ما هي البطارية الكهربائية

ما هي البطارية الكهربائية

ما هي البطارية الكهربائية، تستخدم البطاريات الكهربائية في الكثير من التطبيقات المختلفة بما فيها أنظمة الطاقة الشمسية،

حيث تستخدم كمصدر ثالث بعد الألواح الشمسية وشبكة الكهرباء.

ومع الطلب الشعبي الكبير على البطاريات يمكن القول بأن البطاريات الكهربائية أصبحت كعنصر أساسي في حياتنا والتي لا يمكننا الاستغناء عنها بتاتاً.

حيث تستخدم البطارية الكهربائية في تشغيل السيارات والمولدات وأنظمة الطاقة الشمسية وأنظمة الطوارئ والريموت والساعات وغيرها من الاستخدامات المهمة التي لا حصر لها.

ما هي البطارية الكهربائية
اكتشفت البطارية خلال القرن الرابع عشر على يد العالم الإيطالي “فولتا”،

وتتكون من قطبين ذات مادتين مختلفتين موصلتين للكهرباء، ومغمورتين في محلول للكهرباء (إلكتروليت).

وتكون أحد الأقطاب موجباً والآخر سالباً، وذلك حسب الشحنة التي يحملها كل منهما.

ويعتمد فرق الجهد بين القطبين على نوع المادتين المصنوع منهما الأقطاب، وكذلك نوع محلول الإلكتروليت.

تستخدم البطاريات بشكل أساسي في تخزين الطاقة الكهربائية بصورة آمنة لاستخدامها في أي وقت وحسب الحاجة،

وتطورت تكنولوجيا البطاريات حالياً وتنوعت حسب الاستخدام والحجم والمكونات،

وما زالت صناعة البطاريات إلى الآن أحد أهم العلوم بحثاً ودراسة لأهمية تخزين الطاقة في تطوير كثير من القطاعات الهندسية والتكنولوجية.

بطاريات كهربائية

أصناف البطاريات الكهربائية
يمكن تقسيم البطاريات إلى عدة أصناف وذلك حسب النوع، الحجم، السعة، الكيميائية وغير ذلك، حيث تقسم من ناحية النوع إلى قسمين وهما:

بطاريات أولية وبطاريات ثانوية، ومن حيث الكيميائية لا يمكن حصرها في نوع واحد، ومن حيث الحجم فلها أنواع عديدة ومقاسات متنوعة مثل:

(AA ، AAA ، C ، F ، E ، D).

مقاسات بطاريات كهربائية

أما من حيث قابلية الشحن فتقسم إلى نوعين وهما:

بطاريات أولية غير قابلة للشحن، وبطاريات ثانوية قابلة للشحن.

أشكال مختلفة للبطاريات القابلة للشحن

بطاريات الطاقة الشمسية وبطاريات السيارات

 بطاريات الطاقة الشمسية وبطاريات السيارات

بطاريات الطاقة الشمسية وبطاريات السيارات،

قد يظن البعض بأن بطاريات السيارات مناسبة لأنظمة الطاقة الشمسية مثلها كمثل بطاريات الدورة العميقة،

ولا يوجد تأثير على تركيب البطاريات المخصصة للسيارات، وهذه الاعتقادات خاطئة؛

لأن هناك فرق كبير بين النوعين من حيث التكوين والوظيفة ولكل نوع له مجاله الخاص به.

بطاريات السيارات

هي بطاريات مخصصة للسيارات فقط لأنها صممت لتعطي تيار إقلاع عالي لإشعال محرك السيارة،

والسبب الرئيسي في جعلها غير مناسبة لأنظمة الطاقة الشمسية هي أن عدد دورات شحنها وتفريغها قليل جداً وليست من نوع الديب سايكل.

وقد يلتجأ البعض على تركيب بطاريات السيارات للنظام الشمسي بسبب رخص ثمنها مقارنة مع بطاريات الطاقة الشمسية،

ولكن إذا أخذت في اعتبارك عمر البطارية وعدد دورات الشحن والتفريغ لها ستلاحظ أن بطاريات الدورة العمقية أفضل وأقل تكلفة من بطارية السيارة على المدى الطويل.

وهناك سبب آخر وهو عدم دراسة الفرق بين مواصفات بطاريات الطاقة الشمسية وبطاريات السيارات وما مزايا بطاريات الدورة العميقة عن بطاريات السيارات.

