اختيار أفضل بطارية لنظام الطاقة الشمسية

اختيار أفضل بطارية لنظام 

الطاقة الشمسية

#حيدر_حرز_يوسف

هناك بعض المواصفات التي يجب عليك وضعها امام نصب عينيك عند تقييم خيارات البطارية الشمسية ، مثل عمر البطارية أو مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها, ونحاول هنا ان نوجز اهم المعايير لمقارنة خيارات تخزين الطاقة المنزلية  وكذلك الأنواع المختلفة من البطاريات الشمسية.عندما تفكر في خيارات تخزين الطاقة الشمسية ستواجه الكثير من مواصفات المنتجات المعقدة و من أهم تلك الأشياء التي يجب استخدامها أثناء تقييمك تقييم سعة البطارية والطاقة ، وعمق التفريغ ( depth of discharge DoD)،ودورة الشحنround trip efficiency  والشركة المصنعة.

القدرةوالسعه  

Capacity and power السعة هي الكمية الإجمالية للكهرباء التي يمكن للبطارية الشمسية تخزينها ، والتي تقاس (كيلوواط ساعة) حيث تم تصميم معظم البطاريات الشمسية المنزلية لتكون stackable ، مما يعني أنه يمكنك تضمين بطاريات متعددة مع نظام تخزين الطاقة الشمسية الإضافي الخاص بك للحصول على سعة إضافية.

على الرغم من أن السعة (القدره) تخبرك بحجم البطارية ، فإنها لا تخبرك عن مقدار الكهرباء التي يمكن أن توفرها البطارية في لحظة معينة. للحصول على الصورة كاملة ، تحتاج أيضًا إلى مراعاة معدل تفريغ طاقة البطارية, في سياق البطاريات الشمسية ، يكون معدل تفريغ الطاقة هو مقدار الكهرباء التي يمكن للبطارية توصيلها في وقت واحد.

توفر البطارية ذات القدره العالية ومعدل تفريغ الطاقة المنخفض كمية منخفضة من الكهرباء (كافية لتشغيل بعض الأجهزة الأساسية) لفترة طويلة ويمكن للبطارية ذات القدره المنخفضة ومعدل التفريغ العالي الطاقة تشغيل منزلك بالكامل ، ولكن فقط لبضع ساعات.

 عمق التفريغ DOD 

 تحتاج معظم البطاريات الشمسية إلى الاحتفاظ ببعض الشحن في جميع الأوقات بسبب تركيبتها الكيميائية. إذا كنت تستخدم 100 بالمائة من شحن البطارية ، فسيتم تقصير عمرها الإنتاجي بشكل كبير ويشير عمق التفريغ للبطارية إلى مقدار سعة البطارية المستخدمة. تحدد معظم الشركات المصنعة الحد الأقصى له للحصول على الأداء الأمثل. على سبيل المثال ، إذا كانت البطارية التي تبلغ سعتها 10 كيلووات في الساعة تحتوي على عمق تفريغ بنسبة 90 بالمائة ، فيجب ألا تستخدم أكثر من 9 كيلو واط من البطارية قبل إعادة شحنها. بشكل عام .

كفاءة دورة الشحن والتفريغ

 تمثل كفاءة دورة شحن البطارية مقدار الطاقة التي يمكن استخدامها كنسبة مئوية من كمية الطاقة التي استغرقتها لتخزينها. على سبيل المثال ، إذا قمت بتغذية خمسة كيلو واط في الساعة من البطارية واستطاعت فقط الحصول على أربعة كيلووات في الساعة من الكهرباء المفيدة ، فإن البطارية تتمتع بنسبة 80 في المائة من كفاءة دورة الشحن  (4 كيلو واط / 5 كيلو واط ساعة = 80٪). بشكل عام ، تعني الكفاءة الأعلى أنك ستحصل على قيمة اقتصادية أكبر من البطارية.

