بطارية السلسلة العامة

أنواع بطاريات السلسلة العامة

بطارية السلسلة العامة هي جهاز يتم فيه توصيل البطاريات على التوالي لزيادة الجهد. يوفر هذا النوع من البطاريات طاقة احتياطية للأجهزة التي تتطلب احتياجات طاقة متقلبة. تتوفر بطاريات السلسلة العامة في أنواع مختلفة، لكل منها ميزات وفوائد فريدة.

• بطاريات الرصاص الحمضية

  في تطبيقات بطاريات السلسلة العامة، تُعد بطاريات الرصاص الحمضية هي النوع الأكثر شيوعًا. تأتي بطاريات الرصاص الحمضية في فئتين رئيسيتين: المغمورة والمختومة. بينما تتطلب البطاريات المغمورة صيانة منتظمة، فإن البطاريات المختومة تحتاج إلى صيانة قليلة. تستخدم بطاريات الرصاص الحمضية سلسلة من ألواح الرصاص والحمض لتخزين الطاقة. ينتج تفاعل كيميائي بين الألواح والإلكتروليت الكهرباء. عندما تتصل هذه الألواح بحمل، يتم تحرير الطاقة المخزنة.

• بطاريات الليثيوم

  للتطبيقات التي تتطلب كثافات طاقة أعلى، تُعد بطاريات الليثيوم خيارًا ممتازًا. إنها بطاريات قابلة لإعادة الشحن تُستخدم في الأجهزة مثل الهواتف المحمولة والمركبات الكهربائية وأدوات الطاقة. تتمتع بطاريات الليثيوم بكثافة طاقة أعلى، مما يعني أنها يمكنها تخزين المزيد من الطاقة في مساحة أصغر. كما أنها تتمتع بأوقات تشغيل وشحن أطول. نظرًا لحجمها الصغير ووزنها الخفيف، تُعد بطاريات الليثيوم مثالية للتطبيقات المحمولة.

• بطاريات النيكل-الكادميوم

  بطاريات النيكل-الكادميوم (NiCd) هي بطاريات قابلة لإعادة الشحن يتم توصيلها على التوالي. تتكون من حجيرات خلية النيكل والكادميوم. تتمتع هذه البطاريات بتيار تفريغ موثوق به وعمر دورة طويل. بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تحمل الشحن والتفريغ العميق. نتيجة لذلك، يمكن استخدام بطاريات النيكل-الكادميوم في أي مناخ وفي درجات حرارة عالية. ومع ذلك، فإنها تحتاج إلى صيانة مناسبة لتجنب مشاكل مثل ذاكرة البطارية.

• بطاريات النيكل-هيدريد معدني

  تتمتع بطاريات النيكل-هيدريد معدني (NiMH) بسعة أعلى مقارنة ببطاريات NiCd. تتكون من سبيكة من المعدن ونيكل-هيدريد. مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية، تُعد بطاريات NiMH أكثر ملاءمة للبيئة لأنها لا تحتوي على الرصاص أو الزئبق. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بذاكرة بطارية أقل، مما يسمح لها بالاحتفاظ بالشحن بشكل أفضل.

• بطاريات الرصاص الحمضية المختومة

  نوع من بطاريات الرصاص الحمضية يسمى بطارية الرصاص الحمضية المختومة (SLA) تحتوي على إلكتروليت جل. يحافظ الجل على ثبات الألواح ويمنع التسرب. نظرًا لعدم وجود أغطية قابلة للإزالة على بطاريات SLA، فلا حاجة إلى الصيانة. توفر هذه البطاريات تحكمًا ممتازًا في الجهد و قدرات تفريغ عميقة.