بطاريات الطاقة الشمسية

توصف هذه البطاريات بالدورة العميقة وعدد دورات شحنها وتفريغها عالي تصل إلى 1500 دورة على الأقل

على عكس بطاريات السيارات التي لا تتجاوز 400 دورة عند أفضل الإمكانيات. كما أن التفريغ الذاتي لبطاريات الطاقة الشمسية منخفض.

أنواع بطاريات الطاقة الشمسية

إن أشهر أنواع بطاريات الطاقة الشمسية التي تتميز بالدورة العميقة هي:

• بطاريات حمض الرصاص المغمور (بالإنجليزية: Flooded Lead Acid).
• بطاريات AGM.
• بطاريات الجل (بالإنجليزية: Gel Batteries).
• بطاريات الليثيوم أيون (بالإنجليزية: Lithium-Ion).

جميع هذه البطاريات ديب سايكل يمكن استخدامها في أنظمة الطاقة الشمسية.

ما هي أهم الأسباب التي تجعلنا نحتاج بطاريات الدورة العميقة بدلاً من بطاريات السيارة في أنظمة الطاقة الشمسية؟

• تيار شحن وتفريغ بطاريات الدورة العميقة منخفض.
• زمن شحن وتفريغ أطول.
• العمر الطويل (أكثر من 1500 دورة شحن وتفريغ).
• التفريغ الذاتي منخفض (أي لا تفرغ عند تركها لمدة طويلة).

عمر بطاريات الشمسية وبطاريات السيارات

كما هو موضح في المنحنى عند استخدام 50% من سعة بطارية الطاقة الشمسية بشكل يومي،

فإن عمر البطارية تكون تقريباً 2000 دورة شحن وتفريغ، بينما بطارية السيارة قد تعطينا 400 دورة عند استخدام 60% من السعة.

بطاريات الجل 

 بطاريات الجل 

بطاريات الجل وطريقة شحنها،

تصنف بطاريات الجل من أحد أنواع البطاريات التي يمكن إعادة شحنها لاستخدامها مرة أخرى في تشغيل أحمال التيار المستمر أو في نظام الطاقة الشمسية،

حيث يمكن تشغيلها تحت نطاق كبير لدرجة الحرارة التي تحددها الشركة المصنعة، كما أنها لا تحتاج إلى صيانة دورية.

وفي هذا الموضوع الهام سوف نتحدث عن أهم المعلومات التي قد تهمكم حول بطاريات الجل وطريقة شحنها بأفضل الطرق وبالاعتماد على بيانات الشركة المصنعة.

ما هي بطاريات الجل

تعرف بطاريات الجل (بالإنجليزية: Gel batteries) على أنها أحد أنواع البطاريات التي صممت بشكل مخصص لأداء الدورة العميقة،

مما يجعلها تتناسب مع أنظمة الطاقة الشمسية لتشغيل الأحمال الكهربائية حتى فترات طويلة وذلك حسب السعة الأمبيرية للبطارية.

حيث تعمل بطاريات الجل على تخزين الطاقة الكهربائية القادم من الألواح الشمسية أو الشبكة الوطنية داخل البطارية على شكل طاقة كيميائية أثناء الشحن،

بينما تحول الطاقة الكيميائية داخل البطارية إلى طاقة كهربائية على شكل تيار مستمر (DC) عند توصيلها بدائرة كهربائية أو عند تشغيل جهاز كهربائي.

بطارية الجل

مكونات بطاريات الجل

تتكون بطاريات الجل من مادة السيليكا المضافة إلى الإلكتروليت (وهي مادة موصلة للتيار الكهربائي) لتشكل مادة الجل،

واحتوائها على مادة الجل جعلها أكثر أماناً مقارنة مع البطاريات السائلة.

كما أنها محكمة الإغلاق ما جعلها غير قابل للانسكاب منها وعليها،

بالإضافة إلى مقاومتها العالية ضد الاهتزاز ومقاومتها الداخلية المنخفضة مما يسمح لها بالشحن والتفريغ العالي والممتاز لها.

طريقة شحن بطاريات الجل

تتم عملية شحن بطاريات الجل بتوصيل طرفي الشاحن المخصص لهذه النوع من البطاريات مع طرفي البطارية بوضع الموجب مع الموجب والسالب مع السالب.