عمر البطارية والضمان

بالنسبة لمعظم استخدامات تخزين الطاقة المنزلية ، سوف "تدور" البطارية (الشحن والتفريغ) يوميًا. ستقل قدرة البطارية على حمل الشحنة تدريجياً كلما زاد استخدامها. وبهذه الطريقة ، تشبه البطاريات الشمسية البطارية الموجودة في هاتفك الخلوي - فأنت تشحن هاتفك كل ليلة لاستخدامه خلال اليوم ، ومع تقدم هاتفك في السن ، ستبدأ في ملاحظة أن البطارية لا تحتفظ بالكثير من الطاقه كما لو كانت جديدة بحيث تضمن البطارية الشمسية  عددًا معينًا من الدورات أو سنوات العمر الإنتاجي و نظرًا لتدهور أداء البطارية بشكل طبيعي بمرور الوقت ، ستضمن معظم الشركات المصنعة أيضًا احتفاظ البطارية بقدر معين من قدرتها على مدار فترة الضمان. لذلك ، فإن الإجابة البسيطة على السؤال "كم من الوقت ستستمر بطاريتي الشمسية؟" هو أن ذلك يعتمد على نوع البطارية التي تشتريها وكمية السعة التي ستفقدها بمرور الوقت وهذا يعني لابد من مختص في الحسابات الخاصه بها .

على سبيل المثال ، قد يتم ضمان وجود بطارية لمدة 5000 دورة أو 10 سنوات بمعدل 70 في المائة من سعتها الأصلية. وهذا يعني أنه في نهاية الضمان ، لن تفقد البطارية أكثر من 30 في المائة من قدرتها الأصلية على تخزين الطاقة

 منشأ ومصنع البطاريات

تقوم العديد من المؤسسات المختلفة بتطوير وتصنيع منتجات البطاريات الشمسية ، من شركات السيارات إلى الشركات الناشئة التكنولوجية وسواءً اخترت بطارية يتم تصنيعها بواسطة شركة ناشئة أو شركة ذات تاريخ طويل تعتمد على أولوياتك و يمكن أن يوفر لك تقييم الضمانات المرتبطة بكل منتج إرشادات إضافية عند اتخاذ قرارك.

 كم من الوقت تدوم البطاريات الشمسية؟

هناك طريقتان للإجابة على هذا السؤال ، الأول هو تحديد المدة التي تستطيع خلالها البطارية الشمسية تشغيل منزلك. في كثير من الحالات ، يمكن للبطارية المشحونة بالكامل تشغيل منزلك بين عشية وضحاها عندما لا تنتج الألواح الشمسية الطاقة الخاصة بك لاسباب معينه و لإجراء عملية حسابية أكثر دقة ، ستحتاج إلى معرفة بعض المتغيرات ، بما في ذلك مقدار الطاقة التي تستهلكها أسرتك في يوم معين ، ومقدار القدرة وتقييم الطاقة لبطارية الطاقة الشمسية وما إذا كنت متصلاً بالكهرباء أم لا. شبكة.

و مثال بسيط ، سنحدد حجم البطارية اللازمة لتوفير حل تخزين الطاقة الشمسية زائد كافية مع متوسط ​​البيانات الوطنية من إدارة معلومات الطاقة في الولايات المتحدة. ستستخدم الأسرة الأمريكية المتوسطة ما يقرب من 30 كيلو واط / ساعة من الطاقة يوميًا ويمكن أن توفر طاقة شمسية نموذجية حوالي 10 كيلو واط / ساعة من الطاقة. وبالتالي ، ستكون إجابة بسيطة للغاية ، إذا اشتريت ثلاث بطاريات شمسية ، فيمكنك تشغيل منزلك ليوم كامل .

في الواقع ، الجواب أكثر تعقيدًا من ذلك. ستقوم أيضًا بتوليد الطاقة باستخدام نظام الألواح الشمسية الخاص بك خلال اليوم والذي سيوفر طاقة قوية لحوالي 6-7 ساعات من اليوم خلال ساعات ضوء الشمس القصوى. من ناحية أخرى ، لا يمكن تشغيل معظم البطاريات بأقصى سعة وعادة ما تبلغ الذروة عند 90٪ كما وضحنا مسبقا و نتيجةً لذلك ، من المحتمل أن تتمتع بطارية 10 كيلو واط بسعة  تبلغ 9 كيلو واط في الساعة.

