سوال اصلی اینه که تو سیستم خورشیدی از کدوم نوع باتری استفاده کنیم؟
در این مقاله قصد داریم با ارائه یک مقایسه کامل از دو نوع باتری پرکاربرد در صنعت یعنی LiFePO4 وGel به تشریح تفاوت ها، شباهت ها و برتری های هرکدام نسبت به دیگری از جنبه های مختلف اقتصادی و فنی بپردازیم با این امید که پس از مطالعه این مقاله با دانش و دیدگاه وسیع تری نسبت به انتخاب نوع باتری با توجه به ویژگی های مورد نیاز اقدام نمایید. با توجه به بازار مصرف در این مقاله باتری لیتیومی به مدل LiFePO4 و باتری ژل به مدل سیلد اشاره دارد.
در ابتدا یادآوری از انواع باتری های رایج در بازار داریم:
باتری AGM مخفف Absorbent Glass Mat است. نامگذاری باتری AGM به این دلیل است که جداکننده ها در این نوع باتری از جنس فایبرگلاس است که محلول الکترولیت را در خود جذب میکند. جداکننده های میکروفیبری شبیه یک اسفنج عمل میکنند و الکترولیت را در خود نگه داشته و مانع نشت اسید به بیرون باتری میشوند.
علت نامگذاری باتری ژل (Gel) به این دلیل است که الکترولیت آن به حالت ژل است. در این باتری با افزودن پودر سیلیکا به الکترولیت، اسید به فرم ژل در میآید و از نشت آن جلوگیری میشود.
باتریهای ژل 50 درصد ارزانتر هستند. اما نکته قابل توجه این است که باتریهای لیتیومی چرخه عمر طولانیتری نسبت به باتری ژل دارند. به طور متوسط، یک باتری لیتیومی که به درستی نگهداری میشود، حداقل 2000 بار قابل شارژ است در حالی که میتواند با 80 درصد ظرفیت اولیه خود کار کند. جایگزینهای باتری لیتیومی از جمله باتریهای ژل به طور معمول بین 500 تا 1000 مرتبه قابل شارژ شدن هستند. باتری لیتیومی طول عمر بیشتری نسبت به باتری ژل دارد در نتیجه در طولانی مدت، زمان و هزینه کمتری بابت خرابی و تعویض آن صرف میشود.
یکی از مهمترین پارامترهای تصمیم گیری برای انتخاب و مقایسه باتری ها بازدهی می باشد. بیشتر باتری های لیتومی بازدهی 95% یا بیشتر دارند که به این معنی است تا 95% انرژی ذخیره شده در باتری قابل دسترسی می باشد. درحالی که باتری های ژل به طور میانگین دارای بازدهی 80 الی 85 درصدی می باشند. به بیان دیگر انرژی الکتریکی که می توان از یک باتری لیتیومی در زمان دشارژ دریافت کرد به نرخ دشارژ آن چندان بستگی ندارد اما در باتری های سرب اسیدی این مقدار با افزایش نرخ دشارژ نبست به ظرفیت نامی کاهش می یابد.
به هر مرحله دشارژ باتری ها، سیکل یا چرخه کاری می گویند که مقیاسی جهت بیان عمر باتری می باشد.
چرخه طول عمر باتری که به تعدادی از این چرخه ها که یک باتری می تواند در دوران عمر خود تامین نماید می گویند، در باتری ها از نوعی به نوع دیگر متفاوت می باشد. این کمیت در باتری های لیتومی حداقل چندین برابر باتری های ژل است و در نتیجه سبب طول عمر بیشتر باتری های لیتیومی و تعویض دیرتر این باتری ها در کاربرد های چرخه ای مانند سیستم های خورشیدی می گردد.
باتری های ژل نسبت به باتری های لیتیومی کند تر شارژ می شوند. در برخی از کاربردهایی که چرخه شارژ و دشارژ مداوم دارند برای باتری های ژل ظرفیت بیشتری درنظر میگیرند که بتواند نیاز پروژه را مرتفع سازد. اما در باتری های لیتیومی به دلیل سرعت شارژ بیشتر، لازم به طراحی بیش از ظرفیت نیست و تعداد باتری کمتری مورد نیاز است.
