مثلما تغير أنواع مختلفة من الألواح الشمسية كيفية تشغيل وصيانة نظام الطاقة الشمسية ، ستؤثر أنواع متعددة من البطاريات على أداء وصيانة نظام تخزين الطاقة الشمسية. إذا كان شخص ما يبحث عن منتج لتخزين الطاقة رخيص ودائم ، فقد تكون بطاريات الرصاص الحمضية هي السبيل للذهاب ، لكن هذا يتطلب المزيد من الصيانة. تعد أنظمة تخزين بطاريات الليثيوم أيون خيارًا سائدًا لأصحاب أنظمة الطاقة الشمسية التي تتطلب نهجًا لا يحتاج إلى صيانة ، ولكنها ليست مناسبة للبيئات القاسية.
قد تؤثر المستويات المختلفة لأعمال صيانة البطارية على نظام تخزين الطاقة المستخدم لتخزين الطاقة الشمسية بالإضافة إلى الطاقة. فيما يلي شرح لمتطلبات الصيانة للعديد من منتجات تخزين طاقة البطاريات الشائعة المستخدمة في صناعة توليد الطاقة الشمسية: بطاريات الليثيوم أيون ، وبطاريات حمض الرصاص ، وبطاريات النيكل والكادميوم ، وبطاريات التدفق.
(1) بطارية ليثيوم أيون
وفقًا لـ Brent Harris ، المؤسس والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في Eguana Technologies ، تعد بطاريات الليثيوم أيون منتج تخزين الطاقة المفضل لمعظم تطبيقات الطاقة الشمسية نظرًا لكثافتها العالية وانخفاض صيانتها وتكلفتها المنخفضة. بطاريات الليثيوم ليست مناسبة لبعض التطبيقات المحددة ، مثل نطاقات درجات الحرارة القصوى أو حيث يلزم تخزين الطاقة على المدى الطويل ، وقد تكون البطاريات الأخرى أكثر فعالية من حيث التكلفة. أكبر عنصر صيانة لبطاريات الليثيوم أيون هو معدل التحلل. تمامًا مثل بطاريات الهواتف المحمولة ، يتم استنفاد بطاريات الليثيوم المستخدمة في أنظمة تخزين الطاقة في منشآت الطاقة الشمسية بشدة بعد عدد معين من الشحنات والتفريغ. يجب أن يخطط المطورون لمعدل التدهور هذا. النوعان الأكثر شيوعًا من بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة في مشاريع التخزين الشمسي الزائد هما بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) وبطاريات الليثيوم والنيكل والكوبالت والمنغنيز (NMC).
(2) بطارية ليثيوم فوسفات الحديد (LFP)
بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) هي بطاريات آمنة ومتينة. نظرًا لعدم استخدام الكوبالت ، لا توجد مشكلة هروب حراري (حريق) ، ولا توجد حاجة إلى إجراءات تهوية أو تبريد ، لذلك يمكن تركيبه بسهولة في الداخل ، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات تخزين الطاقة السكنية. وفقًا لشركة Sonnen Corporation ، الشركة المصنعة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) ، تعتبر البطاريات مثالية لتطبيقات تخزين الطاقة الثابتة ، خاصةً عندما تكون البطاريات مطلوبة لتدويرها يوميًا لتحسين الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية والخدمات المتصلة بالشبكة.
لا تتطلب بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) مزيدًا من الصيانة ، ولكن مكان تركيبها يمكن أن يؤثر على الأداء. بطاريات الليثيوم مطلوبة لاستخدام نظام إدارة البطارية (BMS) الذي يراقب تلقائيًا درجة حرارة كل بطارية وحالة الشحن وعمر الدورة وما إلى ذلك لتحقيق أقصى قدر من الأداء. طالما تم تركيب نظام تخزين الطاقة في نطاق درجة حرارة وارتفاع مقبول ، فإن إجراءات الصيانة غير مطلوبة.
قال كارلوس ريستريبو ، نائب رئيس قسم التكنولوجيا في Sonnen: "طالما يتم تخزين بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) وتركيبها في مكان يتوافق مع البيئة التي يتم فيها نشر المنتج ، فإن الصيانة الدورية غير مطلوبة". من المهم. لا يجب أن تكون البطاريات جاهزة للتغيرات الموسمية في درجات الحرارة ".