في النهاية ، إذا كنت تقرن بطاريتك بمصفوفة كهروضوئية تعمل بالطاقة الشمسية ، فيمكن أن توفر بطاريه واحدة أو بطاريتان طاقة كافية أثناء الليل عندما لا يتم إنتاج الألواح. ومع ذلك ، من دون حل للطاقة المتجددة ، قد تحتاج إلى 3 بطاريات أو أكثر لتشغيل منزلك بالكامل لمدة 24 ساعة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كنت تقوم بتثبيت تخزين الطاقة المنزلية من أجل قطع الاتصال بالشبكة الكهربائية ، فيجب عليك تثبيت طاقة احتياطية مدتها بضعة أيام لحساب الأيام التي قد يكون الطقس فيها غائما.

 عمر البطارية الشمسية 

يتراوح المدى العام للعمر المفيد للبطارية الشمسية بين 5 و 15 عامًا. إذا قمت بتركيب بطارية شمسية اليوم ، فستحتاج على الأرجح إلى استبدالها مرة واحدة على الأقل لمطابقة عمر 25 إلى 30 عامًا لنظام PV الخاص بك. ومع ذلك ، مثلما زاد عمر الألواح الشمسية بشكل كبير في العقد الماضي ، فمن المتوقع أن البطاريات الشمسية سوف تحذو حذوها مع نمو سوق حلول تخزين الطاقة.يمكن أن يكون للصيانة المناسبة أيضًا تأثير كبير على عمر البطارية الشمسية وتتأثر البطاريات الشمسية بدرجة الحرارة بدرجة كبيرة ، لذا فإن حماية البطارية من درجات الحرارة المرتفعه او المنجمده  يمكن أن تزيد من عمرها . عندما تنخفض البطارية الكهروضوئية عن 30 درجة فهرنهايت ، فسيتطلب ذلك مزيدًا من الجهد للوصول إلى الحد الأقصى للشحن. عندما ترتفع تلك البطارية نفسها عن عتبة 90 درجة فهرنهايت ، ستصبح محمومة وتتطلب تقليل الشحن. لحل هذه المشكلة ، توفر العديد من الشركات المصنعة للبطاريات الرائدة ، مثل Tesla ، درجة حرارة معتدلة كميزة. ومع ذلك قد تحتاج إلى النظر في حلول أخرى مثل العبوات المحمية بالأرض. كذلك تؤثر جهود صيانة الجودة بالتأكيد على عمر بطاريتك الشمسية.

ما هي أفضل البطاريات الشمسية؟

 عادة ما يتم تصنيع البطاريات المستخدمة في تخزين الطاقة المنزلية باستخدام واحد من ثلاثة تركيبات كيميائية: حمض الرصاص ، وأيون الليثيوم ، والمياه المالحة. في معظم الحالات ، تعد بطاريات الليثيوم أيون هي الخيار الأفضل لنظام الألواح الشمسية ، على الرغم من أن أنواع البطاريات الأخرى يمكن أن تكون أكثر تكلفة.

حامض الرصاص

Lead acid  

بطاريات حمض الرصاص هي تقنية تم اختبارها ثم استخدامها في أنظمة الطاقة خارج الشبكة off grid  لعدة عقود على الرغم من أن عمرها الافتراضي نسبيًا و عمق التفريغ أقل من أنواع البطاريات الأخرى ، إلا أنها أيضًا واحدة من أقل الخيارات تكلفةً المتوفرة حاليًا في السوق في قطاع تخزين الطاقة المنزلية. بالنسبة لأصحاب المنازل الذين يرغبون في الخروج من الشبكة ويحتاجون إلى تثبيت الكثير من تخزين الطاقة ، يمكن أن يكون حمض الرصاص خيارًا جيدًا.

