تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

كيف تعمل البطاريات الشمسية؟

عند استخدام نظام طاقةٍ شمسية، فنحن بحاجةٍ إلى وجود بطارياتٍ تخزن الطاقة الكهربائية المتولدة من الألواح الشمسية، حيث تقوم البطاريات الشمسية بتخزين الطاقة الكهربائية التي تنتجها الألواح الشمسية أثناء سطوع الشمس في ساعات النهار، لكي يستفاد من هذه الطاقة المخزنة في البطاريات خلال فترة غياب الشمس ليلاً، تستخدم البطاريات الشمسية في المباني السكنية، أو الصناعية، أو المنشآت التي تعمل بنظامٍ مستقل أو منفصلٍ عن الشبكة.

غالبية البطاريات المستخدمة في الأنظمة الشمسية تكون من النوع الحمضي، والألواح الرصاصية أو من نوع النيكل كاديوم، وتوصف البطاريات بعدد الأمبير في الساعة أو الواط، والتي تعرف بما يسمّى سعة البطارية، فعلى سبيل المثال: بطارية ذات 12 فولت و19 أمبير ساعي، فهذا يعني أن هذه البطارية تستطيع توفير 19 أمبير لمدة ساعةٍ واحدةٍ أو 1 أمبير لمدة 19 ساعة، وذلك قبل الحاجة إلى شحنها مرةً أخرى.

البطاريات الشمسية هي مكونٌ من مكونات النظام الشمسي الذي بإمكاننا الاستغناء عنه عند الضرورة، ولذلك لاختلاف مدى أهميته حسب اعتمادنا على مصدر الطاقة الشمسية، فإن كان اعتمادنا الغالب للطاقة الشمسية أثناء النهار، فنحن لسنا بحاجةٍ لتركيب البطاريات أما إذا كان استخدامنا للطاقة أثناء الليل، فإن للبطاريات أهمية وضرورة كبيرة. ^{[1] [2]}

ما هي أنواع البطاريات الشمسية؟

تصنّف البطاريات الشمسية حسب نوعها إلى أربعة أنواعٍ رئيسية، وهي: ^{[3] [4]}

1- بطاريات الرصاص الحمضية

تعدُّ هذه البطاريات من أقدم وأهمّ أنواع البطاريات الشمسية، وتنقسم إلى بطارياتٍ حمضية ذات ألواح الرصاص المغمورة، وبطاريات الرصاص غير المغمورة، تعدُّ بطاريات الرصاص المغمورة خطرةً قليلاً، وذلك لأن هذا النوع يقوم أثناء عمله بإطلاق غاز الهدروجين القابل للانفجار.

ولذا يتمُّ اتخاذ الحذر الكافي أثناء عملها، أما بطاريات الرصاص غير المغمورة، فلا ينسكب منها الحمض في أي مرحلةٍ من مراحل التشغيل، وتتميز بقدرة عملٍ عالية، كما أنها تطلق كميةً مهملةً من غاز الهدروجين، مما يجعلها أسهل في النقل والتركيب، ولا خطورة في التعامل معها. تعدُّ بطاريات الرصاص الحمضية من الأنواع الرخيصة الثمن، فهي فعالةٌ من حيث التكلفة، ومتاحةٌ على نطاقٍ واسع.

2- بطاريات الليثيوم أيون

يتمتع هذا النوع من البطاريات بدورة حياةٍ أطول، لكنها أكثر تكلفةً من تقنيات التخزين الأخرى، وتتميز بعمق تفريغٍ أكبر من بطاريات الرصاص الحمضية، حيث يمكن استخدام ما يصل إلى 90 بالمئة من الشحن قبل إعادة الشحن من جديد دون التسبّب بالأذى للبطاريات.

3- بطاريات النيكل كاديوم

هذا النوع من البطاريات يعتمد على وجود الكاديوم، والذي يعتبر عنصراً ساماً، لذلك فهو غير جيدٍ للاستخدام في المباني السكنية، وأهمُّ ما يميز هذا النوع من البطاريات الشمسية المتانة العالية، وأنها تعمل عند درجات الحرارة العظمى، وتعدُّ خياراً جيداً للمنشآت الصناعية والتجارية الكبيرة.

