أفضل طريقة للحفاظ على بطاريات الطاقة الشمسية أن تكون بقدرة ضعف الاحتياج

> المهندس علي حكمت خبير الطاقة الشمسية  لـ “علوم وتكنولوجيا”

لقاء/ هاشم السريحي

بالنظر إلى الفترة التي تجاوزت عاماً ونصف منذ تزايد استخدام الطاقة الشمسية في بلادنا بدأ الناس يشعرون بالحاجة إلى معلومات عن الاستخدام الأمثل لمنظومة الطاقة الشمسية، ومع تزايد أنواع البطاريات الموجودة في الأسواق يحتار الكثير أي منها الأنسب لاستخدام الطاقة الشمسية وما الطريقة المثلى لاستهلاك الطاقة، وكيف يمكن الحفاظ على البطاريات. للإجابة عن هذه التساؤلات وغيرها التقينا المهندس علي حكمت ماجستير فيزياء الخلايا الشمسية.

بشكل عام ما هي أنواع البطاريات، وما الأنسب لاستخدامها مع الطاقة الشمسية؟
بطاريات الرصاص الحمضي Lead Acid Batteries تتوفر بعدة أنواع أهمها:
– ليد أسيد مفتوحة Open Lead acid: غالباً ما تكون مخصصة للمحركات والمولدات والسيارات وتسمى ببطاريات بدء التشغيل Starter Battery وتمتاز بإنتاج أمبيرية عالية وقابلة للشحن السريع أيضاً، ولكنها لا تصلح لاستخدام الطاقة الشمسية التي تتطلب شحن وتفريغ لوقت أطول بسبب تآكل قضبان الرصاص الرفيعة. وبالمقابل توجد منها أنواع مخصصة للطاقة الشمسية تتميز بقضبان رصاصية أكثر سماكة وتعرف بالبطاريات المغمورة Flooded أو الرصاص الاسطواني Tubular.
– بطاريات الرصاص الحمضي المغلقة Sealed Lead acid: يوجد منها نوعان؛ الأول يستخدم في أنظمة خازنات الكهرباء (UPS)، والنوع الآخر مخصص لاستخدامات الطاقة الشمسية، وتتميز بقضبان رصاص مجوفة ثخينة (Valve Regulated Lead Acid) تتحمل الشحن والتفريغ لفترة أطول بأمبيرية ابتدائية تصل إلى 30 % من سعة البطارية ولكن لا يمكن التحكم في التفريغ البطيء عند نسبة أقل من 50 % من سعتها. وقد تطورت تقنيتان حديثتان للحد من ذلك كما في بطاريات:
1 – اي جي ام AGM:
تعتبر مقاربة لليد أسيد المغلقة لكن مع إضافة مواد زجاجية ماصةAbsorbance Glass Material للحمض المتأين بين قضبان الرصاص لضمان شحن وتفريغ أكثر كفاءة، وتمتاز بأمبيرية ابتدائية أقل من الليد أسيد 25 %  من سعة البطارية، ومن عيوبها أنها تتطلب تفريغ لا يقل عن 50 % من سعتها لضمان عمر أطول بينما تمتاز بالمحافظة على سعتها لفترة طويلة بدون استخدام.
2 – الجل  Gel:
وهذا النوع يتم استبدال الحمض بعجينة هلامية، وتمتاز بأمبيرية أقل من سابقتيها 20 % من سعة البطارية، ومن أهم مميزاتها أنها قابلة للتفريغ البطيء لمدة طويلة وتتحمل درجة الحرارة المرتفعة بينما يعيبها حساسية فولتية الشحن وتتضرر بسرعة من الشحن الزائد لذلك تتطلب منظمات شحن خاصة.
3 – بطاريات ذات الدورة العميقة Deep cycle:
وتتوفر بالأنواع الأربعة سابقة الذكر، وتمتاز بمدة أطول من سابقتها في الشحن أو التفريغ بالإضافة إلى عمر حياتي أطول بمقدار ثلاثة أضعاف (أعلى من 1500 دورة عند نسبة تفريغ 50 %) ووزنها يزيد بـ 30 % عن سابقتيها. ومؤخرا ظهرت بطاريات جديدة مثل OPZV  والتي تتواجد بفولتية 12 وسعة أمبيرية تصل إلى 1000 أمبير/ساعة وبعمر حياتي يصل إلى 3000 دورة عند نسبة تفريغ 50 %.