ليثيوم أيون   Lithium ion

غالبية تكنولوجيات تخزين الطاقة المنزلية الجديدة  تستخدم شكلاً من أشكال التركيب الكيميائي لأيون الليثيوم. بطاريات ليثيوم أيون أخف وزنا وأكثر إحكاما من بطاريات حمض الرصاص. لديهم أيضا أعلى عمق تفريغ  وعمر أطول بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية. ومع ذلك ، بطاريات الليثيوم أيون هي أكثر تكلفة من نظرائهم حمض الرصا

بطارية ماء مالح  Saltwater

الوافد الجديد في صناعة تخزين الطاقة المنزلية هو بطارية المياه المالحة. بخلاف خيارات تخزين الطاقة المنزلية الأخرى ، لا تحتوي بطاريات المياه المالحة على معادن ثقيلة ، بل تعتمد بدلاً من ذلك على الكترولايت (شوارد) المياه المالحة. بينما تحتاج البطاريات التي تستخدم المعادن الثقيلة ، بما في ذلك حمض الرصاص وبطاريات ليثيوم أيون ، إلى التخلص منها من خلال عمليات خاصة ، يمكن إعادة تدوير بطارية المياه المالحة بسهولة. ومع ذلك ، كتقنية جديدة ، فإن بطاريات المياه المالحة لم تختبر نسبيًا ،والشركة الوحيدة التي تصنع البطاريات الشمسية للاستخدام المنزلي (أكيون) قد تعرضت للإفلاس في عام 2017 ولم تظهر على السطح شركه بديله لها الان .

ثورة تخزين الطاقه ... تقلب الطاوله على بلدان البترول ..

ثورة تخزين الطاقه ..

تقلب الطاوله على بلدان البترول ..

     

#حيدر_حرز_يوسف 

في حالة جريئه وفريده من نوعها في سياسات ادارة الطاقة حققت الابحاث العلميه التطبيقيه حلما يراود الملايين ووضع الحلقه المفقوده من انتاج الطاقه في مكانها للتخلص من عبودية الحاجه الى الغير في توفير الطاقه وجعل الطاقه سلعة قابله للتخزين من مصادر متاحه بالمجان حيث ان هذا الامر كفيلا  أن يغير المشهد العالمي للطاقة من خلال القضاء على التبعيات الإستراتيجية المزعجه والتي تقض مضجع اعظم دول العالم واكبرها و إن تأثير التخزين سيكون أقوى في المناطق التي تعتمد على الوقود الأحفوري في مواردها من غيرها.

سوف تنتشر تقنية  تخزين الطاقه  بالتساوي في جميع أنحاء العالم  وبالطبع سيكون مهمًا في كل مكان ، لأنه يمكن أن يساعد بشكل كبير جميع المواقع في تحقيق الاكتفاء الذاتي بفضل طاقاتها المتجددة و سيكون التأثير الجيوسياسي لمثل هذا التطور محسوسًا بدرجة أكبر عندما تكون التبعات الجيوسياسية على العلاقات التجارية للوقود الأحفوري وممكن أن يشكل فقدان الإيرادات خلال فترات انخفاض أسعار النفط تحديا لبلدان المعتمده كليا على ايرادات البترول والشركات الخاصه به ايضا  حيث ان الانتقال إلى الطاقة المتجددة ينهي هذا القلق، لان  الطاقة المتجدده لا تتقلب اسعارها مثل تقلبات اسعار النفط لان الاعتماد سيكون على تصدير التكنولوجيا فقط وليس تصدير الوقود كما يحدث الان ، ستواجه الدول المعتمدة على الوقود الأحفوري تحديات مشابهة لتلك التي سبق لها التغلب عليها ، لكن في هذه المرحلة الانتقالية للطاقة ، قد تكون هذه التحديات بلا هوادة وقد تضطر الدول المتأثرة إلى الاقتراض أكثر ، ومشاكل ماليه متشعبه ومن المرجح أن ترتفع التوترات الاجتماعية والأيديولوجيات البديلة وتشكل تحديًا أكبر للدولة ، والتي ستواجه صعوبة أكبر في الحفاظ على امنها دون إيرادات ضخمة من صادرات الوقود الأحفوري .