قال براد هانسن ، الرئيس التنفيذي لشركة EnSync Energy: "يمكن أن تتعرض بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) لتهديدات من الشحن الزائد ، ودرجات الحرارة المرتفعة ، وحتى الأضرار المادية والإجهاد ، لذلك يجب الحفاظ على السلامة. عند استخدام البطاريات في أو بالقرب من أماكن المعيشة ، يعد اختيار البطارية الأكثر أمانًا كجزء أساسي من النظام مبدأ إرشاديًا مهمًا. "
(3) بطارية ليثيوم أكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل (NMC)
بطاريات الليثيوم والنيكل والمنغنيز وأكسيد الكوبالت (NMC) متينة وآمنة للغاية طالما يتم مراقبتها بواسطة نظام إدارة البطارية. من خلال إضافة عناصر مثل النيكل والمنغنيز إلى كيمياء البطارية ، يمكن للبطارية تخزين كهرباء أكثر من الأنواع الأخرى من بطاريات الليثيوم أيون.
مثل بطاريات الليثيوم الأخرى ، لا تتطلب بطاريات أكسيد الكوبالت والنيكل والمنغنيز (NMC) صيانة كبيرة. سيقوم نظام إدارة البطارية (BMS) بمراقبة الجهد والتيار ودرجة حرارة البطارية لضمان السلامة وعمر التشغيل.
قال هاريس من Eguana ، "يمكن للتشغيل الشديد تقصير عمر البطارية ، ويسجل نظام المراقبة العملية من خلال نظام إدارة البطارية (BMS) لإخطار مطالبات الضمان. في أي ظروف تشغيل قد تكون غير آمنة ، يتم إيقاف تشغيل نظام إدارة البطارية (BMS) أسفل النظام ". يستخدم نظام تخزين طاقة البطارية في الشركة بطاريات أكسيد الكوبالت والنيكل والمنغنيز (NMC) من LG Chem.
يمكن استخدام بطاريات أكسيد الكوبالت والنيكل والنيكل (NMC) في فصل الشتاء طالما تم تأكيد نطاق درجة الحرارة الآمن.
وقال هاريس: "إذا كانت أنظمة تخزين الطاقة الموسمية مطلوبة ، فيجب تخزينها في الداخل" ، مستشهداً بفصول الشتاء الكندية كمثال صارخ.
(4) بطاريات التدفق - خاصة بطاريات بروميد الزنك (ZNBR)
تعد بطاريات تدفق بروميد الزنك (ZNBR) (الأكثر شيوعًا التي تصنعها شركة Primus Power) مناسبة تمامًا لأنظمة تخزين الطاقة طويلة الأجل على نطاق واسع. تستخدم بطاريات التدفق مكونين كيميائيين مذابين في سائل مفصولين بفاصل لتوفير شحنة كهربائية. تحتوي بطاريات تدفق بروميد الزنك (ZNBR) على أملاح بروميد الزنك مذابة في إلكتروليت. تختلف تقنية البطارية التي تستخدمها Primus Power اختلافًا طفيفًا عن بطاريات تدفق بروميد الزنك التقليدية (ZNBR) ، ولا يتطلب فاصلها التنظيف أو الاستبدال. تستخدم Primus Power صهاريج تخزين لتخزين الإلكتروليت ، وتحتوي بطاريات التدفق الخاصة بها على دورات شحن وتفريغ لانهائية دون تدهور الأداء. تتطلب بطاريات التدفق عمومًا القليل جدًا من الصيانة.
تشبه بطاريات التدفق خلايا الوقود ، لذا فهي مجرد صناديق بها إلكترونيات وأجهزة تحليل كهربائية. تقول Primus إن منتجات Energy Pods الخاصة بها لا تتطلب سوى زيارات صيانة سنوية من فنيي خدمة التشغيل والصيانة (O&M) المعتمدين لإجراء عمليات التفتيش الروتينية ، واستبدال فلاتر الهواء ، وتعبئة الإلكتروليتات. يمكن استخدام بطاريات التدفق في الشتاء ويمكن تركيبها في ظروف شديدة البرودة.
"نحن نراقب جميع البطاريات التي تم نشرها على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع لضمان التشغيل السليم ومعالجة أي مشكلات ميدانية محتملة بشكل استباقي. هذه البيانات متاحة أيضًا لمزود التشغيل والصيانة للمالك في الوقت الفعلي ،" صرح بذلك مدير إدارة العمليات في Primus Power Jorg Heinemann. تم تصميم البطاريات لتستمر طويلاً ، إن لم يكن أكثر ، محطات الطاقة الشمسية مع حلول تخزين الطاقة ، ولا تتطلب إضافات أو بدائل منتظمة مثل بطاريات الليثيوم أيون ".