يجب الحرص على أن يكون جهد الشحن تقريباً 14.2V~14.4 وجهد التعويم أو الطفو بين 13.5V~13.8V، وهذه القيم مأخوذ من داتا شيت بطارية Ritar DG12-200

، وعلى أن لا يزيد سعة التفريغ للبطارية عن 80% للحفاظ عليها ويفضل بقدر الإمكان أن يكون نسبة التفريغ في حدود 50% من سعتها.

أقطاب البطارية

جدول يوضح نسبة الشحن مع فولت البطارية

نسبة الشحن	فولت الدارة المفتوحة للبطارية
100%	12.73
90%	12.62
80%	12.50
70%	12.37
60%	12.24
50%	12.10
40%	11.96
30%	11.81
20%	11.66
10%	11.51

جدول يوضح نسبة الشحن مع فولت البطارية

ملاحظة هامة:

قد تختلف قيم نسبة الشحن مقارنة مع فولت البطارية من بطارية لأخرى، لذلك يفضل قراءة الداتا شيت الخاص بالبطارية الكهربائية.

مميزات بطاريات الجل

• أكثرها أماناً.
• محمية من الانسكاب.
• محكمة الأغلاق.
• كفاءتها العالية.
• زيارة عمرها الافتراضي.
• تتفوق بالدورة العميقة.
• مقاومتها الداخلية منخفضة.
• مصممة للاستخدام اليومي.
• تفريغها الذاتي المنخفضة.

سلبيات بطاريات الجل

• تكلفتها العالية.
• تحتاج لنوع خاص من الشاحن أو منظم الشحن لضمان الشحن السليم دون التسبب في تلف البطارية.

ملاحظة هامة:

على الرغم من ارتفاع تكلفة بطاريات الجل لحدود معينة ألا أنها المفضل عند النظر من ناحية السعر على مدى فترة الاستخدام،

سنلاحظ أن بطاريات الجل تتفوق في عدد دورات الشحن والتفريغ العميق.

يمكنك استخدام بطاريات الجل في بعض أنظمة الكهرباء وأنظمة الطاقة الشمسية بكل ثقة وأريحية لأنها مصممة للدورة العميق،

بالإضافة إلى ذلك علينا الانتباه لمعلومات بطاريات الجل وطريقة شحنها بالشاحن المناسب والموصي عليه من قبل الشركة المصنعة للبطارية.

 

ما هي بطارية AGM

 ما هي بيطارية AGM

ما هي بطارية AGM، تعد بطارية AGM أحد أنواع البطاريات القابلة لإعادة الشحن والتي تستخدم في العديد من التطبيقات المختلفة،

حيث تم تصنيعها بمزايا متقدمة عن بطارية الرصاص الحمضية، فما هي بطارية AGM وما مزاياها وسلبياتها.

ما هي بطارية AGM

هي اختصاراً لـ “Absorbed Glass Mat” وتعني بطارية الحصيرة الزجاجية الماصة، هي بطارية صممت بتقنيات متفوقة عن بطارية الرصاص الحمضية.

وقد تم تطوير هذه البطارية سنة 1985 ميلادي للمقاتلات الحربية العسكرية من أجل تخفيض وزنها وزيادة ثبات قدرتها واستقرارها،

حيث تم امتصاص الحمض عن طريق حصيرة ليفية زجاجية فائقة النعومة لجعل البطارية مضادة للانسكاب ما يمكننا من شحنها ونقلها دون أي مخاطر.

بطارية AGM

استخدامات بطارية AGM

تستخدم بطارية AGM بشكل عام في العديد من التطبيقات المختلفة ومنها:

تستخدم في السيارات الفخمة من أجل تشغيل الملحقات التي تحتاج لقدرة مثل:

• السخانات والمرايا وعجلات القيادة وماسحات الزجاج الأمامي كما تستخدم في سيارات السباق لأنها مقاومة للضجيج.
• تستخدم في البحرية والمحركات المنزلية وتطبيقات الروبوت بسبب أداءها الجيد عند درجات الحرارة الباردة.
• تستخدم في وحدات UPS التي تحتاج إلى طاقة عالية.

