بطاريات الطاقة الشمسية بالليثيوم أم الرصاص الحمضية: عمق التفريغ والدورات وفترة استرداد التكلفة

قد تكلف بطارية الطاقة الشمسية التي يقل سعرها المبدئي إلى النصف أكثر على مدى عمر النظام. ومن الأخطاء الشائعة مقارنة البطاريات بسعر الشراء أو بالكيلوواط-ساعة الاسمية فقط. عند مقارنة تخزين الطاقة الشمسية ببطاريات الليثيوم وبطاريات الرصاص الحمضية، توفر الطاقة القابلة للاستخدام، وعمر الدورات، وظروف التشغيل، وأجور الاستبدال أساسًا أكثر فائدة للمقارنة.

## قارن السعة القابلة للاستخدام، لا السعة الاسمية فقط السعة الاسمية للبطارية ليست بالضرورة السعة التي ينبغي التخطيط لاستخدامها. عمق التفريغ (DoD) هو نسبة السعة الاسمية المستهلكة خلال الدورة. وقد يؤدي استخدام بطارية الرصاص الحمضية مرارًا بعمق تفريغ مرتفع إلى تقصير عمرها التشغيلي، لذلك تحدد تصميمات الأنظمة المستقلة عن الشبكة التفريغ المعتاد غالبًا بنحو 50%. وتدعم بطاريات LiFePO4 عادةً عمق تفريغ قابلًا للاستخدام أكبر، وفقًا لحدود الشركة المصنّعة وإعدادات BMS.

لإجراء مقارنة بسيطة، لنفترض وجود مجموعتي بطاريات اسميتين بسعة 10 kWh لكل منهما. عند التخطيط لعمق تفريغ 50%، توفر مجموعة الرصاص الحمضية نحو 5 kWh من طاقة التيار المستمر قبل خسائر التحويل. وعند التخطيط لعمق تفريغ 80%، توفر مجموعة LiFePO4 نحو 8 kWh. هذه افتراضات تخطيطية وليست قيمًا عامة؛ تحقق من ورقة بيانات البطارية، وحدود العاكس، ونطاق درجات الحرارة، وشروط الضمان.

تكون الطاقة المتاحة لأحمال التيار المتردد أقل من طاقة التيار المستمر المخزنة بسبب خسائر العاكس والأسلاك. ولإجراء تصميم منصف، قارن الطاقة القابلة للاستخدام عند نقطة حدود النظام، وأدرج سعة احتياطية للفترات الغائمة وحدود التفريغ وتقادم البطارية، بدلًا من تحديد السعة ليوم مثالي واحد.

## عمر الدورات وملف التشغيل يُحدَّد عمر الدورات عادةً عند قيم معينة لعمق التفريغ ودرجة الحرارة ومعدل الشحن وعتبة السعة عند نهاية العمر. ويصعب مقارنة رقم عمر الدورات دون معرفة ظروف الاختبار هذه. وغالبًا ما تعلن منتجات LiFePO4 عن عدة آلاف من الدورات ضمن ظروف محددة؛ أما عمر بطاريات الرصاص الحمضية المغمورة وبطاريات AGM فيختلف كثيرًا حسب التصميم، وقد ينخفض عند تفريغ البطاريات بعمق أو عدم إعادة شحنها بالكامل.

- تحقق من عمق التفريغ المستخدم في اختبار عمر الدورات وعتبة السعة المحددة لنهاية العمر.

- طابق معدل الشحن والتفريغ C المحدد مع العاكس ومنظم الشحن الشمسي.

- راجع حدود درجات الحرارة وما إذا كان BMS يخفض الشحن أو التفريغ في الظروف الباردة.

- بالنسبة إلى بطاريات الرصاص الحمضية، خذ التهوية وملف الشحن اللازم للوصول إلى الشحن الكامل في الحسبان.

تختلف متطلبات تشغيل البطارية المستخدمة يوميًا في دورات شحن وتفريغ عن البطارية المخصصة للاستخدام الاحتياطي العرضي. وقد يؤثر الشحن الجزئي المتكرر بوجه خاص في أداء بطاريات الرصاص الحمضية، بينما يراقب BMS في حزمة الليثيوم جهد الخلايا والتيار ودرجة الحرارة، وقد يفصل الحزمة عند بلوغ حدود الحماية. تحقق من توافق إعداداته مع العاكس والشاحن.

