باتری ژل خورشیدی؛ قیمت، عمر و مقایسه با لیتیوم

باتری ژل خورشیدی ارزان ترین راه ورود به دنیای ذخیره سازی است و گران ترین راه ماندن در آن. یک باتری ۱۰۰ آمپری ۱۲ ولتی، ۱٫۲ کیلووات ساعت ظرفیت اسمی دارد و در عمل ۰٫۶ کیلووات ساعت قابل استفاده. برای رسیدن به ۵ کیلووات ساعت قابل استفاده، ۹ باتری لازم است که حدود ۳۰۰ کیلوگرم وزن دارد. در ادامه قاعده ۵۰ درصد عمق دشارژ، عمر واقعی ۳۰۰ تا ۷۰۰ سایکل، پروفایل شارژ و اثر دما را می بینید. در پایان با یک محاسبه شفاف و با عددهای قابل بررسی می فهمید باتری ژل چه زمانی انتخاب درستی است و کجا پول دور ریختن. قیمت های این مقاله با تاریخ آبان ۱۴۰۶ آمده اند.

باتری ژل خورشیدی چیست و چه فرقی با سیلد اسید معمولی دارد؟

باتری ژل یک باتری سرب-اسید است که الکترولیت آن با سیلیکای ریزشده به حالت ژل درآمده. همین تغییر کوچک، سه تفاوت عملی می سازد. اول، الکترولیت نمی ریزد و باتری در هر جهت قابل نصب است. دوم، باتری بدون نیاز به آب رسانی کار می کند. سوم، دشارژ عمیق را کمی بهتر از باتری مایع تحمل می کند.

هر سه مدل سرب-اسید (مایع، AGM و ژل) شیمی یکسانی دارند و همه در دسته VRLA یا سرب-اسید تنظیم شده قرار می گیرند. تفاوت ژل با AGM این است که در AGM الکترولیت در جداکننده شیشه ای نگه داشته می شود و در ژل، خود الکترولیت ژلاتینی است. ژل در گرما مقاوم تر است و خوددشارژی کمتری دارد، اما جریان شارژ بالاتر را دیرتر می پذیرد.

در سیستم خورشیدی، باتری ژل معمولاً به صورت ۱۲ ولت و در ظرفیت ۱۰۰ تا ۲۰۰ آمپر ساعت فروخته می شود. برای سیستم ۴۸ ولت، چهار عدد از آن ها سری می شود. یک بانک ۴۸ ولتی با چهار باتری ۱۰۰ آمپری، ۴٫۸ کیلووات ساعت اسمی و ۲٫۴ کیلووات ساعت قابل استفاده دارد.

محدودیت جریان را هم بشناسید. برای عمر طولانی، جریان دشارژ مداوم ژل در حد ۰٫۱ ظرفیت (C/10) توصیه می شود. یعنی یک باتری ۱۰۰ آمپری، حدود ۱۰ آمپر یا ۱۲۰ وات در ۱۲ ولت. برای یک بار ۳ کیلوواتی، بانک باید بسیار بزرگ تر باشد. این نکته را در طراحی جدی بگیرید، چون خلافش را در بسیاری از سیستم های کوچک می بینیم.

قاعده ۵۰ درصد DoD؛ ظرفیت قابل استفاده واقعی

عمق دشارژ یا DoD، درصدی از ظرفیت است که از باتری بیرون کشیده می شود. برای باتری ژل در کاربرد چرخه ای، عدد توصیه شده ۵۰ درصد است. یعنی از ۱٫۲ کیلووات ساعت اسمی، ۰٫۶ کیلووات ساعت در دسترس دارید و بقیه را برای سلامت باتری نگه می دارید.

محاسبه ظرفیت از مصرف شروع می شود، نه از بودجه. فرض کنید مصرف شبانه شما ۳ کیلووات ساعت است و می خواهید دو شب بدون تولید کار کنید. مصرف قابل استفاده لازم ۶ کیلووات ساعت می شود. با قاعده ۵۰ درصد، ظرفیت اسمی لازم ۱۲ کیلووات ساعت است. با باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپری (۱٫۲ کیلووات ساعت اسمی)، این یعنی ۱۰ باتری.

حالا همان محاسبه را با لیتیوم انجام دهید. باتری LiFePO4 با عمق دشارژ ۹۰ تا ۹۳ درصد، برای ۶ کیلووات ساعت قابل استفاده به حدود ۶٫۵ کیلووات ساعت اسمی نیاز دارد. یعنی نصف ظرفیت اسمی و کمتر از نصف وزن. این تفاوت، در فهرست خرید دیده نمی شود اما در وزن پشت بام و در تعداد سایکل دیده می شود.

