لماذا تعتبر بطارية LiFePO4 الشمسية الخيار الأفضل لأنظمة تخزين الطاقة خارج الشبكة؟

في حلول الطاقة الحديثة، أصبحت أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عن الشبكة الخيار الأمثل للمنازل والشركات، إذ تمنح المستخدمين استقلالية تامة في استهلاك الطاقة، وتُحررهم من قيود وتقلبات الشبكة العامة. وتُمثل البطارية النواة الأساسية التي تضمن استقرار التشغيل مع توفير مصدر طاقة مستمر.

هذه المقالة سوفيناقشالمعايير الفنية الرئيسية لـبطاريات خارج الشبكةوشرح لماذا تمثل وحدات LiFePO4 حاليًا أفضل البطاريات لأنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة.

مؤشرات الأداء الرئيسية للبطاريات الشمسية خارج الشبكة

عند اختيار بطارية مستقلة عن الشبكة، لا يكفي النظر إلى معيار واحد، بل يجب إجراء تقييم شامل لهذه المعايير الأساسية.

1.أمان

السلامة هي الاعتبار الأول. تشتهر بطاريات LiFePO4 الشمسية بثباتها الحراري والكيميائي الاستثنائي، حيث تصدّ الانفلات الحراري بشكل أفضل من معظمها.ليثيوم أيوننماذج.

مع بداية ارتفاع درجة حرارة الهروب الحراري بشكل كبير - عادة حوالي 250°C مقارنة بحوالي150–200 درجة مئوية لNCM وNCAالبطاريات - فهي توفر مقاومة أكبر بكثير لارتفاع درجة الحرارة والاحتراق.الزبرجد الزيتونييمنع هيكل بطاريات LiFePO₄ تسرب الأكسجين حتى في درجات الحرارة العالية، مما يقلل من خطر الحريق أو الانفجار. بالإضافة إلى ذلك، تحافظ بطاريات LiFePO₄ على سلامة هيكلها أثناء دورات الشحن والتفريغ.لا تغييرات هيكلية أقل من 400درجة مئوية—ضمان موثوقية طويلة الأمد وراحة بال في البيئات الصعبة. علاوة على ذلك، قد يحصل مُصنِّعو العبوات على شهادات IEC 62619 وUL 9540A لاحتواء الانتشار.

2.قدرة التفريغ العميق(وزارة الدفاع)

من حيث قدرة التحمل (DoD)، تتميز بطاريات LiFePO4 الشمسية بميزة واضحة، إذ يمكنها تحقيق قدرة تحمل مستقرة تتراوح بين 80% و95% دون أي ضرر. عادةً ما تقتصر قدرة تحمل بطاريات الرصاص الحمضية على 50% لمنع التدهور الدائم في السعة بسبب كبريتات الصفائح.

وبالتالي، 10 كيلوواط ساعةنظام تخزين الطاقةيمكن أن يوفر استخدام تكنولوجيا LiFePO4 ما يصل إلى 8-9.5 كيلووات ساعة من الطاقة القابلة للاستخدام، في حين أن نظام الرصاص الحمضي لا يمكنه توفير سوى حوالي 5 كيلووات ساعة.

3.عمر الخدمة وسعة الدورة

ستُولّد تكلفة الاستثمار في تقنية LiFePO4 عوائد من خلال إطالة عمر المنتج. عادةً ما تشهد بطاريات الرصاص الحمضية انخفاضًا سريعًا في الأداء بعد 300-500 دورة فقط من الاستخدام المكثف.

لكن بطاريات LiFePO4 توفر عمرًا افتراضيًا طويلًا يتجاوز 6000 دورة (بنسبة تحمل تزيد عن 80%). حتى مع دورة شحن وتفريغ واحدة يوميًا، يمكنها العمل بثبات لمدةحتى15 سنة.

4.كثافة الطاقة

كثافة الطاقة دتحديدهي كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها لحجم أو وزن معين. كثافة الطاقة في بطاريات LiFePO4 الشمسية أعلى بكثير. وللحصول على نفس السعة، تتميز بحجم أصغر ووزن أخف، مما يوفر مساحة تركيب كبيرة ويُسهّل النقل.

5.كفاءة الشحن

تتراوح كفاءة بطارية LiFePO4 الشمسية ذهابًا وإيابًا بين 92% و97%. أما بطاريات الرصاص الحمضية، فكفاءتها أقل بكثير، حيث تتراوح بين 70% و85%. لكل 10 كيلوواط/ساعة من الطاقة الشمسية المُستقطَعة، تُحوِّل أنظمة الرصاص الحمضية 15% إلى 25% منها إلى حرارة مهدرة. أما بطاريات LFP، فتتراوح خسائرها بين 0.3% و0.8 كيلوواط/ساعة فقط.

6.متطلبات الصيانة

Fأو بطاريات الرصاص الحمضية المغمورة، صيانة يغطيالفحوصات الدورية لمستويات الإلكتروليت والوقاية من التآكل النهائي.

بطاريات LiFePO4 الشمسية خالية من الصيانة حقًا، ولا تتطلبaإمداد المياه المجدول أو تنظيف المحطة، أو صيانة رسوم المعادلة.

7.التكلفة الأولية مقابل تكلفة دورة الحياة

التكلفة الأولية لبطاريات LiFePO4 أعلى بالفعل.فيبو4 أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية خارج الشبكة تُظهر تكلفة إجمالية أفضل للملكية. يمكنهمالحفاظ على عمر تشغيلي أطول ومتطلبات صيانة أقل مع تحقيق أقصى كفاءة للطاقة. وتؤدي النتائج طويلة المدى لهذه الاستثمارات إلى زيادة القيمة الإجمالية.