الوظيفة والميزات

• تخزين الطاقة: تتمثل مهمة بطارية السلسلة العامة في حفظ الطاقة المُولدة من المصادر المتجددة (مثل الشمس أو الرياح) واستخدامها عند الحاجة. توفر هذه البطاريات أيضًا طاقة احتياطية خلال انقطاع التيار الكهربائي وتخزن الطاقة للسيارات الكهربائية.
• دعم الشبكة: تساعد بطاريات السلسلة العامة في الحفاظ على استقرار الشبكة من خلال موازنة العرض والطلب. تطلق أو تمتص الطاقة على الفور للحفاظ على استقرار الشبكات أثناء الأحداث غير المتوقعة مثل التذبذبات الكبيرة أو الاضطرابات التي تُعرف بتردد الشبكة. تساعد هذه البطاريات أيضًا في دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة من خلال تنعيم التذبذبات في الطاقة التي تُعرف باسم التكامل المتقطع للطاقة المتجددة.
• تقليل ذروة الطلب: شيء آخر مهم تفعله بطاريات السلسلة العامة هو توفير المال من خلال تقليل ذروة الطلب. طريقة عملها بسيطة: فهي تخزن الطاقة عندما يكون الطلب منخفضًا، ثم تُطلقها خلال أوقات ذروة الطلب. بهذه الطريقة، تقلل البطارية من الحمل على الشبكة خلال ساعات الذروة، مما يوفر المال ويمنع انقطاع التيار الكهربائي.
• تنظيم الجهد: تساعد بطاريات السلسلة العامة في الحفاظ على ثبات الجهد على الشبكة الكهربائية. عند حدوث تذبذبات أو اضطرابات كبيرة في الطاقة، يمكن لهذه البطاريات أن تُطلق أو تمتص الطاقة بسرعة، مما يساعد في ما يُعرف بتنظيم الجهد. تضمن هذه الميزة موثوقية واستقرار الطاقة للجميع.
• تنظيم التردد: تساعد بطاريات السلسلة العامة أيضًا في الحفاظ على تردد الشبكة الكهربائية. تفعل ذلك من خلال الاستجابة السريعة للتغيرات في الطاقة وموازنة العرض والطلب. من خلال المساعدة في تنظيم التردد، تساهم البطاريات في استقرار نظام الشبكة بشكل عام.
• نطاق درجة حرارة واسع: يمكن لبطاريات السلسلة العامة العمل في مجموعة متنوعة من درجات الحرارة، من البرودة الشديدة إلى الحرارة الشديدة. هناك أنواع مختلفة من هذه البطاريات، مثل بطاريات الرصاص الحمضية وليثيوم أيون، والتي تعمل بشكل جيد في ظروف درجات حرارة مختلفة. وهذا يعني أنه يمكن استخدام بطاريات السلسلة العامة في العديد من المناخات والبيئات المختلفة.
• نظام إدارة البطارية (BMS): يُعد نظام إدارة البطارية (BMS) في بطاريات السلسلة العامة أمرًا بالغ الأهمية لجعلها تعمل بشكل جيد وبأمان. يشرف BMS على الخلايا، مما يضمن شحن كل خلية وتفريغها بشكل صحيح. كما أنه يمنع أي شيء خطير، مثل ارتفاع درجة الحرارة أو عدم توازن الخلايا بين مجموعات الخلايا. يقوم BMS بفحص حالة شحن البطارية وسلامتها، مما يساعد على إطالة عمرها. مع ميزات مثل مراقبة درجة الحرارة وأنظمة الحماية وموازنة الخلايا، يدير BMS حزمة البطارية لأداء آمن ومُحسّن.

سيناريوهات استخدام بطارية السلسلة العامة

تُعد بطاريات السلسلة العامة ذات تطبيقات عديدة عبر مختلف الصناعات والأنشطة، بما في ذلك الطاقة خارج الشبكة، والاحتياطي في مجال الاتصالات، وعيش العربات الترفيهية، وتخزين الطاقة. غالبًا ما تُستخدم بطارية Volt السلسلة العامة في المجالات التالية:

• الاتصالات: في قطاع الاتصالات، تُعد البطاريات أمرًا ضروريًا لموثوقية الشبكة. توفر بطاريات السلسلة العامة طاقة احتياطية لأبراج الاتصالات ومحطات القاعدة، مما يضمن استمرارية الاتصالات خلال انقطاعات التيار الكهربائي أو الأعطال.
• أجهزة شحن الأسوار الكهربائية: تُشغل هذه البطاريات المتسلسلة أسوارًا كهربائية، وهي ضرورية للأمن وحصر الماشية والاستخدام الزراعي. يساعد السور الكهربائي القوي في حماية الممتلكات والمُحاصيل من الحيوانات البرية الغازية أو المتسللين غير المصرح لهم.
• مصدر طاقة غير متقطع (UPS): تستخدم أنظمة UPS بطاريات متسلسلة للحصول على طاقة احتياطية فورية. توفر هذه البطاريات دعمًا فوريًا للطاقة عند حدوث انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي، مما يسمح لأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الحيوية الأخرى بمواصلة العمل حتى يتم وضع خطة بديلة موضع التنفيذ.
• التطبيقات البحرية: تستخدم السفن بطاريات سلسلة ذات تصنيف بحري لبدء تشغيل المحركات وتشغيل المعدات الموجودة على متن السفينة. تعتمد السفن مثل اليخوت أيضًا على بطاريات البحرية ذات الدورة العميقة لتوفير الطاقة للإضاءة والثلاجات والمرافق الأخرى أثناء رسوها أو إرسائها بعيدًا عن الشاطئ.
• أنظمة تخزين الطاقة: تخزن بطاريات السلسلة الطاقة الزائدة المُولدة من المصادر المتجددة مثل الألواح الشمسية أو توربينات الرياح للاستخدام لاحقًا عندما يكون التوليد منخفضًا أو عند ذروة الطلب. تساعد في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري مع توفير مصدر طاقة احتياطي موثوق به للمنازل والشركات.
• الكراسي المتحركة الكهربائية: تُستخدم بطاريات السلسلة العامة في الكراسي المتحركة الكهربائية لتوفير التنقل للأشخاص ذوي الإعاقة أو كبار السن الذين يحتاجون إلى مساعدة في التجول داخل وخارج المباني. توفر هذه البطاريات حلًا مريحًا وفعالًا لاحتياجات النقل اليومية للمستخدمين.
• الإضاءة في حالات الطوارئ: تتطلب العديد من المرافق، بما في ذلك المستشفيات والمطارات والمباني التجارية، أنظمة إضاءة في حالات الطوارئ لضمان سلامة مسارات الإخلاء خلال انقطاعات التيار الكهربائي أو حالات الطوارئ. يمكن لبطاريات السلسلة العامة توفير طاقة موثوقة لمثل هذه مخططات الإضاءة الحرجة، مما يمنع الحوادث ويُنقذ الأرواح.