## مقارنة التكلفة وفترة استرداد الاستثمار لإجراء مقارنة أولية للتكلفة، استخدم إجمالي الطاقة الموردة على مدى العمر التشغيلي: اقسم إجمالي تكلفة التركيب والاستبدال على الطاقة الموردة خلال فترة الخدمة المتوقعة. أدرج البطارية والأسلاك والتركيب والصيانة ووقت التوقف والتخلص من البطارية. ولا تعتبر حسابات عمر الدورات ضمانًا؛ إذ يعتمد الإنتاج الفعلي للطاقة على درجة الحرارة والشحن ونمط الأحمال وتدهور البطارية.

على سبيل المثال، افترض أن تكلفة تركيب مجموعة رصاص حمضية بسعة 10 kWh تبلغ 2,000 دولار، وأن طاقتها اليومية المخطط لاستخدامها تبلغ 5 kWh، وأن الميزانية تفترض 700 دورة مكافئة. وهذا يعادل نحو 3,500 kWh قبل خسائر التحويل، أو نحو 0.57 دولار لكل kWh من التيار المستمر المورّد. أما مجموعة LiFePO4 بتكلفة 4,000 دولار، وطاقة مخطط لاستخدامها تبلغ 8 kWh، و3,000 دورة مكافئة، فتعادل نحو 24,000 kWh، أو نحو 0.17 دولار لكل kWh من التيار المستمر المورّد. تستثني هذه المقارنة التوضيحية تكاليف الاستبدال والتمويل، وتستخدم أرقامًا مفترضة لا ضمانات للمنتج.

في هذا المثال، يكون السعر الأولي لخيار الليثيوم أعلى، لكن تكلفته المحسوبة لكل كيلوواط-ساعة مورّد أقل. وتعتمد فترة استرداد الاستثمار على فرق السعر الفعلي، والإنتاج اليومي للطاقة، وتوقيت الاستبدال، وقيمة الكهرباء، ومدى قدرة النظام على الاستفادة من السعة الإضافية. وقد تتضاءل الميزة المحسوبة إذا كانت البطارية نادرًا ما تخضع لدورات شحن وتفريغ، أو إذا لم يستطع الموقع تلبية متطلبات شحن الليثيوم وحمايته.

## الملاءمة والسلامة والتوريد قد تناسب بطاريات الرصاص الحمضية المشترين الذين يعطون الأولوية لانخفاض الإنفاق الأولي أو لممارسات خدمة راسخة أو لاستخدام احتياطي غير متكرر. وغالبًا ما يُنظر إلى LiFePO4 للتشغيل اليومي بالدورات عندما تكون السعة القابلة للاستخدام الأكبر والصيانة الأقل وتقليل مرات الاستبدال أمورًا مهمة. قبل اختيار التركيب الكيميائي، قارن أبعاد الحزمة ووزنها، وحدود التشغيل على التوازي، وبروتوكول الاتصال، وتصنيف تيار BMS، والتوافق مع العاكس.

بالنسبة إلى حزمة الليثيوم، اطلب وثائق السلامة والنقل ذات الصلة، ومنها وثائق اختبار UN38.3 للنقل، وأدلة الامتثال لمعيار IEC 62619 أو UL 1973 عند ارتباطها بالمنتج والتركيب. يختلف نطاق الشهادات حسب الطراز والسوق؛ فتحقق من التكوين الدقيق للبطارية ومتطلبات اللوائح المحلية بدلًا من الاعتماد على ادعاء عام.

في مشاريع تخزين الطاقة الشمسية المخصصة، قيّم قدرات OEM/ODM إلى جانب الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) ومدة التوريد. يمكن لـ Newbeebattery العمل شريكًا في تصنيع الحزم المخصصة وفق OEM/ODM لمواءمة جهد الحزمة وسعتها وسلوك BMS والهيكل وواجهات النظام مع مواصفات المشروع.

## الخلاصة لا يقتصر الاختيار العملي بين الليثيوم والرصاص الحمضي في الطاقة الشمسية على مقارنة سعر التركيب الكيميائي. احسب الطاقة القابلة للاستخدام والتكلفة الإجمالية للطاقة الموردة على مدى العمر التشغيلي استنادًا إلى دورة العمل الفعلية، ثم تحقق من شروط عمر الدورات ومعدل C والحماية والتوافق والامتثال للبطارية المحددة.