8.نطاق واسع لدرجات الحرارة

تنخفض كفاءة بطاريات الرصاص الحمضية عند تشغيلها في بيئات ذات درجات حرارة منخفضة. تتميز بطاريات LiFePO4 الشمسية بنطاق درجات حرارة تشغيل أوسع.من-20 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية.

9.الصديقة للبيئة والاستدامة

لا تحتوي بطاريات LiFePO4 الشمسية على معادن ثقيلة مثل الرصاص، والتيضارة لتُلحق هذه البطاريات أضرارًا بالغة بالبيئة، وتتطلب طرق إعادة تدوير متخصصة ومعقدة. أما الإلكتروليت المستخدم في بطاريات الرصاص الحمضية فهو حمض الكبريتيك، وهو مادة أكالة قد تُسبب حروقًا بالغة. كما أن الانسكابات أو التسربات قد تُحمض التربة والمياه، مما يُلحق الضرر بالنباتات والكائنات المائية.

كم عدد بطاريات LiFePO4 الشمسية التي تحتاجها؟

يُعد تحديد سعة البطارية خطوةً أساسيةً في تصميم نظام الطاقة الشمسية المستقل عن الشبكة. لنستعرض مثالاً لنرى كيف يتم ذلك:

(1) الافتراضات:

l الاستهلاك اليومي للطاقة: 5 كيلوواط ساعة

l أيام الحكم الذاتي: يومان

l DoD صالحة للاستخدام مع البطارية: 90% (0.9)

كفاءة النظام: 95% (0.95)

ل جهد النظام: 48 فولت

l تم اختيار بطارية واحدة: بطارية ROYPOW LiFePO4 الشمسية بقدرة 5.12 كيلو وات في الساعة

(2) عملية الحساب:

l إجمالي متطلبات التخزين = 5 كيلووات ساعة/يوم × 2 يوم = 10 كيلووات ساعة

l إجمالي سعة بنك البطاريات = 10 كيلووات ساعة ÷ 0.9 ÷ 0.95 ≈ 11.7 كيلووات ساعة

ل عدد البطاريات = 11.7 كيلو واطh÷ 5.12 كيلوواط ساعة = 2.28 بطارية

الاستنتاج: بما أنه لا يمكن شراء البطاريات بشكل فردي، فأنت بحاجة إلى 3 من هذه البطاريات، والتي توفر أيضًا هامش أمان سخيًا يتجاوز متطلبك الأولي البالغ 10 كيلووات في الساعة.

اعتبارات أخرى عند اختيار بطارية LiFeO4 الشمسية

أوهتوافق النظام:طابق جهد البطارية خارج الشبكة مع العاكس/الشاحن، واستخدم وحدة تحكم مزودة بملف شحن LFP. لا تشحن البطارية بأقل من 0 درجة مئوية، وتحقق من أقصى تيار شحن وتفريغ للبطارية مقارنةً بحجم العاكس.

أوهقابلية التوسع المستقبلية والتصميم المعياري:خطط لزيادة السعة باستخدام وحدات متطابقة. وصّل الأسلاك عبر قضبان التوصيل بحيث يكون لكل سلسلة طول مسار واحد، ووازن الجهد قبل التوصيل على التوازي لتجنب اختلال التوازن. اتبع حدود التوصيل على التوالي والتوازي التي وضعها الصانع.

أوهالعلامة التجارية والضمان:يُنصح بالبحث عن شروط بسيطة، مثل سنوات التغطية، وحدود دورة/معدل استهلاك الطاقة، وسعة المنتج عند انتهاء الضمان. بالإضافة إلى ذلك، يُفضّل اختيار العلامات التجارية الحاصلة على شهادات سلامة (IEC 62619 وUL 1973) ودعم فني محلي.

بطاريات ROYPOW الشمسية الليثيوم والحديد

توفر بطاريات الليثيوم والحديد الشمسية ROYPOW عمرًا افتراضيًا ممتدًا وخيارات تصميم مرنة ونفقات تشغيلية مخفضة، والتي هي الحلول المثالية لـكابينات التعبيراتtoأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية المستقلة. شاركنابطارية مثبتة على الحائط بسعة 11.7 كيلو وات في الساعةعلى سبيل المثال:

• يعمل على خلايا LiFePO4 من الدرجة A، مما يضمن التشغيل الآمن مع مستويات الأداء العالية.
• يتميز بأكثر من 6000 دورة، ويحافظ على الأداء الموثوق به لمدة عشر سنوات.
• تتيح البطارية للمستخدمين توصيل ما يصل إلى 16 وحدة بالتوازي لتوصيل الطاقة بشكل مرن.
• It'متوافق مع العلامات التجارية الرائدة للمحولات العاكسة لضمان تجربة دعم طاقة سلسة.
• إنه يدعم تكوين عنوان مفتاح DIP التلقائي لتبسيط عملية الإعداد.
• تدعم البطارية المراقبة عن بعد في الوقت الفعلي والترقيات عبر الهواء (OTA) عبر تطبيق ROYPOW.
• يأتي مع ضمان لمدة 10 سنوات لراحة البال. 

للتكيف بشكل مثالي مع مساحات التثبيت المختلفة ومتطلبات الطاقة، فإننا نقدم أيضًا5 كيلووات ساعة مثبتة على الحائط، 16 كيلووات ساعةقائم على الأرض,و5 كيلوواط ساعةبطاريات شمسية مثبتة على الرف لنظامك خارج الشبكة.

جاهز لaرئيسtالسذابeالطاقةiالاستقلال مع ROYPOWتواصل مع خبرائنا للحصول على استشارة مجانية.

مرجع:

[1].متوفر في:

https://batteryuniversity.com/article/bu-216-summary-table-of-lithium-based-batteries