بطارية حمض الرصاص الجل المختومة DKGB2-900-2V900AH

في نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية، يتمثل دور البطارية في تخزين الطاقة الكهربائية. ونظرًا لمحدودية سعة البطارية الواحدة، عادةً ما يجمع النظام بين عدة بطاريات متصلة على التوالي والتوازي لتلبية متطلبات الجهد والسعة التصميمية، ولذلك تُسمى أيضًا حزمة البطارية. في نظام تخزين الطاقة الكهروضوئية، تكون التكلفة الأولية لحزمة البطارية والوحدة الكهروضوئية متساوية، ولكن عمر البطارية أقل. تُعد المعايير الفنية للبطارية بالغة الأهمية في تصميم النظام. عند اختيار تصميم النظام، انتبه إلى المعايير الرئيسية للبطارية، مثل سعتها، والجهد المقنن، وتيار الشحن والتفريغ، وعمق التفريغ، وأوقات الدورة، إلخ.

سعة البطارية
تُحدَّد سعة البطارية بعدد المواد الفعالة فيها، والتي تُعبَّر عنها عادةً بالأمبير/ساعة (Ah) أو ملي أمبير/ساعة (mAh). على سبيل المثال، تشير السعة الاسمية 250 أمبير/ساعة (10 ساعات، 1.80 فولت/خلية، 25 درجة مئوية) إلى السعة المُحرَّرة عند انخفاض جهد بطارية واحدة إلى 1.80 فولت عند تفريغها عند 25 أمبير لمدة 10 ساعات عند 25 درجة مئوية.

طاقة البطارية هي الطاقة الكهربائية التي يمكن أن تنتجها البطارية في ظل نظام تفريغ مُحدد، وتُعبَّر عنها عادةً بالواط/ساعة (Wh). تنقسم طاقة البطارية إلى طاقة نظرية وطاقة فعلية: على سبيل المثال، لبطارية 12 فولت 250 أمبير/ساعة، الطاقة النظرية هي 12 × 250 = 3000 واط/ساعة، أي 3 كيلوواط/ساعة، مما يُشير إلى كمية الكهرباء التي يُمكن للبطارية تخزينها. إذا كان عمق التفريغ 70%، فإن الطاقة الفعلية هي 3000 × 70% = 2100 واط/ساعة، أي 2.1 كيلوواط/ساعة، وهي كمية الكهرباء المُستخدمة.

الجهد المقدر
يُسمى فرق الجهد بين القطبين الموجب والسالب للبطارية بالجهد المُصنّف. الجهد المُصنّف لبطاريات الرصاص الحمضية الشائعة هو 2 فولت، 6 فولت، و12 فولت. يبلغ جهد بطارية الرصاص الحمضية المفردة 2 فولت، وتتكون بطارية 12 فولت من ست بطاريات مفردة متصلة على التوالي.

الجهد الفعلي للبطارية ليس قيمة ثابتة. يكون الجهد مرتفعًا عند تفريغها، ولكنه ينخفض ​​عند شحنها. عند تفريغ البطارية فجأةً بتيار كبير، ينخفض ​​الجهد أيضًا فجأةً. توجد علاقة خطية تقريبية بين جهد البطارية والطاقة المتبقية. لا توجد هذه العلاقة البسيطة إلا عند تفريغ البطارية. عند تطبيق الحمل، يتشوه جهد البطارية بسبب انخفاض الجهد الناتج عن المعاوقة الداخلية للبطارية.

الحد الأقصى لتيار الشحن والتفريغ
البطارية ثنائية الاتجاه، ولها حالتان: شحن وتفريغ. تيار الشحن محدود. يختلف الحد الأقصى لتياري الشحن والتفريغ باختلاف البطاريات. يُعبَّر عن تيار شحن البطارية عادةً بمضاعف سعة البطارية C. على سبيل المثال، إذا كانت سعة البطارية C = 100 أمبير/ساعة، فإن تيار الشحن يساوي 0.15 C × 100 = 15 أمبير.

عمق التفريغ ودورة الحياة
أثناء استخدام البطارية، يُطلق على نسبة السعة المُطلقة من البطارية ضمن سعتها المُصنّفة اسم "عمق التفريغ". يرتبط عمر البطارية ارتباطًا وثيقًا بعمق التفريغ. كلما كان عمق التفريغ أعمق، قصر عمر الشحن.

تمر البطارية بمرحلة شحن وتفريغ تُسمى دورة واحدة. في ظل ظروف تفريغ معينة، يُطلق على عدد الدورات التي تتحملها البطارية قبل العمل بسعة محددة اسم "عمر الدورة".

عندما يتراوح عمق تفريغ البطارية بين 10% و30%، يكون التفريغ سطحيًا؛ ​​بينما يتراوح عمق التفريغ بين 40% و70% من التفريغ متوسط؛ ويتراوح عمق التفريغ بين 80% و90% من التفريغ العميق. كلما كان عمق التفريغ اليومي للبطارية أعمق أثناء التشغيل طويل الأمد، كان عمرها أقصر. وكلما كان عمق التفريغ أقل، كان عمرها أطول.

حاليًا، يُعد تخزين الطاقة الكهروكيميائي هو الأسلوب الشائع في أنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية، حيث يستخدم العناصر الكيميائية كوسيط لتخزين الطاقة. ويصاحب عملية الشحن والتفريغ تفاعل كيميائي أو تغير في وسيط تخزين الطاقة. وتشمل هذه البطاريات بشكل رئيسي بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات التدفق السائل، وبطاريات كبريتات الصوديوم، وبطاريات أيونات الليثيوم، وغيرها. وتُستخدم حاليًا بطاريات الليثيوم والرصاص بشكل رئيسي.