یک اشتباه محاسباتی رایج: مقایسه قیمت باتری ۱۰۰ آمپری ژل با باتری لیتیومی ۵ کیلووات ساعتی. این دو، یک کار انجام نمی دهند. ۵ باتری ۱۰۰ آمپری ژل (۶ کیلووات ساعت اسمی، ۳ کیلووات ساعت قابل استفاده) تازه به نصف ظرفیت قابل استفاده یک باتری ۵ کیلووات ساعتی لیتیوم می رسند. مقایسه باید در سطح «کیلووات ساعت قابل استفاده» انجام شود، نه در سطح تعداد باتری.

عمق دشارژ، عمر را هم تعیین می کند. اگر هر شب تا ۸۰ درصد خالی کنید، عمر باتری به تعداد سایکل کمتری می رسد. اگر تا ۳۰ درصد خالی کنید، سایکل بیشتری می گیرید. برخی سازندگان برای دشارژ ۳۰ درصد تا حدود ۱۲۰۰ سایکل اعلام می کنند، در حالی که در ۵۰ درصد همان محصول ۴۰۰ تا ۵۰۰ سایکل عمر می کند. طراحی درست، روی ۵۰ درصد بسته می شود، نه ۸۰ درصد.

عمر واقعی باتری ژل: ۳۰۰ تا ۷۰۰ سایکل

در برگه مشخصات، عدد سایکل معمولاً سخاوتمندانه نوشته می شود. در عمل، باتری ژل خورشیدی در اقلیم ایران بین ۳۰۰ تا ۷۰۰ سایکل عمر می کند، به شرط دشارژ ۵۰ درصد و شارژ کامل بعد از هر دشارژ. در دشارژ عمیق تر، عدد به ۲۰۰ تا ۳۰۰ سایکل می رسد.

این عدد در زندگی واقعی چه معنایی دارد؟ اگر سیستم شما هر روز یک سایکل بزند، ۴۰۰ سایکل می شود حدود ۱۳ ماه. اگر هفته ای دو بار دشارژ شود، همان باتری چهار سال کار می کند. تفاوت این دو سناریو، همان چیزی است که «عمر باتری ژل» را در تجربه مردم مبهم کرده: نه باتری متفاوت است، نه مصرف؛ تعداد سایکل متفاوت است.

سه عامل، عمر را از عدد اعلامی پایین تر می آورد. اول، ماندن در حالت نیمه شارژ. سرب-اسید اگر چند هفته نیمه شارژ بماند، سولفات سازی می کند و ظرفیت را برای همیشه از دست می دهد. دوم، گرما. هر ۸ تا ۱۰ درجه افزایش دمای باتری بالای ۲۵ درجه، عمر را تقریباً نصف می کند. سوم، دشارژ عمیق و مکرر.

باتری ژل در برابر سولفات سازی مقاوم تر از باتری مایع است، اما مصون نیست. اگر سیستم خورشیدی شما در زمستان چند هفته تولید نداشته باشد و باتری شارژ نشود، همان اتفاق می افتد. برای همین در سیستم های فصلی مثل ویلا، یا شارژر جداگانه بگذارید یا باتری را در پایان فصل به شارژ کامل برسانید.

برای مقایسه، باتری لیتیومی LiFePO4 با بیش از ۶۰۰۰ سایکل اعلام شده، در همان سناریوی یک سایکل روزانه، حدود ۱۶ سال عمر نظری دارد. این تفاوت ۱۵ برابری، هسته مقایسه ژل و لیتیوم است. هر مقایسه ای که فقط قیمت خرید را ببیند، این عدد را نادیده می گیرد.

پروفایل شارژ باتری ژل و اثر دما

باتری ژل پروفایل شارژ خودش را دارد و اگر با پروفایل باتری مایع شارژ شود، در چند ماه آسیب می بیند. ولتاژ جذب برای یک باتری ۱۲ ولتی در دمای ۲۵ درجه، حدود ۱۴٫۱ تا ۱۴٫۴ ولت است. ولتاژ شناور یا Float حدود ۱۳٫۵ تا ۱۳٫۸ ولت. عدد دقیق را از دیتاشیت برند بردارید، چون بین سازندگان چند دهم ولت تفاوت هست.

جریان شارژ را محدود کنید. برای ژل، جریان شارژ توصیه شده در حد ۰٫۲ تا ۰٫۳ ظرفیت است. یعنی باتری ۱۰۰ آمپری، حداکثر ۲۰ تا ۳۰ آمپر. اگر آرایه بزرگ و بانک کوچک باشد، کنترلر شارژ با جریان بالا به باتری فشار می آورد. در این حالت بخشی از پنل را حذف کنید یا بانک را بزرگ تر بگیرید.