مزايا بطارية AGM

• مقاومتها الداخلية منخفضة جداً.
• قادرة على إعطاء تيارات عالية بناءً على الطلب.
• عمرها الافتراضي طويل نسبياً حتى عند تدويرها بشكل عميق.
• لا تحتاج لعمليات صيانة.
• تقدم قدرة كهربائية جيدة.
• وزنها أخف من وزن بطارية الرصاص الحمضية.
• تعمل بشكل جيد عند درجات الحرارة المنخفضة.
• التفريغ الذاتي لديها منخفض.
• مقاومة للاهتزازات.
• يمكن شحنها بشكل أسرع بخمس مرات من البطاريات السائلة.
• لديها دورة حياة أكبر من البطاريات السائلة.

سلبيات بطارية AGM

• تكلفتها أعلى من تكلفة البطارية السائلة.
• لديها حساسية من الشحن الزائد.
• سعتها تقل بشكل تدريجي مع الوقت.
• طاقتها النوعية منخفضة.
• غير صديقة للبيئة.

معلومة أخيرة:

هو أن بطارية AGM حساسة لزيادة الشحن مثلها مثل جميع البطاريات المغلقة والهلامية، حيث يمكن شحن كل خلية لها بحدود 2.4V

 

 بطاريات الليثيوم

 بطاريات الليثيوم

بطاريات الليثيوم، تأتي هذه البطاريات تحت مسمى واحد وهي بطاريات الليثيوم أيون، ولكن قد تختلف المركبات الكيميائية الداخلية من بطارية لأخرى.

لذلك عند النظر على بيانات بطارية الليثيوم تلاحظ رموز وأرقام على شكل صيغة كيميائية تختلف من بطارية لأخرى حسب التصنيع.

فما أنواع بطاريات الليثيوم وما المركبات التي تتواجد داخل كل نوع وهل هناك اختلاف بين الأنواع، كل هذا سنتحدث عنه هنا.

محتويات

ما هي بطارية الليثيوم
قد يعتقد الكثير من المبتدئين بأن هناك نوع واحد فقط تحت مسمى بطارية الليثيوم أيون،

ولكن هذا الاعتقاد خاطئ لأن بطاريات الليثيوم لها العديد من الأنواع المتفاوتة والمختلفة بشكل رئيسي في مواد المهبط (القطب الموجب)،

ويوجد الاختلاف أيضاً على المصعد (القطب السالب) وذلك بتبديله بمادة مثل الغرافيت.

يفضل العلماء الإشارة إلى تسمية البطاريات بواسطة اسمها الكامل،

التمييز الكيميائي، الصيغة القصيرة والاختصارات. مثل:

بطارية ليثيوم أيون بمركب كيميائي LiCoO2 واختصاره LCO.

أنواع بطاريات الليثيوم
أكسيد الكوبالت الليثيوم (LiCoO2) – LCO.
أكسيد المنغنيز الليثيوم  (LiMn2O4) – LMO.
أكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل الليثيوم  (LiNiMnCoO2) – NMC.
فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) – LFP.
أكسيد الألومنيوم والنيكل والكوبالت  (LiNiCoAlO2) – NCA.
بطارية أكسيد الكوبالت الليثيوم
(بالإنجليزية: Lithium Cobalt Oxide)، المادة LiCoO2 (60%Co)، الاختصار “LCO”، الصيغة الكيميائية “Li-cobalt”.

تتميز هذه النوعية بالسعة العالية ما يجعلها الخيار الأفضل للهواتف المحمولة واللابتوب والكاميرات، ومن خصائصها:

جهد الخلية الواحدة 3.6 فولت (نطاق التشغيل ما بين 3 فولت إلى 4.2 فولت).
سعتها 150-200 واط / ساعة لكل كجم.
الشحن (C-rate): 0.7-1C شحن بجهد 4.2V.
تفريغ (C-rate): 2.50V-1C.
عدد دورات الشحن والتفريغ ما بين 500 إلى 1000 دورة (حسب عمق التفريغ ودرجة الحرارة).
درجة حرارة التشغيل المعتدلة.
بطارية أكسيد الكوبالت الليثيوم

بطارية أكسيد المنغنيز الليثيوم
(بالإنجليزية: Lithium Manganese Oxide)، المادة (LiMn2O4)، الاختصار “LMO”،

الصيغة الكيميائية لها “Li-manganese”.