كيفية اختيار بطارية السلسلة العامة

عند اختيار بطارية السلسلة العامة، يجب على المشترين مراعاة التطبيق والنوع والسعة وعمر الدورة. ل معرفة التطبيق، يجب أن يكون المرء على دراية بمكان استخدام البطارية. سواء كان ذلك لرافعة شوكية كهربائية أو عربات جولف أو ناقلات شخصية أو للاستخدام الصناعي العام. مع هذه المعلومات، يمكن للمشترين اختيار بطارية جيدة.

يُعد نوع البطارية عاملاً مهمًا يجب مراعاته لأنه يحدد كيمياء البطارية. وهذا بدوره يؤثر على أداء البطارية ووقت الشحن والتخلص منها. تتوفر بطاريات السلسلة العامة في أنواع مختلفة. تشمل بطاريات الرصاص الحمضية وليثيوم أيون ونيكل-هيدريد معدني. لكل من هذه البطاريات إيجابياتها وسلبياتها، لذلك يجب على المشترين تقييمها بعناية واختيار واحدة تناسب احتياجاتهم.

تؤثر سعة البطارية على كمية الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها. وهذا بدوره يؤثر على وقت تشغيل البطارية. عند اختيار بطارية سلسلة عامة، يجب مراعاة السعة بعناية. يجب أن يكون المشترون على دراية بمدى وقت التشغيل المطلوب لتطبيقاتهم. تتوفر بطاريات السلسلة العامة بقدرات مختلفة تقاس بالأمبير-ساعة (Ah) والأمبير (A). ستوفر بطارية ذات سعة أعلى وقت تشغيل أطول بينما ستوفر بطارية ذات سعة أقل وقت تشغيل أقصر.

عند اختيار بطارية، يجب على المشترين مراعاة عمر الدورة للبطارية أيضًا. يشير عمر الدورة إلى عدد الدورات التي يمكن للبطارية المرور بها قبل الوصول إلى نهاية عمرها الافتراضي. من الناحية المثالية، ستدوم البطاريات ذات عمر الدورة الأعلى لفترة أطول من تلك التي تتمتع بعمر دورة أقل. وهذا يعني أنها ستوفر تكلفة أقل لكل دورة.

أسئلة وأجوبة

س: كم تدوم بطارية السلسلة العامة؟

ج: يعتمد عمر البطارية على نوع البطارية والاستخدام. يمكن أن يكون بضع سنوات أو عدة سنوات، ولكن يجب استبدال البطاريات بعد أن تفشل في الاحتفاظ بالشحن.

س: هل من الممكن شحن بطاريات القلوية؟

ج: لا. ليست بطاريات القلوية مصممة لإعادة الشحن عند تفريغها بالكامل. قد تكون محاولة إعادة شحنها خطيرة وقد تتلف شاحن البطارية.

س: لماذا لا تزال بطاريات الرصاص الحمضية تُستخدم في تطبيقات السيارات؟

ج: تتمتع بطاريات الرصاص الحمضية بتكلفة منخفضة وموثوقية عالية. لها قدرة شحن سريعة ويمكنها توصيل تيار عالٍ لدوران المحرك، مما يجعلها مناسبة للغاية للسيارات.