أنواع بطاريات تخزين الطاقة المتاحة. بطاريات ليثيوم أيون الشمسية شهد استخدام بطاريات الليثيوم أيون أو بطاريات الليثيوم نموًا ملحوظًا في السنوات الأخيرة. فهي تُقدم مزايا وتحسينات جوهرية مقارنةً بأنواع أخرى من تقنيات البطاريات. تتميز بطاريات الليثيوم أيون الشمسية بكثافة طاقة عالية، وهي متينة وقليلة الصيانة. بالإضافة إلى ذلك، تبقى سعتها ثابتة حتى بعد فترات تشغيل طويلة. يصل عمر بطاريات الليثيوم إلى 20 عامًا، حيث تخزن ما بين 80% و90% من سعتها القابلة للاستخدام. وقد حققت بطاريات الليثيوم قفزات تكنولوجية هائلة في عدد من الصناعات، بما في ذلك الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية وحتى الطائرات التجارية الكبيرة، وتزداد أهميتها في سوق الطاقة الشمسية الكهروضوئية. بطاريات هلام الرصاص الشمسية من ناحية أخرى، لا تتجاوز سعة بطاريات الرصاص الهلامية 50 إلى 60% من قدرتها التشغيلية. كما أن بطاريات الرصاص الحمضية لا تُنافس بطاريات الليثيوم من حيث العمر الافتراضي. عادةً ما يتعين استبدالها خلال 10 سنوات تقريبًا. بالنسبة لنظام بعمر افتراضي يبلغ 20 عامًا، يعني ذلك ضرورة الاستثمار مرتين في بطاريات نظام التخزين مقارنةً ببطاريات الليثيوم في نفس الفترة الزمنية. بطاريات الرصاص الحمضية الشمسية كانت بطاريات الرصاص الحمضية من أسلاف بطاريات الرصاص الهلامية. فهي رخيصة الثمن نسبيًا وتتميز بتكنولوجيا متطورة ومتينة. ورغم أنها أثبتت جدارتها لأكثر من 100 عام كبطاريات سيارات أو بطاريات طاقة طارئة، إلا أنها لا تضاهي بطاريات الليثيوم. فكفاءتها تبلغ 80%، إلا أن عمرها الافتراضي الأقصر يتراوح بين 5 و7 سنوات. كما أن كثافة طاقتها أقل من كثافة بطاريات الليثيوم أيون. وخاصةً عند تشغيل بطاريات الرصاص القديمة، هناك احتمال لتكوين غاز الأكسجين والهيدروجين المتفجر إذا لم تكن غرفة التركيب جيدة التهوية. مع ذلك، تُعتبر الأنظمة الأحدث آمنة للاستخدام. بطاريات تدفق الاختزال والأكسدة إنها الأنسب لتخزين كميات كبيرة من الكهرباء المولدة من مصادر متجددة باستخدام الخلايا الكهروضوئية. ولذلك، لا تقتصر تطبيقات بطاريات التدفق المؤكسد والاختزال حاليًا على المباني السكنية أو المركبات الكهربائية، بل تشمل المجالات التجارية والصناعية، وهو ما يرتبط أيضًا بارتفاع سعرها. تُشبه بطاريات التدفق المؤكسد والاختزال خلايا الوقود القابلة لإعادة الشحن. وعلى عكس بطاريات أيونات الليثيوم وحمض الرصاص، لا يُخزن وسيط التخزين داخل البطارية، بل خارجها. يُستخدم محلولان من الإلكتروليت السائل كوسيط تخزين. تُخزن محاليل الإلكتروليت في خزانات خارجية بسيطة للغاية، تُضخ عبر خلايا البطارية فقط للشحن أو التفريغ. تكمن الميزة هنا في أن سعة التخزين لا تعتمد على حجم البطارية، بل على حجم الخزانات. مخزن المحلول الملحيعمر يتكون هذا النوع من التخزين من أكسيد المنغنيز، والكربون المنشط، والقطن، والمحلول الملحي. يقع أكسيد المنغنيز عند الكاثود، والكربون المنشط عند الأنود. يُستخدم سليلوز القطن عادةً كفاصل، والمحلول الملحي