تمتاز بمقاومة داخلية منخفضة وتحسين التعامل مع التيار والاستقرار الحراري،

ألا أن عمرها أقل من بطارية أكسيد الكوبالت الليثيوم.

تتيح المقاومة الداخلية المنخفضة للخلية إمكانية الشحن السريع والتفريغ العالي للتيار، ومن خصائص البطارية:

جهد الخلية 3.7V.
يتراوح نطاق التشغيل النموذجي لجهد البطارية بين 3 وحتى 4.2 فولت لكل خلية.
الطاقة النوعية (السعة): 150-100 واط / ساعة لكل كجم.
جهد الشحن 4.2 فولت، جهد التفريغ القصوى يفصل عندها 2.5 فولت.
عدد دورات الشحن والتفريغ ما بين 300 إلى 700 دورة حسب عمق التفريغ.
درجة حرارة التشغيل المعتدلة.
بطارية أكسيد المنغنيز الليثيوم

بطارية أكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل الليثيوم
(بالإنجليزية: Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide)

، المادة LiNiMnCoO2 (10-20% Co)، الاختصار “NMC”

، الصيغة الكيميائية “NMC”،

تعد أكثر بطاريات الليثيوم نجاحاً لأنها تحتوي على مزيج الكاثود من النيكل والمنغنيز والكوبالت،

وتمتاز مكونات هذه البطارية بمقاومة داخلية منخفضة ولكنها توفر طاقة منخفضة نسبياً ومن خصائصها:

جهد الخلية 3.6 فولت (الأسمى: 3.7 فولت).
يتراوح نطاق جهد التشغيل ما بين 3 إلى 4.2 فولت للخلية.
الطاقة النوعية (السعة) 150 إلى 220 واط / ساعة لكل كجم.
جهد الشحن 4.2 فولت وجهد التفريغ 2.5 فولت.
عدد دورات الشحن ما بين 1000 إلى 2000 دورة تتعلق بحسب عمق التفريغ والحرارة.
بطارية أكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل الليثيوم

بطارية فوسفات الحديد الليثيوم
(بالإنجليزية: Lithium Iron Phosphate)، المادة (LifePO4)، الاختصار “LFP”،

الصيغة الكيميائية “Li-phosphate”.

تم اكتشاف الفوسفات كمادة كاثودية لبطارية الليثيوم في عام 1996 ميلادي بجامعة تكساس وبعض المساهمين،

حيث توفر المادة أداء كهروكيميائي جيد مع مقاومة منخفضة والعمر الطويل إلى جانب الاستقرار الحراري الجيد.

ومن خصائصها:

جهد الخلية 3.2 فولت (الأسمى: 3.3 فولت).
نطاق جهد التشغيل للخلية ما بين 2.5 إلى 3.65 فولت.
الطاقة النوعية (السعة) تتراوح ما بين 90 إلى 120 واط / ساعة لكل كجم.
درجة حرارة التشغيل المعتدلة.
تصل عدد دورات الشحن والتفريغ إلى أكثر من 2000 دورة.
بطارية فوسفات الحديد الليثيوم

بطارية أكسيد الألومنيوم والنيكل والكوبالت
(بالإنجليزية: Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide)، المادة (LiNiCoAIO2)، الاختصار “NCA”، الصيغة الكيميائية “NCA”.

كانت تستخدم منذ سنة 1999 في بعض التطبيقات الخاصة، وتمتاز بالعمر الجيد، وإضافة الألمنيوم يعطيها أكثر استقرار وثبات لمادة الكيمياء، ومن خصائصها:

الجهد الأسمى للخلية 3.6 فولت.
مدى عمل جهد الخلية يتراوح بين 3 فولت وحتى 4.2 فولت.
الطاقة النوعية للخلية تتراوح بين 200 إلى 260 واط / ساعة لكل كجم.
جهد الشحن 4.20 فولت.
جهد التفريغ العميق 3.00 فولت.
عمر البطارية 500 حسب عمق التفريغ والحرارة.
بطارية أكسيد الألومنيوم والنيكل والكوبالت

بهذا نكون قد ذكرنا لكم أشهر أنواع بطاريات الليثيوم المدعم بالخصائص والصور التوضيحية.

لماذا تقاس سعة البطارية بوحدة (Ah)

 لماذا تقاس سعة البطارية بوحدة (Ah)

لماذا تقاس سعة البطارية بوحدة (Ah)، عند النظر على سطح بطارية قابلة للشحن كـ بطاريات الطاقة الشمسية مثلاً،

ستلاحظ سعتها بوحدة الأمبير ساعة (Ah).