(5) بطارية الرصاص الحمضية
من المعروف أن بطاريات الرصاص الحمضية موثوقة وغير مكلفة. إن هياكلها الشبيهة بالشبكة مغمورة في إلكتروليتات حمضية ، والتي قد تتطلب إلكتروليتاتها تجديدًا طويل الأمد. البطاريات ثقيلة بسبب المواد ويجب تركيب بعضها في مناطق جيدة التهوية. إن متطلبات تشغيلها وصيانتها مفهومة جيدًا في هذه المرحلة ، لذا فهي مثالية لمعظم تطبيقات التخزين الشمسي بالإضافة إلى التخزين ويجب تخزينها في مكان جاف مع درجات حرارة معتدلة.
يجب فحص الوصلات الطرفية لبطاريات الرصاص الحمضية عدة مرات في السنة للتأكد من أنها لا تنفك بمرور الوقت. تحتاج بطاريات الرصاص الحمضية المغمورة إلى التجديد بالماء المقطر بانتظام. بطاريات فاصل الألياف الزجاجية (AGM) وبطاريات حمض الرصاص الهلامية محكمة الإغلاق ، وبالتالي لا تتطلب تجديد الإلكتروليت.
إذا لم يتم استخدام بطارية الرصاص الحمضية مؤقتًا ، فيجب تخزينها بشكل صحيح. تقول Trojan Battery إن بطاريات الرصاص الحمضية تفريغها ذاتيًا بمرور الوقت وتحتاج إلى شحنها إلى أدنى مستوى حتى عندما لا تكون متصلة بحمل. يختلف معدل التفريغ الذاتي هذا باختلاف درجة الحرارة ، حيث تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة معدل التفريغ ودرجات الحرارة المنخفضة تقلل من معدل التفريغ.
قال خبراء بطاريات تروجان: "الصيانة المطلوبة لبطاريات الرصاص الحمضية ليست صعبة للغاية ، ولكن أعمال الصيانة كبيرة. وهذا ينطبق بشكل خاص على بطاريات الرصاص الحمضية التي يجب ملؤها بالماء. عند إضافة الماء المقطر لتجديد مستوى المنحل بالكهرباء ، سيتعرض الحمض. نوصي بأن يرتدي موظفو صيانة البطارية نظارات وقفازات الأمان. إذا كان العملاء مهتمين بصيانة البطارية ، فيمكنهم طلب المساعدة الخارجية لإكمال هذه المهمة. "
(6) بطارية من النيكل والكادميوم (NiCd)
تعتبر البطاريات القائمة على النيكل مثالية للتركيبات البعيدة خارج الشبكة في التطبيقات الصعبة حيث تتطلب طاقة احتياطية موثوقة ولا يمكن إجراء الصيانة الدورية لها. تعمل بشكل جيد في درجات الحرارة القصوى والتصريفات العميقة.
قال EnerSys إنه ، على غرار أجهزة صيانة بطاريات الرصاص الحمضية ، يجب فحص بطاريات النيكل والكادميوم (NiCd) وتجديدها بانتظام. نظرًا لأن بطاريات النيكل والكادميوم (NiCd) يمكن أن تعمل على نطاق واسع من درجات حرارة التشغيل ، فلا يتعين عليك الاستعداد للبرودة الشديدة في الشتاء ، ولكن لا يجب تخزين البطاريات في درجة حرارة أقل من -22 درجة فهرنهايت. ) يمكن تخزين البطاريات (غير متصلة بحمل) لمدة تصل إلى 12 شهرًا طالما كانت البيئة جافة وفي نطاق درجة الحرارة المناسبة.
جاي فرانكهاوزر ، مدير تطوير الأعمال والتسويق للطاقة الاحتياطية في EnerSys. "يمكن لمالك نظام البطارية إجراء قراءات الجهد وفحوصات مستوى الإلكتروليت على بطاريات NiCd بسهولة. ويمكن للمالك إجراء إضافة الماء ، ولكن سيحتاج إلى اتخاذ احتياطات السلامة الموضحة في دليل التثبيت والتشغيل. أثناء اختبار السعة أو يجب إجراء الاختبارات الإلكترونية الأخرى بواسطة فنيين مؤهلين ".