ظرفیت باتری خورشیدی و مدت زمان تامین برق؛ چه رابطهای دارند؟
برای انتخاب درست ظرفیت باتری خورشیدی باید فاکتورهای مختلفی را در نظر گرفت؛ از میزان مصرف روزانه برق گرفته تا مدت زمان تامین انرژی در شب، نوع باتری، عمق دشارژ (DoD)، توان مصرفی تجهیزات، راندمان سیستم و حتی شرایط آبوهوایی محل نصب. هر کدام از این عوامل میتوانند مستقیماً روی ظرفیت موردنیاز باتری و عملکرد نهایی سیستم خورشیدی تأثیر بگذارند.
در ادامه این مقاله به کمک کارشناسان فنی پترو صدر در زمینه باتری خورشیدی، هر یک از این ۷ فاکتور مهم را بهصورت کامل و کاربردی بررسی میکنیم تا بتوانید قبل از توجه به قیمت، بهترین ظرفیت باتری خورشیدی را متناسب با نیاز خود انتخاب کنید.
1. میزان مصرف انرژی روزانه: نقطه شروع محاسبات
اولین و مهمترین قدم برای تعیین ظرفیت باتری، محاسبه کل انرژی مصرفی روزانه شماست. این عدد معمولاً بر حسب کیلوواتساعت (kWh) بیان میشود و با جمعزدن مصرف تمام وسایل برقی در طول ۲۴ ساعت بهدست میآید. برای محاسبه دقیقتر، میتوانید از قبض برق یا یک مانیتور انرژی استفاده کنید. ظرفیت باتری باید حداقل بتواند این مصرف روزانه را پوشش دهد، اما در عمل به دلیل تلفات و عوامل دیگر، ظرفیت مورد نیاز بیشتر خواهد بود.
انرژی کل مورد نیاز اولیه=Eday×D
مثال واقعی و قدمبهقدم
فرض کنید در یک خانه این وسایل استفاده میشوند:
- لامپ LED: توان 20 وات، مدت استفاده 6 ساعت در روز
- تلویزیون: توان 120 وات، مدت استفاده 3 ساعت در روز
- یخچال: توان متوسط 150 وات، مدت کارکرد 24 ساعت در روز
مرحله ۱: محاسبه مصرف هر وسیله
- لامپ:20×6=120 واتساعت
- تلویزیون:120×3=360 واتساعت
- یخچال:150×24=3600 واتساعت
مرحله ۲: جمع کل طبق فرمول
Eday=120+360+3600=4080 واتساعت
مرحله ۳: تبدیل به کیلوواتساعت
4080÷1000=4.08 kWh
نتیجه نهایی
مصرف انرژی روزانه این خانه:
۴٫۰۸ کیلوواتساعت در روز
این عدد همان مقداری است که باید برای محاسبه ظرفیت باتری خورشیدی در نظر گرفته شود.
2. الگوی مصرف: شناسایی پیکهای بار و زمانهای بحرانی
همه مصرفها یکسان نیستند. برخی وسایل (مانند پمپ آب، کولر گازی، ماشین لباسشویی) در زمانهای خاصی از روز بار زیادی ایجاد میکنند. شناسایی این پیکهای بار و زمانهای بحرانی به شما کمک میکند تا باتری را نه تنها بر اساس انرژی کل، بلکه بر اساس توان مورد نیاز (کیلووات) نیز انتخاب کنید. اگر باتری نتواند در لحظههای اوج مصرف، جریان کافی تأمین کند، سیستم دچار قطعی میشود.
این فاکتور بیشتر بر انتخاب اینورتر و توان خروجی لحظهای باتری تأثیر میگذارد تا ظرفیت کلی ذخیرهسازی (kWh)، اما انتخاب ظرفیت باید به گونهای باشد که این جریانهای لحظهای را نیز در طول دوره دشارژ پشتیبانی کند.
3. روزهای ذخیرهسازی: چند روز میخواهید خودکفا باشید؟
آیا میخواهید در روزهای ابری یا هنگام قطعی طولانیمدت شبکه، همچنان برق داشته باشید؟ تعداد روزهای ذخیرهسازی (یا روزهای خودکفایی) تعیین میکند که باتری باید چند برابر مصرف روزانه را ذخیره کند. برای مناطق با تابش خورشید متغیر، معمولاً ۲ تا ۳ روز ذخیرهسازی توصیه میشود. این عامل مستقیماً بر ظرفیت نهایی باتری تأثیر میگذارد.