فما السبب وراء تصنيف البطارية بوحدة الأمبير ساعة، وليست وحدة الواط ساعة أو الكيلو واط ساعة،

لذلك قد جئنا بكم بمعلومات تفصيلية حول هذا السؤال.

أهمية تحديد سعة البطارية
لكل بطارية كهربائية سعة محددة تحددها الشركة الصانعة بوحدة الأمبير ساعة (Ah)

حسب طبيعة الاستخدام ومدى تأثير درجة الحرارة على الخلايا الداخلية للبطارية ونسبة التفريغ DOD.

وتوضح سعة البطارية مقدار الطاقة التي يمكن تخزينها في البطارية على شكل طاقة كيميائية و

التي يمكن تفريغها على شكل طاقة كهربائية من أجل تشغيل أحمال تيار مستمر (DC).

ولكن القدرة التخزينية للبطارية قد تتغير بالزيادة الطفيفة أو النقصان الحاد حسب عدد دورات الشحن والتفريغ،

أو مع تقدم عمر البطارية، أو نتيجة تعرضها لدرجة حرارة غير مناسبة.

بمعنى أن سعة البطارية تقل بسرعة أكثر على مدى سنوات استخدامها، كما هو الحال في بطارية الهاتف الذكي.

لماذا تقاس سعة البطارية بوحدة (Ah)
السبب الرئيسي وراء تصنيف الشركات الصانعة سعة البطارية بوحدة الأمبير ساعة (Ah) وليس وحدة الواط ساعة (Wh) أو الكيلو واط ساعة

(kWh) هو جهد البطارية، حيث نعلم بأن جهد البطارية لنظام 12V متغير القيمة، ويتراوح ما بين 10.5V إلى 13.8V.

لذلك لكي تحسب الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية،

تحتاج إلى معرفة قيمتين، وهما:

الأمبير والجهد، ومن الطبيعي أن جهد البطارية يهبط بمقدار بسيط، ولكن نسبة الهبوط تعتمد على عمر البطارية.

والأمر لا يتعلق فقط بالسعة الأمبيرية،

بل أيضاً مواصفات أخرى كمعامل تفريغ البطارية (C-rate)، وعدد الدورات (شحن/ تفريغ).

كما أن الطاقة الكهربائية التي يتم تفريغها من البطارية،

هي عبارة عن مقدار من الشحنات الكهربائية التي تدفعها البطارية لكي تغذي دوائر كهربائية،

ويطلق على هذه الشحنات بالتيار التي تقاس بوحدة الأمبير ساعة.

سعة البطارية بوحدة الأمبير ساعة (Ah)

 

معدل تفريغ البطارية الكهربائية
تعرف وحدة الأمبير ساعة (Ah) بمقدار الشحنة المتوفرة في بطارية مشحونة بالكامل لتوصيل أو لتغذية واحد أمبير من التيار خلال ساعة واحدة فقط؛

بمعنى إذا كانت البطارية بمواصفات (12V/48Ah )، فهذا يعني نظرياً أن البطارية المشحونة بالكامل يمكنها تفريغ 48 أمبير في الساعة الواحدة.

ولكن من الناحية العملية لتفريغ البطارية يوجد معامل مهم وهو معامل تفريغ البطارية الكهربائية

(C-Rate)، أي لا يمكنك تفريغ البطارية خلال ساعة واحدة فقط بل يوجد حد معين للتفريغ حسب قيمة (C-Rate)

، حيث تلزمك قيمة المعامل بأن التيار الذي يجب تفريغه من البطارية حسب الرقم المكتوب بجانب السعة الأمبيرية، وفي الغالب تكتب 10HR أو 10C

، وقد تكتب بقيمة أعلى مثل 20HR.

ويمكن حساب أقصى حد تفريغ من البطارية بتقسيم سعة أمبير البطارية

(Ah) على قيمة معامل التفريغ (C-Rate) لكي تحصل على قيمة الأمبير القصوى التي يجب تفريغها في الساعة الواحدة عند

السعة الأمبيرية الكلية المكتوبة على سطح البطارية بوحدة Ah.

