ما هي مدة استمرار البطاريات الشمسية المنزلية؟

أصبح تخزين الطاقة السكنية ميزة شائعة بشكل متزايد للطاقة الشمسية المنزلية.استطلاع رأي SunPower الأخيروجدت دراسة استقصائية لأكثر من 1500 منزل أن حوالي 40% من الأمريكيين قلقون بشأن انقطاع التيار الكهربائي بشكل منتظم. ومن بين المشاركين في الاستطلاع الذين يفكرون جدياً في تركيب أنظمة الطاقة الشمسية في منازلهم، قال 70% منهم إنهم يخططون لتركيب نظام تخزين طاقة بالبطاريات.

إلى جانب توفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي، تُدمج العديد من البطاريات مع تقنية تتيح جدولة ذكية لاستيراد وتصدير الطاقة. الهدف هو تعظيم قيمة نظام الطاقة الشمسية المنزلي. كما أن بعض البطاريات مُحسّنة لدمجها مع شاحن السيارة الكهربائية.

وأشار التقرير إلى ارتفاع حاد في عدد المستهلكين الذين أبدوا اهتمامًا بالتخزين من أجل توفير الطاقة الشمسية ذاتيًا، مما يشير إلى أنانخفاض معدلات القياس الصافيتُثبّط تصدير الكهرباء المحلية النظيفة. أفاد ما يقرب من 40% من المستهلكين بأن التزويد الذاتي للطاقة هو سبب طلبهم عروض أسعار التخزين، مقارنةً بأقل من 20% في عام 2022. كما أُدرجت الطاقة الاحتياطية في حال انقطاع التيار الكهربائي وتوفير فواتير الخدمات كأهم أسباب تضمين تخزين الطاقة في عروض الأسعار.

ارتفعت معدلات تركيب البطاريات في مشاريع الطاقة الشمسية السكنية بشكل مطرد في عام 2020 بنسبة 8.1٪ من البطاريات المرفقة بأنظمة الطاقة الشمسية السكنية، وفقًا لمختبر لورانس بيركلي الوطني، وفي عام 2022 ارتفع هذا المعدل بأكثر من 17٪.

عمر البطارية

تُتيح فترات الضمان الاطلاع على توقعات المُثبِّت والمُصنِّع لعمر البطارية. عادةً ما تكون فترات الضمان حوالي عشر سنوات.ضمانعلى سبيل المثال، تنتهي صلاحية بطارية Enphase IQ عند 10 سنوات أو 7300 دورة، أيهما يحدث أولاً.

مُثبِّت الطاقة الشمسية Sunrunقاليمكن أن تدوم البطاريات ما بين 5 و15 عامًا. هذا يعني أنه من المرجح أن تكون هناك حاجة لاستبدالها خلال عمر النظام الشمسي الذي يتراوح بين 20 و30 عامًا.

يعتمد عمر البطارية المتوقع بشكل أساسي على دورات الاستخدام. وكما هو موضح في ضمانات منتجات إل جي وتيسلا، فإن حدود 60% أو 70% من السعة مضمونة لعدد معين من دورات الشحن.

هناك سيناريوهان للاستخدام يدفعان هذا التدهور: الشحن الزائد والشحن المتقطع،وقال معهد فارادايالشحن الزائد هو دفع تيار كهربائي إلى بطارية مشحونة بالكامل. قد يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارتها، أو حتى اشتعالها.

الشحن البطيء هو عملية شحن البطارية باستمرار حتى 100%، مما يؤدي حتمًا إلى فقدانها. قد يؤدي التذبذب بين 100% وأقل بقليل من 100% إلى ارتفاع درجة الحرارة الداخلية، مما يقلل من سعتها وعمرها الافتراضي.

قال فاراداي إن سببًا آخر للتدهور مع مرور الوقت هو فقدان أيونات الليثيوم المتحركة في البطارية. يمكن للتفاعلات الجانبية في البطارية أن تحبس الليثيوم الحر القابل للاستخدام، مما يؤدي إلى انخفاض سعتها تدريجيًا.

في حين أن درجات الحرارة المنخفضة قد تُعيق أداء بطارية الليثيوم أيون، إلا أنها لا تُسبب تدهورًا في البطارية أو تُقصّر عمرها الافتراضي. ومع ذلك، أوضح فاراداي أن العمر الإجمالي للبطارية يتناقص عند درجات الحرارة المرتفعة. ويرجع ذلك إلى أن الإلكتروليت الموجود بين الأقطاب الكهربائية يتحلل عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يُفقد البطارية قدرتها على نقل أيونات الليثيوم. وهذا بدوره يُقلل من عدد أيونات الليثيوم التي يُمكن للقطب الكهربائي استيعابها في بنيته، مما يُستنزف سعة بطارية الليثيوم أيون.

صيانة

يوصي المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) بتثبيت البطارية في مكان بارد وجاف، ويفضل أن يكون مرآبًا، حيث يكون تأثير الحريق (تهديد صغير، لكنه ليس صفرًا) يمكن تقليلها. يجب وضع البطاريات والمكونات المحيطة بها على مسافات مناسبة للسماح بالتبريد، كما أن فحوصات الصيانة الدورية تساعد في ضمان التشغيل الأمثل.

ذكر المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) أنه يُنصح، قدر الإمكان، بتجنب التفريغ العميق المتكرر للبطاريات، فكلما زاد التفريغ، قلّ عمرها الافتراضي. إذا كانت بطارية المنزل تُفرّغ بعمق يوميًا، فقد يكون الوقت قد حان لزيادة سعة مجموعة البطاريات.

أشار المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) إلى ضرورة الحفاظ على شحنة البطاريات المتصلة على التوالي. ورغم أن شحنة مجموعة البطاريات بأكملها قد تبلغ 24 فولتًا، إلا أنه قد يختلف الجهد بين البطاريات، مما يقلل من فعالية حماية النظام بأكمله على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك، أوصى المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) بضبط نقاط ضبط الجهد الصحيحة للشواحن ووحدات التحكم في الشحن، وفقًا لما تحدده الشركة المصنعة.

كما أشار المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) إلى ضرورة إجراء عمليات الفحص بشكل دوري. ومن بين الأمور التي يجب البحث عنها: وجود تسرب (تراكم على السطح الخارجي للبطارية)، ومستويات سوائل مناسبة، وفولتية متساوية. وأوضح المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) أن كل مُصنِّع للبطاريات قد يكون لديه توصيات إضافية، لذا يُفضَّل مراجعة بيانات الصيانة وأوراق بيانات البطارية.