كإلكتروليت. لا يحتوي تخزين المحلول الملحي على أي مواد ضارة بالبيئة، مما يجعله مثيرًا للاهتمام. ومع ذلك، بالمقارنة، لا يزال جهد بطاريات أيون الليثيوم (3.7 فولت - 1.23 فولت) منخفضًا جدًا. الهيدروجين كمخزن للطاقة الميزة الحاسمة هنا هي إمكانية استخدام فائض الطاقة الشمسية المُولَّدة صيفًا فقط في الشتاء. يقتصر استخدام تخزين الهيدروجين بشكل رئيسي على تخزين الكهرباء على المدى المتوسط ​​والطويل. إلا أن تقنية التخزين هذه لا تزال في بداياتها. ولأن الكهرباء المُحوَّلة إلى تخزين الهيدروجين يجب تحويلها من الهيدروجين إلى كهرباء عند الحاجة، تُفقَد الطاقة. ولهذا السبب، لا تتجاوز كفاءة أنظمة التخزين حوالي 40%. كما أن دمجها في نظام كهروضوئي معقد للغاية، وبالتالي مكلف للغاية. ويتطلب ذلك مُحلِّلًا كهربائيًا، وضاغطًا، وخزان هيدروجين، وبطارية للتخزين قصير المدى، وبالطبع خلية وقود. وهناك عدد من الموردين الذين يقدمون أنظمة متكاملة. بطاريات LiFePO4 (أو LFP) هي الحل الأمثل لتخزين الطاقة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية السكنية LiFePO4 والسلامة في حين أن بطاريات الرصاص الحمضية قد منحت بطاريات الليثيوم فرصة الريادة نظرًا لحاجتها المستمرة لإعادة التعبئة بالأحماض وتلوث البيئة، فإن بطاريات فوسفات حديد الليثيوم الخالية من الكوبالت (LiFePO4) معروفة بسلامتها العالية، نتيجة تركيبها الكيميائي المستقر للغاية. فهي لا تنفجر أو تشتعل عند تعرضها لأحداث خطيرة مثل الاصطدامات أو ماس كهربائي، مما يقلل بشكل كبير من احتمالية الإصابة. فيما يتعلق ببطاريات الرصاص الحمضية، يعلم الجميع أن عمق تفريغها لا يتجاوز 50% من سعتها المتاحة، على عكس بطاريات الرصاص الحمضية، فإن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم متوفرة بنسبة 100% من سعتها المقدرة. عند استخدام بطارية 100 أمبير/ساعة، يمكنك استخدام بطاريات الرصاص الحمضية بسعة تتراوح بين 30 و50 أمبير/ساعة، بينما بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بسعة 100 أمبير/ساعة. ولإطالة عمر خلايا الطاقة الشمسية التي تعمل بفوسفات الحديد الليثيوم، نوصي عادةً المستهلكين باتباع تفريغ 80% في الاستخدام اليومي، مما يزيد من عمر البطارية إلى أكثر من 8000 دورة. نطاق واسع لدرجة الحرارة تفقد كلٌّ من بطاريات الرصاص الحمضية الشمسية وبطاريات الليثيوم أيون الشمسية سعتها في البيئات الباردة. أما بطاريات LiFePO4، ففقدان الطاقة فيها ضئيل. وتظل سعتها 80% عند درجة حرارة -20 درجة مئوية، مقارنةً بـ 30% في بطاريات AGM. لذا، في العديد من الأماكن ذات الطقس البارد أو الحار القارس،بطاريات LiFePO4 الشمسيةهو الخيار الأفضل. كثافة الطاقة العالية بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، تُعدّ بطاريات فوسفات حديد الليثيوم أخف وزنًا بأربع مرات تقريبًا، ما يمنحها قدرة كهروكيميائية أكبر، ويمكنها توفير كثافة طاقة أعلى لكل وحدة وزن، حيث توفر ما يصل إلى 150 واط/ساعة من الطاقة لكل كيلوغرام، مقارنةً بـ 25 واط/ساعة/كيلوغرام