نظام الطاقة الشمسية (إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية) هو حل موثوق لتسخير واستخدام الطاقة التي يتم الحصول عليها من الشمس. والبطارية الشمسية هي جزء لا غنى عنه من هذا النظام ، لأنها تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية للبطارية ، والتي يمكننا استخدامها في حياتنا اليومية.

البطاريات الشمسية هي بطاريات ذات دورة عميقة قادرة على تحمل التفريغ العميق ، أي أن البطاريات ذات الدورة العميقة تسمح بتفريغ نسبة كبيرة من سعة البطارية. يمكن أن يصل بعضها إلى 90٪ وزارة الدفاع.

ما هو DoD؟

قبل شرح DoD ، دعنا ننتقل أولاً إلى مصطلح آخر ذي صلة ، وهو سعة البطارية.

ما هي سعة البطارية؟

سعة البطارية هي إجمالي الطاقة الكهربائية التي يمكن للبطارية تخزينها ، والتي تُقاس بالكيلوواط في الساعة.

على سبيل المثال:

إذا كانت البطارية قادرة على تحمل 500 وات من استهلاك الطاقة في منزلك لمدة 60 ساعة ، فإن سعتها ستكون 0.5 × 60 = 30 كيلو وات في الساعة. خلال تلك الفترة ، تنتقل البطارية من الشحن الكامل إلى حالة نفاد الشحن تمامًا.

في العالم الحقيقي ، قد يؤدي تفريغ البطارية تمامًا إلى خسارة لا رجعة فيها في عمرها الافتراضي وسعتها.

ثم،

ما هو DoD وكيف يؤثر على عمر البطارية؟

لنوضح واحدًا تلو الآخر:

ما هو DoD؟

يشير DoD إلى Depth of Discharge ، والذي يقيس مدى عمق تفريغ البطارية ، بافتراض أن البطارية لديها سعة اسمية تبلغ 100 كيلو واط في الساعة ، والتي تقوم بتفريغ 30 كيلو واط في ساعة واحدة. ستكون وزارة الدفاع (1x 30) / 1 = 100٪.

30٪ عمق التفريغ DoD

30٪ عمق التفريغ

نظرًا لأن الإفراط في التفريغ يمكن أن يتسبب في تلف بطارية قابلة لإعادة الشحن بشكل كبير ، يتم تحديد طلب ملموس على الحد الأقصى من DoD من قبل الشركات المصنعة.

هذه البيانات مفيدة للغاية بالنسبة لك عند تصميم نظام طاقة شمسية خارج الشبكة - يمكنك إعداد وظيفة LVD (فصل الجهد المنخفض) على وحدة التحكم في الشحن الشمسي لفصل البطارية عن الأحمال قبل الوصول إلى DoD المحدود ، والذي تم إنشاؤه بواسطة الشركة المصنعة.

نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة

نظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة

عادةً ما يحتوي حمض الرصاص المغمور على 50٪ DoD ، بينما يمكن أن يصل أيون الليثيوم إلى 80٪ DoD.

المصدر https://www.batterypoweronline.com/wp-content/uploads/2012/07/Lead-acid-white-paper.pdf

ومع ذلك،

تعمل LiFePO4 بشكل أفضل من أي بطارية ليثيوم أيون أخرى ويمكن أن تصل إلى 90 ٪ ، وقد اعتمدت مصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة المتقدمة لدينا بطارية LiFePO4.

قد تصف بعض الشركات المصنعة الأخرى البيانات بأنها SOC.

ما هو SOC؟

SOC هو اختصار للدولة التفريغ. تمامًا مثل عمق التفريغ ، يعد SOC مصطلحًا للقياس في البطاريات. في الواقع ، SOC هو عكس مباشر لـ DOD - بينما DOD عند 100٪ ، SOC عند 0٪ ؛ عندما تكون DoD عند 40٪ ، تكون SoC عند 60٪.

عمق التفريغ مقابل دورة الحياة

لماذا تعتبر DoD مهمة للبطارية؟

يمكننا أن نساوي عمر دورة البطارية مع عمر البطارية. يعلن المصنعون عمومًا عن عمر الدورة بقيمة معينة من DoD ؛ على سبيل المثال ، تعلن LiNCM أن دورة الحياة هي 1900 @ 80٪ DoD.

كلما كانت DoD أكبر في كل دورة ، كلما كانت أوقات الدورات المتاحة أصغر.

يمكننا أن نرى أن وزارة الدفاع تؤثر على متوسط ​​العمر المتوقع للبطارية بشكل مباشر ، وتنطبق هذه النظرية على معظم البطاريات القابلة لإعادة الشحن: ليثيوم أيون أو حمض الرصاص أو حديد النيكل.

DoD مقابل أوقات الدورات

المصدرhttps://usbattery.com/wp-content/uploads/2014/05/usb-expected-life-cycle.pdf

من هذا الرسم البياني ، يمكننا أن نرى تباينًا كبيرًا: يصل عمر دورة البطارية إلى 7000 مرة عند 10٪ DoD ، بينما 500 مرة فقط عند 100٪ DoD.

إلى جانب عمق التفريغ ، فإن درجة حرارة العمل لها تأثير كبير على أداء البطارية.

سعة البطارية ودرجة حرارة العمل

يعتمد شحن البطارية وتفريغها على التفاعلات الكيميائية في الداخل ، بينما يرتبط التفاعل الكيميائي للبطارية بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة.

يتم قياس سعتها الاسمية عند درجة حرارة 27 درجة مئوية (80 درجة فهرنهايت) نظرًا لأن أداء التفاعل الكيميائي يكون أكثر كفاءة عند درجة الحرارة هذه.

لا تعمل البطارية في الطقس المتجمد

البطاريات لا تعمل في الطقس المتجمد

يمكن أن تقلل درجات الحرارة المنخفضة من نشاط الإلكتروليتات في البطارية. عادةً ما توفر البطارية التي توفر سعة 100٪ عند 27 درجة مئوية 40٪ فقط عند درجة حرارة -20 درجة مئوية.

على الرغم من أن ارتفاع درجة الحرارة أو ارتفاعها يحسن الأداء بشكل طفيف ، إلا أن التعرض لفترات طويلة سيتبخر الشوارد وينتج عنه فقدان دائم للقدرة.

خلاصة

عند تحديد حجم البطارية لنظام الطاقة الشمسية خارج الشبكة ، نحتاج إلى مراعاة أن وزارة الدفاع ودرجة حرارة العمل هما العاملان الأكثر أهمية.

استخدم وحدة التحكم بالشحن بالطاقة الشمسية مع وظيفة LVD (فصل الجهد المنخفض) للتأكد من أن بطارية التفريغ لا تتجاوز DoD المحدود ، والذي تنصح به الشركة المصنعة ، وذلك لضمان عمر البطارية.

ضع في اعتبارك تعويض درجة الحرارة لحجم البطارية عندما لا تكون درجة حرارة العمل عند درجة حرارة السعة الاسمية ، نظرًا لأن حجم البطارية ليس "الأكبر هو الأفضل".