برای پاسخ این سوال ، خیلی ساده می توانیم بگوییم : وسیله ای که انرژی را در خود ذخیره می کند . باتری ها انرژی تولید نمی کنند بلکه آنها فقط انرژی را در خود ذخیره و آن را در یک دوره ، زمانیکه به انرژی احتیاج است ، به جریان می اندازند.مکانیسم ذخیره سازی و یا آزاد سازی انرژی در یک باتری ، درگیر مواد شیمیایی است ، در واقع تغییرات کوچک شیمیایی است که باعث شارژ و دشارژ باتری ها می شوند.باتری های قابل شارژ پروسه های شیمیایی را برای ذخیره و آزادسازی انرژی تکرار می نمایند.
باتری ها نمی توانند صد در صد کارآمدی خود را داشته باشند چرا که مقداری انرژی به دلیل واکنش های شیمیایی شارژ و دشارژ از دست می رود. این از دست رفتن بسته به نوع باتری می تواند بین 5 تا 25 درصد باشد.
عوامل مختلفی که بر باتری تاثیرگذار است:
یکی از آنها دما(Temperature)ست.مقاومت داخلی باتری دلیلی بر افزایش دمای باتری می باشد . مقاومت داخلی انرژی را تشکیل می دهد.
از عوامل تاثیرگذار دیگر می توان به عملکرد(Performance) اشاره نمود.عملکرد یک باتری در واقع به نحوه استفاده باتری بستگی دارد.در انواع مختلف باتری ، عملکرد های متفاوتی در مدارهای الکترونیکی نشان داده می شود ، به عنوان مثال باتری های لید اسید کارآمدی 85 تا 95 درصدی از خود نشان داده اند در صورتیکه این عملکرد در باتری های آلکالین و نیکل کادمیوم حدود 65 درصد می باشد.بعضی از باتری های دیپ سایکل AGM تحت شرایط بهینه می توانند 98 درصد بهره وری داشته باشند البته خیلی به ندرت پیش می آید.بصورت نرمال انتظار می رود در یک باتری بین 10 تا 20 انرژی از دست برود . در شکل زیر بصورت ساده یک باتری نمایش داده شده است . انواع مختلف باتری و مشخصات آنها در این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.
باتری ها با توجه به چه مشخصاتی از هم متمایز می گردند؟
از جمله مشخصاتی که باتری ها را از هم متمایز می سازد می توان به ولتاژ، ظرفیت و میزان عمق دشارژ(DOD) آنها ، اشاره کرد.
ولتاژ : ولتاژ یک باتری از مشخصه های اساسی یک باتری به شمار می رود که بوسیله مواد شیمیایی آن تعیین می گردد . انواع باتری در ولتاژهای مختلفی همچون 2 ، 3.7 ، 6 و 12 ولت تولید می گردند.
ظرفیت : ظرفیت یک باتری ، شارژ ذخیره شده در آن،تعریف می گردد. در واقع بیشترین انرژی تحویلی از سوی باتری( تحت شرایط خاص) ، ظرفیت نامیده می شود. در انواع باتری ها ظرفیت با کمیت آمپر-ساعت(AH) نشان داده می شوند . نکته ی حائز اهمیت در ظرفیت باتری ها این است که ظرفیت باتری تحت تغییرات برجسته در شرایط مختلف می تواند تغییر کند. فاکتورهایی متفاوتی وجود دارد که بر ظرفیت باتری تاثیر مستقیم دارد ، از جمله آنها می توان به میزان شارژ و یا دشارژ ، سن و شرایط آب و هوایی اشاره کرد .
عمق دشارژ(DOD) : زمانیکه یک باتری در سیستمی بکار گرفته می شود ، مقدار انرژی مصرفی، درصدی از ظرفیت کل باتری است . این میزان انرژی تخلیه شده از باتری ، عمق دشارژ تعریف می گردد که عموماً با % بیان می شود.بسیاری از انواع باتری ها ، نباید بصورت کامل تخلیه شوند چرا که صدمات جدی به آنها وارد می گردد . برای مثال : اگر عمق دشارژ یک باتری از سوی تولید کننده آن ، 30درصد است این به این معنی است که مصرف کننده تنها مجاز به استفاده ی 30درصد از ظرفیت نامی باتری می باشد.
باتری ها دارای یک استاندارد فنی بین المللی هستند که به آن C charging ratio گفته می شود . این استاندارد به شکل های متفاوتی همچون 0.1C ، 0.2C ، C20 و امثالهم نامگذاری می گردند. مفهوم این استاندارد را با ذکر مثالی شرح می دهیم : برای نمونه در یک باتری با ظرفیت 100AH در شرایط 1C ، جریان شارژ یا دشارژ این باتری 100 آمپر است. همچنین برای C20 (مخفف 0.05 C charging ratio ) یعنی این باتری می تواند در مدت 20 ساعت تخلیه گردد. در تصویر زیر ویژگی های دشارژ یک باتری لیتیوم به عنوان نمونه ، در C charging ratio های متفاوت آورده شده است.