لبطاريات الرصاص الحمضية الثابتة التقليدية. وفي العديد من تطبيقات الطاقة الشمسية، يُقدّم هذا مزايا كبيرة من حيث انخفاض تكاليف التركيب وتسريع تنفيذ المشاريع. من المزايا المهمة الأخرى أن بطاريات الليثيوم أيون لا تخضع لما يُسمى بتأثير الذاكرة، والذي قد يحدث مع أنواع أخرى من البطاريات عند انخفاض مفاجئ في جهد البطارية، ويبدأ الجهاز بالعمل بعد تفريغات لاحقة مع انخفاض في الأداء. بمعنى آخر، يمكن القول إن بطاريات الليثيوم أيون "غير مُسببة للإدمان" ولا تُعرّض نفسها لخطر "الإدمان" (انخفاض الأداء نتيجة استخدامها). تطبيقات بطاريات الليثيوم في الطاقة الشمسية المنزلية يمكن لنظام الطاقة الشمسية المنزلي استخدام بطارية واحدة فقط أو عدة بطاريات مرتبطة على التوالي و/أو بالتوازي (بنك البطاريات)، اعتمادًا على احتياجاتك. يمكن استخدام نوعين من الأنظمةبنوك بطاريات الليثيوم أيون الشمسية: خارج الشبكة (معزول، بدون اتصال بالشبكة) وهجين على الشبكة + خارج الشبكة (متصل بالشبكة ومع البطاريات). في نظام الطاقة المستقل عن الشبكة، تُخزَّن الكهرباء المُولَّدة من الألواح الشمسية في البطاريات، ويستخدمها النظام في الأوقات التي لا يتوفر فيها توليد للطاقة الشمسية (أثناء الليل أو في الأيام الغائمة). وبالتالي، يُضمن التزويد بالطاقة على مدار الساعة. في أنظمة الطاقة الهجينة المتصلة بالشبكة والمفصولة عنها، تُعدّ بطارية الليثيوم الشمسية مصدرًا احتياطيًا مهمًا. فمع وجود مجموعة من بطاريات الطاقة الشمسية، يُمكن توفير الطاقة الكهربائية حتى في حالة انقطاع التيار الكهربائي، مما يزيد من استقلالية النظام. بالإضافة إلى ذلك، يُمكن للبطارية أن تعمل كمصدر إضافي للطاقة، لتكملة استهلاك الشبكة أو تخفيفه. وبالتالي، يُمكن تحسين استهلاك الطاقة في أوقات ذروة الطلب أو عندما تكون التعرفة مرتفعة جدًا. شاهد بعض التطبيقات الممكنة مع هذه الأنواع من الأنظمة التي تتضمن بطاريات شمسية: أنظمة المراقبة عن بعد أو القياس عن بعد؛ كهربة السياج – كهربة المناطق الريفية؛ الحلول الشمسية للإضاءة العامة، مثل مصابيح الشوارع وإشارات المرور؛ كهربة المناطق الريفية أو الإضاءة الريفية في المناطق المعزولة؛ تشغيل أنظمة الكاميرات بالطاقة الشمسية؛ المركبات الترفيهية، والبيوت المتنقلة، والمقطورات، والشاحنات الصغيرة؛ الطاقة لمواقع البناء؛ تشغيل أنظمة الاتصالات؛ تشغيل الأجهزة المستقلة بشكل عام؛ الطاقة الشمسية السكنية (في المنازل والشقق والمجمعات السكنية)؛ الطاقة الشمسية لتشغيل الأجهزة والمعدات مثل مكيفات الهواء والثلاجات؛ نظام UPS يعمل بالطاقة الشمسية (يوفر الطاقة للنظام عند انقطاع التيار الكهربائي، مما يحافظ على تشغيل المعدات ويحميها)؛ مولد احتياطي (يوفر الطاقة للنظام عند انقطاع التيار الكهربائي أو في أوقات محددة)؛ "تقليص استهلاك الطاقة في أوقات الذروة - تقليل استهلاك الطاقة في أوقات الذروة؛ التحكم في الاستهلاك في أوقات محددة، لتقليل الاستهلاك في أوقات التعرفة المرتفعة، على سبيل المثال. من بين العديد من التطبيقات الأخرى.