4- بطاريات التدفق

هذه البطاريات تعدُّ الأعلى ثمناً، والأكبر حجماً، لذلك فهي مناسبةٌ للمنشآت واسعة النطاق، وأقل طلباً في المنشآت السكنية، تتمتع بعمق تفريغٍ يصل إلى 100بالمئة، ولها عمر طويل يصل إلى 30 عاماً، كما أنها لا تتعرض للانفلات الحراري، وكلما كان حجمها أكبر كانت طاقتها أكبر.

تأثير درجة الحرارة على البطاريات الشمسية

تتأثر البطاريات الشمسية بتغير درجات حرارة الوسط المحيط، فهي تعمل بالشكل المثالي في درجة حرارة الغرفة أي عند 25 درجة مئوية، وتزداد سعة البطارية مع زيادة درجة الحرارة بسبب انخفاض المقاومة الداخلية أي عند زيادة درجة الحرارة إلى 50 درجة مئوية تزيد السعة بحوالي 12 بالمئة، وبنفس المبدأ، فعند انخفاض درجات الحرارة تزداد المقاومة الداخلية للبطارية، وبالتالي تقلُّ السعة، وعند درجة التجمُّد تنخفض سعة البطارية نحو 20 بالمئة، وكما أن تغير درجات الحرارة يؤثر على العمر الافتراضي للبطارية. ^[5]

ما هي العوامل المؤثرة على عمر البطارية؟

معظم البطاريات المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية لها عمرٌ افتراضيّ يتراوح ما بين خمسة إلى خمسة عشر عاماً، وكون النظام الشمسي والألواح الشمسية تعمل حوالي 30 عاماً، فمن المرجح الحاجة إلى استبدال البطارية مرةً واحدةً على طول عمر النظام الشمسي.

وعلى قدر العناية والمحافظة على البطارية، ومراعاتها من العوامل المؤثرة على أدائها، يمكن أن تبقى أطول فترةٍ ممكنة بكفاءةٍ عالية، كما أن معظم الشركات المصنّعة تعطي ضماناً للمنتج، وهي فترة زمنية تحددها الشركة لضمان عمل البطارية بكفاءة، أو عدد دورات شحن وتفريغ معين، مما يجعل الأمر أكثر سهولةً ويسر، ومن أهمّ العوامل المؤثرة على عمر البطارية وكفاءتها: ^[6]

1- الشحن الزائد.

2- التفريغ العميق.

3- انخفاض مستوى الإلكتروليت.

4- درجات الحرارة.

5- البيئة التي يتمّ تخزين البطاريات بها.

هل يمكن استخدام بطارية السيارة لتخزين الطاقة الشمسية؟

هذا السؤال يعدُّ من الأسئلة المتكررة، وذلك لكون بطاريات السيارات متوفرةً بشكلٍ دائم، وذات ثمنٍ اقتصادي مقارنةً بالبطاريات الشمسية، والإجابة هي نعم يمكن استخدمها، ولكن لا يفضل ذلك، لأن بطاريات السيارات مصممةٌ كي تنتج كميةً كبيرةً من الشحنة الكهربائية في فترةٍ قصيرة.

وهي فترة بداية دوران المحرك ثم باقي الوقت يتمُّ شحنها عن طريق حركة السيارة على خلاف البطاريات الشمسية، فهي مصممةٌ لكي يتمّ شحنها طوال فترة سطوع الشمس ثم يتمُّ تفريغ شحنتها طوال الليل، أي تتمّ عملية الشحن في وقتٍ طويلٍ وبتيارٍ منخفض، ويتمُّ تفريغ الشحنة في وقت طويل.

كما إن الفرق العملي بين بطاريات السيارات والبطاريات الشمسية أو ما يسمّى بطاريات دورة الشحن العميق أنها تستطيع تفريغ شحنتها كاملة 1200 مرة دون أن تتلف، أما بطاريات السيارات، فقد تتحمل تفريغ شحنتها من 50 إلى 100 مرةً فقط، لذلك لا يفضل استخدام بطاريات السيارات في أنظمة الطاقة الشمسية، لأنها قد تسبّب الضرر بنظامنا الشمسي. ^[7]