انرژی کل مورد نیاز اولیه=Eday×D
که در آن:
- انرژی مصرفی یک روز (کیلوواتساعت)
- تعداد روزهای ذخیرهسازی مورد نیاز
4. عمق تخلیه مجاز (DoD): چقدر از باتری را میتوانید استفاده کنید؟
هیچ باتریای نباید ۱۰۰٪ تخلیه شود. عمق تخلیه مجاز (Depth of Discharge) درصدی از ظرفیت اسمی باتری است که میتوانید بدون آسیب رساندن به عمر آن، استفاده کنید. برای مثال، اگر باتریای با ظرفیت اسمی ۱۰ kWh و DoD 80% داشته باشید، تنها ۸ kWh از آن قابل استفاده است. باتریهای لیتیومیونی معمولاً DoD بالاتری (۸۰–۹۰٪) دارند، در حالی که باتریهای سرباسید معمولاً DoD پایینتری (۵۰٪) دارند. این عامل در محاسبه ظرفیت مؤثر بسیار مهم است.
5. راندمان شارژ/دشارژ: از دست رفتن انرژی در چرخههای باتری
هنگام شارژ و دشارژ باتری، مقداری انرژی به صورت گرما تلف میشود. راندمان چرخه (Round‑Trip Efficiency) درصد انرژیای است که پس از یک شارژ و دشارژ کامل، قابل بازیابی است. برای باتریهای لیتیومیونی این عدد معمولاً ۹۵–۹۸٪ است، در حالی که برای باتریهای سرباسید حدود ۸۰–۸۵٪ است. این تلفات باید در محاسبه ظرفیت مورد نیاز در نظر گرفته شوند.
به دلیل تلفات، ظرفیت اسمی باید کمی بیشتر انتخاب شود تا انرژی مورد نیاز در پایان روز پس از تلفات، تأمین شود.
6. دمای محیط و شرایط نصب: تأثیر دما بر عملکرد و عمر باتری
دمای محیط تأثیر مستقیمی بر عملکرد و طول عمر باتری دارد. باتریها در دمای خیلی بالا یا خیلی پایین، راندمان کمتری دارند و سریعتر فرسوده میشوند. همچنین، نصب باتری در فضای بسته بدون تهویه مناسب میتواند منجر به گرمای بیش از حد و کاهش عمر شود. هنگام انتخاب ظرفیت، باید ضریب اصلاح دما (Temperature Correction Factor) را اعمال کنید.
اگرچه این فاکتور اغلب به صورت یک ضریب کاهنده در محاسبه عمر نهایی لحاظ میشود، اما در مناطقی با نوسانات دمایی شدید، ممکن است ظرفیت نامی باتری برای حفظ عملکرد بهینه در شرایط سخت، کمی افزایش یابد (مثلاً برای باتریهای سرباسید در دمای پایین، ظرفیت کمتر از حد اسمی گزارش میشود).
7. گارانتی و طول عمر: سرمایهگذاری بلندمدت و هزینه چرخه عمر
باتریها بر اساس تعداد چرخه شارژ/دشارژ یا سالهای گارانتی عمر میکنند. طول عمر واقعی باتری به عمق تخلیه، دما و نحوه استفاده بستگی دارد. یک باتری با گارانتی طولانیتر و چرخههای بیشتر، ممکن است قیمت اولیه بالاتری داشته باشد، اما در بلندمدت هزینه کمتری بر شما تحمیل میکند. محاسبه هزینه چرخه عمر (Levelized Cost of Storage – LCOS) کمک میکند تا باتریای را انتخاب کنید که از نظر اقتصادی به صرفهتر باشد.
انتخاب باتریهایی با طول عمر تضمین شده بالا (مثلاً ۱۵ سال یا ۶۰۰۰ چرخه) به این معناست که نیاز به تعویض کمتری در طول عمر سیستم خورشیدی خود خواهید داشت، که این خود یک صرفهجویی بزرگ محسوب میشود.