الدور الجديد لمشغلي الشبكات

من الناحية الأمنية ، يعتبر مشغلو الشبكات وموزعو الطاقة من الأصول القومية, إذا كان التخزين فعالًا من حيث التكلفة على نطاق صغير ، فإن الكميات الكبيرة من سعته ستقلل من الحاجة إلى نقل الكهرباء وستكون لمشغلي الشبكات ، في أحسن الأحوال ، نفس المستوى من الأهمية اليوم. في هذا السيناريو ، قد يرتبط فقدان الأهمية لمشغلي الشبكات بتحسين أمن الطاقة في الولايات. ومع ذلك ، إذا كانت تقنية التخزين تعتمد على وفورات الحجم لتكون قابلة للحياة ، فقد يصبح دور مشغلي الشبكات أكثر أهمية - خاصةً إذا كانوا يمتلكون التخزين الكبير.في مثل هذا العالم ، يمكن أن يصبح مشغلو الشبكات "بنوك طاقة" ، حيث يمكن للمستهلكين إيداع فائض من الطاقة وسحبها عندما يواجهون عجزًا. وهذا من شأنه أن يجعل مشغلي الشبكات يصبحون أكثر أهمية للأمن القومي وتعزيز أمنهم المادي وان تقنيات التخزين الجديدة ربما تكون أهم تطور ممكن يمكن  مراقبته".

طفرة تكنولوجية

إن التنبؤ بتكنولوجيات التخزين ، إن وجدت ، سيكون أمرًا صعبًا ، ولكن أي شخص يمكنه تطوير نموذج يقلل التكلفة ويسهل طرحه سيشهد تقبل بسرعة.وهذا النوع من الاختراق هو الذي يحدد متى يبدأ التخزين في التأثير على الجغرافيا السياسية ويمكننا تصور سيناريوهات واسعة في الوقت الحاضر. على سبيل المثال ، دعنا نقول أن هناك طفرة تكنولوجية خلال السنوات الثلاث إلى الأربع القادمة". "ثم قد يستغرق الأمر من ثلاث إلى أربع سنوات أخرى لزيادة التصنيع ، وثلاث إلى أربع سنوات أخرى لطرح ما يكفي من سعة التخزين لتبدأ بالفعل في التأثير على صورة إمدادات الطاقة العالمية." في مثل هذا السيناريو ، سيستغرق حوالي عقد من الزمن قبل أن نرى تأثيرًا على الشؤون الدولية - وهذا تنبؤ متفائل ومع ذلك ، فيما يتعلق بالأسواق المالية والوصول إلى الائتمان ، قد تشعر بآثار التخزين بأسعار معقولة بمجرد أن يصبح هناك ابتكار رئيسي معروف. ولكن من يوافق على اقراض بلدان علمنا ان مصادر دخلها الرئيسيه قد تقوضت بصوره كبيره؟

السباق على الليثيوم

ومع ذلك ، فإن حدوث طفرة في التخزين ، لا سيما تلك التي تتعلق بالمنتجات القائمة على الليثيوم ، قد تشكل مشكلات مماثلة لتلك التي تواجهها أنواع الوقود الأحفوري. وهناك تقدم كبير يعتمد على الليثيوم من شأنه أن يرفع على الفور الأهمية الجيوسياسية لأكبر منتجي المواد الأساسية ، مثل أستراليا وبوليفيا وإذا انتهى الأمر بالالتصاق ببعض أشكال بطاريات الليثيوم أيون ، فقد تكون هناك اختناقات واختلالات في العرض والطلب على الليثيوم. ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن تكون هذه المشكلات طويلة الأجل ، حيث أن الليثيوم يعد في الواقع معدنًا وفيرًا".في الواقع ، فإن معظم العناصر الأرضية المطلوبه في الواقع وفيرة للغاية ، والمخاوف من الحرب على الليثيوم ، أو العناصر الأرضية النادرة أو غيرها من المواد الحرجة ليس له داع ابدا ,ومن الجدير بالذكر بان البلدان التي تمتلك تكنولوجيا الطاقه ستربح اكثر من التي تمتلك المواد الاوليه لصناعتها مثل الليثيوم وغيرها.