وخلاصة القول أن سعة البطاريات الكبيرة تقاس بوحدة الأمبير ساعة لكي تحصل الطاقة المخزنة

بضرب السعة الأمبيرية الكلية في قيمة جهد البطارية الفعلية، وذلك لأن جهد البطارية قد ينخفض بشكل أسرع مع الوقت وكمية التحميل.

أشكال مختلفة للبطاريات الغير قابلة للشحن

سعات البطاريات الكهربائية
لكل بطارية سعة أمبيرية محددة وتختلف في بعضها حسب الاستعمال، وتقاس بوحدة الأمبير ساعة (Ah)،

بمعنى إذا وجدت بطارية بسعة أمبيرية 10 أمبير ساعة (10Ah) تعطي تياراً قيمته 10 أمبير لمدة ساعة واحدة، أو يمكن أن تعطي تياراً قيمته 1 أمبير لمدة 10 ساعات،

وهكذا، أي أن سعة البطارية تساوي حاصل ضرب الأمبيرات في الساعات.

وعند تشغيل أحمال على بطارية ما لا بد من تقدير هذه الأحمال بوحدة الواط أو الكيلو واط،

أما الطاقة الكهربائية التي تستهلكها هذه الأحمال فتعطي بوحدة الواط ساعة أو الكيلو واط ساعة،

وهي حاصل ضرب القدرة في مدة التشغيل بالساعات، وتكتب بالصيغة الآتية:

الطاقة الكهربائية المستهلكة بالواط ساعة = القدرة بالواط × فترة التشغيل بالساعة

ويفضل بعضهم معرفة سعة البطارية بوحدة الواط ساعة بدلاً من الأمبير، ويتم ذلك بسهولة، بضرب الأمبير ساعة في فولتية البطارية.

اختيار سعة البطارية المطلوبة
يراد تشغيل خمسة ليدات تعمل على التيار المستمر بجهد 12 فولت لمدة 8 ساعات بشكل متواصل يومياً، قدرة كل ليد

5 واط، احسب سعة البطارية اللازمة لتوفير الطاقة الكافية علماً بأن نسبة تفريغ البطارية لا يجب أن يتجاوز 50% خلال فترة التشغيل.

إجمالي القدرة المستهلكة = القدرة بالواط × الكمية (العدد) × عدد ساعات التشغيل

= 5 × 5 × 8

= 200 واط ساعة

الآن نحول قيمة الواط إلى أمبير كالآتي:

سعة البطارية الأمبيرية = القدرة ÷ الجهد

= 200 ÷ 12

= 16.6 أمبير ساعة

سعة البطارية الجديدة عند تفريغ 50% فقط (DOD = 50%):

السعة الجديدة = سعة البطارية × 2

= 16.6 × 2

= 33.2 أمبير ساعة

إذاً يمكنك اختيار أي بطارية بسعة أمبيرية بحيث لا تقل عن 33 أمبير ساعة.

ملاحظة مهمة: تتوفر البطارية في السوق بسعات أمبيرية قياسية، أي لا يمكنك إيجاد بطارية بسعة 33 أمبير ساعة بل يوجد 40 أمبير ساعة، وهكذا.

 

اختيار سعة البطارية المناسبة للأحمال (DC)

 اختيار سعة البطارية المناسبة للأحمال (DC)

اختيار سعة البطارية المناسبة للأحمال (DC)

، موضوع مهم جداً لكل من يرغب في شراء بطارية جديدة حتى تستطيع تشغيل أحمال تيار مستمر (DC).

قد يعتقد البعض أن الحمل الكهربائي يمكن تشغيله على أي سعة بطارية دون

عمل أي حسابات كان من المفترض أخذها بالاعتبار قبل الاختيار العشوائي للبطارية.

وفي هذا الموضوع سنشرح لكم بأسلوب مبسط عن كيفية اختيار سعة البطارية المناسبة للأحمال (DC)

، حتى يستطيع الجميع من الاعتماد على الخطوات الحسابية التي سنذكرها في هذا المقال لتسهيل عملية تحجيم سعة البطارية اللازمة بما تلائم حجم أحمال التيار المستمر (DC).

