ما هي الأنواع الأربعة من البطاريات المستخدمة عادةً في مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية؟

أصبحت مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية جزءًا أساسيًا من البنية التحتية الحضرية الحديثة، مما يوفر حل إضاءة صديق للبيئة وفعال من حيث التكلفة.وتعتمد هذه الأضواء على أنواع مختلفة من البطاريات لتخزين الطاقة التي تلتقطها الألواح الشمسية خلال النهار.

1. تستخدم مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية عادة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم:

ما هي بطارية ليثيوم فوسفات الحديد؟
بطارية ليثيوم فوسفات الحديد هي نوع من بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) كمادة الكاثود والكربون كمادة الأنود.الجهد الاسمي للخلية الواحدة هو 3.2 فولت، ويتراوح جهد قطع الشحن بين 3.6 فولت و3.65 فولت.أثناء الشحن، تنفصل أيونات الليثيوم عن فوسفات حديد الليثيوم وتنتقل عبر المنحل بالكهرباء إلى القطب الموجب، وتندمج في مادة الكربون.في الوقت نفسه، يتم إطلاق الإلكترونات من الكاثود وتنتقل عبر الدائرة الخارجية إلى الأنود للحفاظ على توازن التفاعل الكيميائي.أثناء التفريغ، تنتقل أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى الكاثود عبر المنحل بالكهرباء، بينما تنتقل الإلكترونات من القطب الموجب إلى الكاثود عبر الدائرة الخارجية، مما يوفر الطاقة للعالم الخارجي.
تجمع بطارية ليثيوم فوسفات الحديد بين العديد من المزايا: كثافة الطاقة العالية، الحجم الصغير، الشحن السريع، المتانة، والاستقرار الجيد.ومع ذلك، فهي أيضًا الأغلى بين جميع البطاريات.وهو يدعم عادةً رسوم الدورة العميقة من 1500 إلى 2000 ويمكن أن يستمر لمدة 8 إلى 10 سنوات في ظل الاستخدام العادي.يعمل ضمن نطاق درجة حرارة واسع من -40 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية.

2. البطاريات الغروية شائعة الاستخدام في مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية:
ما هي البطارية الغروية؟
البطارية الغروية هي نوع من بطاريات الرصاص الحمضية التي يتم فيها إضافة عامل التبلور إلى حمض الكبريتيك، وتحويل المنحل بالكهرباء إلى حالة تشبه الهلام.تسمى هذه البطاريات، مع إلكتروليتاتها البلورية، بالبطاريات الغروية.على عكس بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية، تعمل البطاريات الغروية على تحسين الخواص الكهروكيميائية للبنية الأساسية للكهارل.
البطاريات الغروية لا تحتاج إلى صيانة، وتتغلب على مشكلات الصيانة المتكررة المرتبطة ببطاريات الرصاص الحمضية.يستبدل هيكلها الداخلي إلكتروليت حمض الكبريتيك السائل بنسخة هلامية، مما يعزز بشكل كبير تخزين الطاقة، وقدرة التفريغ، وأداء السلامة، وعمر الخدمة، وفي بعض الأحيان يتفوق على بطاريات الليثيوم أيون الثلاثية من حيث السعر.يمكن أن تعمل البطاريات الغروية في نطاق درجة حرارة يتراوح بين -40 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في المناطق الباردة.كما أنها مقاومة للصدمات ويمكن استخدامها بأمان في ظل ظروف قاسية مختلفة.عمر الخدمة الخاص بهم هو ضعف أو أكثر مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية العادية.

3. بطاريات الليثيوم أيون NMC شائعة الاستخدام في أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية:

توفر بطاريات الليثيوم أيون NMC العديد من المزايا: طاقة محددة عالية، حجم صغير، وشحن سريع.وهي تدعم عادة 500-800 شحنة دورة عميقة، مع عمر مماثل للبطاريات الغروية.نطاق درجة حرارة التشغيل هو -15 درجة مئوية إلى 45 درجة مئوية.ومع ذلك، فإن بطاريات الليثيوم أيون NMC لها أيضًا عيوب، بما في ذلك انخفاض الاستقرار الداخلي.إذا تم إنتاجه من قبل شركات تصنيع غير مؤهلة، فهناك خطر الانفجار أثناء الشحن الزائد أو في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة.

4. بطاريات الرصاص الحمضية شائعة الاستخدام في أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية:

تحتوي بطاريات الرصاص الحمضية على أقطاب كهربائية مكونة من الرصاص وأكسيد الرصاص، مع إلكتروليت مصنوع من محلول حمض الكبريتيك.المزايا الرئيسية لبطاريات الرصاص الحمضية هي جهدها المستقر نسبيًا وتكلفتها المنخفضة.ومع ذلك، فهي تحتوي على طاقة محددة أقل، مما يؤدي إلى حجم أكبر مقارنة بالبطاريات الأخرى.عمرها الافتراضي قصير نسبيًا، وتدعم بشكل عام 300-500 دورة شحن عميقة، وتتطلب صيانة متكررة.على الرغم من هذه العيوب، تظل بطاريات الرصاص الحمضية مستخدمة على نطاق واسع في صناعة مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية نظرًا لميزة التكلفة.

يعتمد اختيار البطارية لأضواء الشوارع بالطاقة الشمسية على عوامل مثل كفاءة الطاقة والعمر واحتياجات الصيانة والتكلفة.يتمتع كل نوع من البطاريات بمزاياه الفريدة، حيث يلبي المتطلبات والظروف المختلفة، مما يضمن بقاء مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية حلاً موثوقًا ومستدامًا للإضاءة.