ما هي الطريقة المثلى لاستخدام بطاريات الطاقة الشمسية؟
1 – الشحن اليومي الكامل 100 %.
2 – مطابقة قيم فولتية الشحن للبطارية مع برمجة منظم الشحن.
3 – التفريغ الساعي الآمن وعدم التفريغ الكلي للبطارية أو تركها لمدة طويلة بدون شحن.
4 – الصيانة الدورية للبطاريات المربوطة على التوالي أو التوازي كل 3 أشهر.
ما المحاذير التي تؤدي إلى تلف البطاريات، وكيف يمكن تجنبها؟
1 – عدم التأكد من تاريخ الإنتاج للبطارية قبل الاستخدام والتركيب، وينصح بشحن البطارية المخزنة بعد ستة أشهر من تاريخ إنتاجها.
2 – الشحن الزائد بأمبيرية أعلى من الحد المسموح به، وكذلك الحال بالنسبة للتفريغ الساعي والذي من المفترض أن لا يتجاوز 20 % من سعة البطارية، لأن ذلك يؤدي إلى تضرر وتآكل الصفائح الداخلية للبطارية.
3 – الشحن بفولتية أعلى من فولتية شحن البطارية المحدد من قبل الشركة المصنعة وذلك يشكل خطرا على أمن وسلامة البشر بقرب البطارية، لأن الشحن بفولتية عالية قد يودي إلى انتفاخ البطارية وغالبا إلى انفجارها.
4 – عدم الالتزام بتعليمات الشركة المصنعة في إجراءات الصيانة الدورية للبطارية، حيث يجب أن تكون غالباً بعد الأشهر الثلاثة الأولى من الاستخدام.
5 – التفريغ التام للبطارية وتركها فترة تتجاوز الساعتين بدون شحن، فذلك يؤدي إلى تسلفن القطب السالب للبطارية مما يؤدي إلى عطلها وتلفها في فترة قصيرة، لذا يجب تجنب ذلك.
هل يجب تنشيط بطاريات الطاقة الشمسية، وما هي طريقة التنشيط ومتى نقوم بذلك؟
ذلك يعتمد على دليل الاستخدام وإرشادات الشركة المصنعة للبطارية، ولكن غالبا ينصح بتفريغ البطارية إلى نسبة تتراوح ما بين 20-40 % من سعتها وشحنها بتيار ثابت وفولتية التسوية لمدة تتراوح من 10-20 ساعة مرة واحدة فقط كل ثلاثة أو ستة أشهر.
بعض أنواع البطاريات وخصوصا البطاريات السائلة أو الرطبة (ما عدا AGM أو GEL) تتطلب إزالة السلفنة كل ستة أشهر بأجهزة صغيرة تسمى (Desulfator).
عمر البطاريات يعتمد على عدد الدورات (الشحن والتفريغ) فكيف يزيد الاستخدام الأمثل من عمرها؟
يقاس عمر البطارية معياريا بعدد دورات (الشحن والتفريغ) عند نسبة تفريغ 50 % وهي النسبة الآمنة للحفاظ على البطارية في زمن معقول ومقبول مقارنة بقيمتها وتكلفتها الشرائية. ولذلك ننصح لمن يريد استخدام بطاريات الطاقة الشمسية أن يتم حساب ضعف الاحتياج من القدرة الإجمالية في الليل؛ على سبيل المثال: إذا كان تشغيل (تلفاز 30 وات + ريسيفر 12 وات + 6 لمبات 7 وات ) لمدة 7 ساعات يحتاج بطارية 50 أمبير/ساعة بنسبة تفريغ 95 %؛ ننصح بأخذ بطارية 100 أمبير/ساعة بنسبة تفريغ 49 % لأنها ستدوم معه ما يقارب العامين بعكس بطارية الـ 50 أمبير /ساعة والتي ربما لن تدوم لأكثر من تسعة أشهر في أفضل الأحوال.

jshashem@gmail.com