ما هي سعة البطارية

عادة تقاس سعة البطارية بوحدة الأمبير. ساعة (Ah) (بالإنجليزية: Ampere. Hour)

، أي أن البطارية التي سعتها التخزينية 50Ah تعطي تياراً قيمته  50أمبير لمدة ساعة واحدة فقط،

أو يمكن أن تعطي تيار قيمته 10 أمبير لمدة 5 ساعات، وهكذا، والمختصر من ذلك هو أن سعة البطارية تساوي حاصل ضرب الأمبير في الساعات.

ولكن قدرة أحمال التيار المستمر (DC) تعطي بوحدة الواط أو الكيلو واط، أما الطاقة الكهربائية التي تستهلكها هذه الأحمال، فتعطي بوحدة الواط ساعة، أو الكيلو واط ساعة.

يمكننا حساب الطاقة المستهلكة بالواط من خلال ضرب قيمة القدرة في مدة التشغيل بالساعات كالآتي:

الطاقة الكهربائية المستهلكة بالواط. ساعة = القدرة بالواط × العدد× فترة التشغيل بالساعة

سعة البطارية بوحدة الواط ساعة

قد يفضل البعض معرفة سعة البطارية بوحدة الواط ساعة بدلاً من الأمبير، ويتم ذلك بضرب الأمبير ساعة بفولتية البطارية كالآتي:

سعة البطارية بالواط ساعة = الأمبير × الفولت

مثال على ذلك: بطارية جل 12 فولت، سعتها التخزينية (100Ah)، ما سعة البطارية بوحدة الواط ساعة (W.h)؟

سعة البطارية بالواط ساعة = الأمبير × الفولت

= 100 × 12 = 1200 واط. ساعة (1200Wh)

ملاحظة مهمة: يجب اختيار بطارية ذو دورة عميقة مخصصة للتشغيل الطويل وليست بطارية سيارة.

اختيار سعة البطارية المناسبة للأحمال

مثال:

لدنيا 20 ليد قدرة الواحد 3W ويراد تشغيل جميع الليدات لمدة 8 ساعات، وجهد الأحمال 12V/DC

، احسب الطاقة المستهلكة لأحمال التيار المستمر،

واختر سعة البطارية المناسبة للأحمال؟

الحل:

الطاقة التي يمكنها استهلاكها من البطارية = القدرة بالواط × العدد× فترة التشغيل بالساعة

= 20 × 3 × 8

= 480 واط. ساعة (480Wh).

إذاً عند تشغيل هذه الأحمال على سعة بطارية ما لمدة 8 ساعات، فإن الطاقة المستهلكة من البطارية تكون بقدرة 480 واط. ساعة.

لكي نحافظ على البطارية لأطول فترة ممكنة، ولتحصيل عدد دورات (شحن وتفريغ) أكثر، يفضل استهلاك (50%) من سعة البطارية كالآتي:

الطاقة التخزينية الجديدة = الطاقة التي يمكن استهلاكها من البطارية × 2

= 480 × 2

= 960 واط. ساعة (960Wh).

إذاً نحتاج إلى بطارية قدرتها التخزينية 960 واط. ساعة على الأقل، ويمكن تحويل سعة البطارية من وحدة الواط. ساعة إلى الأمبير ساعة كالآتي:

سعة البطارية (أمبير. ساعة) = الطاقة التخزينية (واط. ساعة) ÷ جهد البطارية

= 960 ÷ 12

= 80 أمبير. ساعة (80Ah).

بالتالي يمكننا اختيار بطارية بالمواصفات التالية: (80Ah/12VDC).

بطارية سعة 80Ah وفولتية 12

وننوه إلى أن هناك شرط آخر يحدد لك سلامة التحميل على البطارية، وهو معامل التفريغ السي ريت (C-Rate)

، فكلما كانت قيمة معامل التفريغ أقل كان أفضل.

بهذا نكون قد شرحنا لكم طريقة مبسطة لكيفية اختيار سعة البطارية المناسبة للأحمال بالاعتماد على قانون القدرة الكهربائية،

وبنفس الخطوات التي تم توضيحها في المقال يمكنك تحجيم البطارية التي تناسب أحمالك الكهربائية.

البطارية الكهربائية و انواعها

لمزيد من المنتجات والعروض الحصرية المميزة يرجى الإشتراك بصفحاتنا على مواقع التواصل الإجتماعي.

للاطلاع على صفحتنا على الفيسبوك الضغط هنا.

للاطلاع على صفختنا على تويتر الضغط هنا.