انواع باتری ها
انواع باتری ها
باتری ها برای اهداف متفاوتی بکار گرفته می شوند . آنها طبق دو اساس دسته بندی می گردند :
- شکل کاربری
- ساختاری
برای سیستم های بزرگ، شکل کاربری رایج باتری معمولا به باتری های اتوموتیو ، مارین و دیپ سایکل دسته بندی می شوند. باتری های سیستم خورشیدی ، سیستم های UPS ، جرثقیل ها ، قایق ها همگی از موارد خاص کاربری باتری های دیپ سایکل هستند .
از نظر ساختاری باتری ها در کلاس های Flooded ، ژل ، و سیلد AGM دسته بندی می گردند. بسته به نوع انرژی مورد نیاز ، ممکن است از باتری های دیگری هم مانند لیتیوم استفاده گردد . در این مقاله برای درک بهتر ، بطور ساده انواع مختلفی از باتری های رایج و تفاوت های میان آنها را مورد بحث قرار می دهیم .
باتری های Automotive یا باتری های استارتی
این نوع از باتری ها برای استارت و راه اندازی موتورها به کار گرفته می شوند ، به همین خاطر است که به این باتری ها ، استارتی نیز می گویند . باتری های رایج در فروشگاه های باتری خودرو ، از همین قبیل باتری ها هستند . استارتر های موتور در لحظه به سطح زیادی از جریان نیاز دارند . در این باتری ها تعداد زیادی پلیت نازک برای بدست آوردن بالاترین سطح و در نتیجه جریان های بالای استارت ، بکار گرفته شده است . با این تفاسیر با توجه به اینکه این نوع از باتری ها به خوبی جریان های ناگهانی را فراهم می کنند ، اما برای کاربردهای Deep Cycle پیشنهاد نمی شوند . به عنوان مثال در یک سیستم خورشیدی ، پلیت های باتری اتوموتیو ( که از اسفنج ساخته شده اند) به سرعت مصرف و در بین سلول می افتند ، بنابر این عمر اینگونه باتری ها برای استفاده در سیستم های خورشیدی از 150 سیکل فراتر نخواهد رفت و این در حالی است که آنها عمر بالاتری را برای سیکل های معمولی استارتی (مثلا استفاده در یک خودرو سواری) از خود نشان داده اند . تصویر زیر یک باتری اتوموتیو را نشان می دهد.
باتری های دیپ سایکل ( باتری های سیکل عمیق)
این باتری ها از پلیت های ذخیم تر که از لید جامد ساخته شده ، تشکیل می شوند . این لید ها باعث سطح کمتر و اساساً توان لحظه ای کمتری می شوند ، کاملا برعکس باتری های استارتی . آنها به طور خاص برای کاربردهایی با سیکل عمیق (Deep Cycle) طراحی شده اند . پلیت های ذخیم باعث کم شدن فضای سطحی هستند و در نتیجه در یک باتری دیپ سایکل جریان های بالای کمتری فراهم می گردد .( البته که در زمان یکسان در مقایسه با باتری استارتی قادر به سطح عمیق تری از شارژ هستند) .
باتری های دیپ سایکل معمولاً تا 50 درصد از ظرفیت اسمی خود می توانند دشارژ شوند ، به همین علت آنها برای مواردی که یک جریان ثابت در مدت طولانی نیاز است ، مناسب هستند . باتری های دیپ سایکل می توانند تا 80 درصد از ظرفیت نامی خود دشارژ شوند ، اگرچه پیشنهاد نمی شود که آنها را بالای 50 درصد از ظرفیت نامی خود دشارژ نمایید . همچنین توصیه می گردد ماهانه یکبار بطور کامل شارژ گردند . این کار برای سرویس سطوح باتری است . با این حال ، ظرفیت باتری های دیپ سایکل هم در طول زمان کاهش پیدا می کند . باتری های دیپ سایکل در انواع مختلفی مانند AGM و GEL در بازار در دسترس است . تصویر زیر نمونه یک باتری دیپ سایکل را نشان می دهد .
باتری های مارین(MARINE)
این باتری ها که به باتری های هیبرید نیز شناخته می شوند ، حد وسط باتری های استارتی (اتوموتیو) و باتری های دیپ سایکل هستند . باتری های هیبریدی از پلیت های اسفنجی سنگین ساخته می شوند . این پلیت ها به نسبت پلیت های باتری های اتوموتیو و دیپ سایکل به مراتب درشت تر هستند . تصویر زیر یک باتری مارین را نمایش می دهد .
با ذکر توضیحات کلی اکنون با ساختار باتری های رایج در انرژی خورشیدی آشنا شدیم . در مقالات بعدی بطور کاملی ساختار و نحوه عملکرد باتری ها از جمله باتری های لیتیومی را مورد بحث قرار می دهیم . در حال حاضر با استفاده از اطلاعات مذکور ، دلیل استفاده باتری دیپ سایکل را در پروژه های انرژی خورشیدی آفگرید متوجه شدیم .