تعتمد كمية الطاقة المُخزّنة في بطاريات الليثيوم في نظام تخزين الطاقة الشمسية بشكل أساسي على تصميم النظام وسعة بطارية الليثيوم. يتكون نظام الطاقة الشمسية عادةً من ألواح شمسية، وعاكس، ووحدة تحكم في الشحن، وبطاريات تخزين. في هذا النظام، تُستخدم بطاريات الليثيوم لتخزين الكهرباء المُولّدة من الألواح الشمسية لاستخدامها عند نقص ضوء الشمس أو خلال فترات ذروة الطلب على الطاقة.
حساب سعة تخزين بطارية الليثيوم
ال تخزين طاقة بطارية الليثيوم تُحدَّد السعة عادةً من خلال سعتها (أمبير-ساعة أو كيلوواط-ساعة) والجهد. في أنظمة تخزين الطاقة الشمسية، عادةً ما تكون سعة البطارية كبيرة، وتُقاس عادةً بالكيلوواط-ساعة (كيلوواط-ساعة).
يمكن حساب تخزين الطاقة باستخدام الصيغة:
E=V×C
أين:
E:E هي الطاقة (بالكيلووات في الساعة، kWh)،
V:V هو جهد البطارية (بالفولت، V)،
C:C هي سعة البطارية (بالأمبير في الساعة، Ah).
على سبيل المثال، إذا كان لبطارية الليثيوم لنظام تخزين الطاقة الشمسية جهد 48 فولت وسعة 200 أمبير/ساعة، فإن الطاقة المخزنة ستكون:
E=48V×200Ah=9.6 كيلوواط/ساعة
وهذا يعني أن بطارية الليثيوم قادرة على تخزين 9.6 كيلووات ساعة من الطاقة.
تطبيقات عملية لتخزين بطاريات الليثيوم
أنظمة تخزين الطاقة الشمسية السكنية
ل أنظمة تخزين الطاقة الشمسية السكنيةتتراوح سعة بطاريات الليثيوم النموذجية بين 5 و20 كيلوواط/ساعة. على سبيل المثال، تستخدم بعض الأنظمة المنزلية بطاريات ليثيوم (مثل بطاريات Tesla Powerwall) بسعة تخزين تبلغ 13.5 كيلوواط/ساعة. هذا يعني أنه يمكن تخزين الطاقة الزائدة التي تولدها الألواح الشمسية خلال النهار في بطارية الليثيوم لاستخدامها ليلاً أو في الأيام الغائمة.
أنظمة تخزين الطاقة الشمسية التجارية والصناعية
ل أنظمة تخزين الطاقة الشمسية على نطاق تجاري وصناعيتُستخدم بطاريات الليثيوم بسعات أكبر بكثير، تتراوح عادةً بين عشرات الكيلوواط/ساعة وعدة مئات الكيلوواط/ساعة. على سبيل المثال، قد يستخدم نظام تخزين الطاقة الشمسية التجاري مجموعة بطاريات ليثيوم بسعة 100 كيلوواط/ساعة أو أكثر لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة.
المركبات الكهربائية وتكامل الطاقة الشمسية
يمكن أيضًا دمج أنظمة تخزين الطاقة الشمسية مع المركبات الكهربائية لشحنها. باستخدام الطاقة الشمسية لشحنها وتخزينها في بطاريات الليثيوم، يُمكن تحقيق كفاءة أكبر في استخدام الطاقة.
العوامل المؤثرة على سعة تخزين الطاقة
نوع البطارية وسعتها
تعتمد سعة تخزين بطاريات الليثيوم على نوعها وتصميمها. تختلف أنواع بطاريات الليثيوم (مثل بطاريات فوسفات حديد الليثيوم، وبطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم) في كثافات الطاقة وعمرها الافتراضي. لذلك، قد تختلف كمية الطاقة المخزنة باختلاف نوع البطارية.
مقياس النظام
يؤثر حجم نظام تخزين الطاقة الشمسية بشكل مباشر على سعة تخزين بطاريات الليثيوم. عادةً ما تكون الأنظمة السكنية أصغر حجمًا، بسعات تتراوح بين 5 و20 كيلوواط/ساعة، بينما قد تستخدم الأنظمة التجارية أو الصناعية أجهزة تخزين أكبر بكثير، تتراوح سعتها بين عشرات ومئات الكيلوواط/ساعة.
كفاءة شحن وتفريغ البطارية
تؤثر كفاءة شحن وتفريغ بطاريات الليثيوم أيضًا على تخزين الطاقة الفعلي. عمليًا، تتراوح كفاءة شحن بطاريات الليثيوم عادةً بين 90% و95%، مما يعني فقدان بعض الطاقة أثناء عملية الشحن والتفريغ.
ملخص
كمية الطاقة المخزنة في بطاريات الليثيوم الخاصة بـ نظام تخزين الطاقة الشمسية يرتبط ارتباطًا وثيقًا بسعة البطارية وجهدها وحجم النظام. بالنسبة لأنظمة تخزين الطاقة الشمسية المنزلية، تخزن بطاريات الليثيوم عادةً ما بين 5 و20 كيلوواط/ساعة من الطاقة، بينما قد تتطلب الأنظمة التجارية والصناعية بطاريات ليثيوم أكبر بكثير (تتراوح بين عشرات ومئات الكيلوواط/ساعة). مع استمرار تطور تكنولوجيا بطاريات الليثيوم، من المتوقع أن تتحسن سعة وكفاءة تخزين الطاقة، مما يدعم الاستخدام الأكثر فعالية للطاقة الشمسية.