در دماهای بالا باتری لیتیومی عملکرد بهتری نسبت به باتری های ژل دارند در واقع باتری های لیتیومی در دمای 55 درجه سانتیگراد همچنان دوبرابر چرخه ی عمر باتری های اسیدی را دارد. باتری های لیتیومی در غالب شرایط دمایی نسبت به باتری های ژل برتری دارد که این اختلاف در دماهای بالا محسوس تر است.
پایین آمدن دما سبب افت چشمگیری در ظرفیت تمام باتری های شیمیایی می شود. هنگام برآورد باتری مورد نیاز در یک طرح در محیط با دمای پایین باید به دو موضوع شارژ و دشارژ توجه ویژه ای کرد. باتری های لیتیومی در دماهای زیر 0 درجه سانتیگراد شارژ را نمی پذیرد اگرچه باتری های ژل جریان های شارژ ضعیف را در دماهای پایین می پذیرد.
اما باتری های لیتیومی در دماهای پایین ظرفیت دشارژ بیشتری دارند هرچند که موضوع شارژ باتری ها، محدود کننده است.
یک نکته ای که دردمای پایین باید در نظر گرفت وضعیت باتری های لیتومی است. اگر باتری به تازگی دشارژ شده باشد به اندازه کافی گرما تولید کرده است که شارژ را قبول کند اما اگر فرصت خنک شدن را داشته باشد ممکن است در دمای 0 درجه سانتیگراد دیگر شارژ را نپذیرد.
باتری های ژل و لیتیومی هر دو عایق بندی شده و سیلد هستند و این به معنی آن است که از نظر نصب محدودیتی در این باتری ها وجود ندارد و می توان آنها را به پهلو رو به بالا یا ایستاده بدون هیچ مشکلی نصب کرد. تنها در خصوص باتری های سرب اسید سیلد به دریچه های خود تنظیم موجود در بالای باتری که جهت تخلیه گازهای اضافی در شرایط خاص تعبیه شده اند باید توجه نمود.
هنگام استفاده از باتری ها به صورت سری یا موازی باید باتری ها از تمامی جهات مانند ظرفیت، ولتاژ، وضعیت شارژ، مقاومت و تکنولوژی شیمیایی با یکدیگر همخوانی داشته باشند. باتری های اسیدی و لیتیومی را نمی توان در یک رشته باهم سری کرد. در زمان نصب در خصوص باتری های سرب اسیدی تعداد باتری بیشتری را میتوان با یکدیگر به صورت سری و موازی وصل نمود. اما در خصوص باتری های لیتیومی با توجه به اجراء برد مدار آن محدودیت بیشتری وجود دارد. فاکتور دیگری که تعداد باتری های لیتیومی را محدود می کند مسئله حفاظت می باشد. اگر یکی از باتری ها از محدودیت های حفاظتی تجاوز کند باعث اختلال در شارژ و دشارژ تمام مجموعه می گردد.
برای نگهداری باتری های لیتیومی نباید آنها را به صورت فول شارژ انبار کرد در صورتی که این برای باتری های ژل به دلیل نرخ دشارژ خودی بیشتر نسبت به باتری های لیتیومی یکی از ملزومات به شمار می آید.
در جاهایی که نصب مشکل است یا برای کاربردهایی که به صورت قابل حمل هستند مثل موتورسیکلیت یا کاربردهایی که وزن یک فاکتور تعیین کننده است مثل رباتیک استفاده از باتری های لیتیومی منطقی تر است چرا که باتری های لیتومی به طور میانگین 55 درصد وزن کمتری نسبت به باتری های ژل دارند.
در مقایسه عملکرد باتری های ژل و لیتیومی تفاوت هایی وجود دارد که با در نظر گرفتن هر کدام از آنها، استفاده از این باتری ها را در کاربردی خاص خود مناسب می سازد. هرچند که با ارتقاء ساختار باتری های ژل از جمله افزایش طول عمر آنها، این تفاومت ها در بسیاری از بخش ها تغییراتی پیدا کرده است. اگر شما نیاز به یک سیستم بک آپ باتری دارید هر دو نوع باتری های لیتومی و ژل برای این کار گزینه مناسبی هستند. اما در کاربرد های چرخه ای باتری های لیتیومی عملکرد بهتری از خود نشان می دهند. هرچند که در تمام موارد جنبه اقتصادی پروژه عاملی مهم به شمار می رود.