دمای باتری، سه اثر دارد. اول روی ظرفیت: در صفر درجه، ظرفیت قابل استفاده به حدود ۸۰ تا ۸۵ درصد مقدار ۲۵ درجه می رسد. دوم روی ولتاژ شارژ: در سرما ولتاژ باید بالاتر و در گرما پایین تر باشد. ضریب تصحیح دمایی برای سرب-اسید حدود منفی ۳ تا ۴ میلی ولت بر درجه بر هر سلول است. برای یک باتری ۱۲ ولتی، این عدد حدود منفی ۱۸ تا ۲۴ میلی ولت بر درجه می شود.

سوم روی عمر. باتری در جعبه بسته پشت بام، تابستان دمای بالایی می بیند. هر ۱۰ درجه بالای ۲۵ درجه، عمر را تقریباً نصف می کند. اگر باتری در دمای ۴۰ درجه کار کند، عمر ۴۰۰ سایکل به حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ سایکل می رسد. این عدد، محاسبه اقتصادی را کاملاً عوض می کند.

کنترلر MPPT معمولاً پروفایل ژل دارد. اگر پروفایل را اشتباه انتخاب کنید، ولتاژ جذب بالاتر می رود و آب بندی باتری تحت فشار قرار می گیرد. در سیستم های کوچک با کنترلر PWM ارزان، همین تنظیمات اغلب وجود ندارد و باید ولتاژ را دستی و با مولتی متر چک کنید. انتخاب کنترلر مناسب را در مقالهشارژ کنترلر MPPTجداگانه توضیح داده ایم.

هزینه هر کیلووات ساعت قابل استفاده؛ ژل در برابر LiFePO4

مقایسه درست، هزینه هر کیلووات ساعت قابل استفاده در طول عمر است، نه قیمت خرید. برای این محاسبه سه عدد لازم است: ظرفیت قابل استفاده، تعداد سایکل و قیمت. دو عدد اول را داریم، عدد سوم را باید روز خرید بگیرید.

سمت لیتیوم را با یک محصول واقعی حساب می کنیم. باتری Growatt Hope 5.0L-B1 با ظرفیت اسمی ۵٫۱۲ کیلووات ساعت و ۵ کیلووات ساعت قابل استفاده، در زمان نگارش (آبان ۱۴۰۶) بین ۱۸۲ تا ۲۹۵ میلیون تومان قیمت دارد. با بیش از ۶۰۰۰ سایکل، انرژی عبوری از آن در طول عمر حدود ۳۰٬۰۰۰ کیلووات ساعت می شود. تقسیم قیمت بر این عدد، هزینه هر کیلووات ساعت عبوری را ۶ تا ۱۰ هزار تومان می دهد.

سمت ژل را می شود به همین شکل حساب کرد. یک باتری ۱۰۰ آمپری ۱۲ ولتی، ۰٫۶ کیلووات ساعت قابل استفاده دارد و با ۴۰۰ سایکل، ۲۴۰ کیلووات ساعت انرژی عبوری می دهد. اگر قیمت باتری را P بگیرید، هزینه هر کیلووات ساعت عبوری P تقسیم بر ۲۴۰ می شود.

حالا نقطه سربه سر را حساب کنید. برای اینکه باتری ژل با لیتیوم برابر شود، P تقسیم بر ۲۴۰ باید حدود ۶ تا ۱۰ هزار تومان باشد. یعنی قیمت هر باتری ۱۰۰ آمپری باید بین ۱٫۵ تا ۲٫۴ میلیون تومان بماند. قیمت روز ژل را با این عدد مقایسه کنید. هر عددی بالاتر از این بازه، در محاسبه چرخه عمر به زیان ژل تمام می شود. این محاسبه، جای بحث سلیقه ای را می بندد.

یک ستون دیگر هم به این جدول اضافه کنید: تعداد باتری برای ۵ کیلووات ساعت قابل استفاده. ژل به ۹ باتری و حدود ۳۰۰ کیلوگرم وزن می رسد؛ لیتیوم به یک باتری ۴۵ کیلوگرمی. اگر نصب روی پشت بام یا داخل آپارتمان است، همین ستون به تنهایی تصمیم را می سازد. مقایسه کامل دو ظرفیت ۵ و ۱۴٫۳ کیلووات ساعت لیتیوم در مقالهباتری ۵ یا ۱۴٫۳ کیلووات ساعت گروواتآمده است.

باتری ژل چه زمانی هنوز انتخاب درستی است؟

با همه این اعداد، ژل در چند سناریو منطقی می ماند. مهم است که این سناریوها را دقیق بشناسید، چون انتخاب اشتباه در این بخش، هزینه ای است که دو سال بعد با تعویض بانک باتری ظاهر می شود.

سناریوی اول، کاربرد پشتیبان با سایکل کم. اگر سیستم شما ماهی دو سه بار و هر بار چند ساعت دشارژ می شود، تعداد سایکل سالانه پایین است و ۴۰۰ سایکل می تواند ده سال دوام بیاورد. در این حالت، محاسبه هزینه چرخه عمر به نفع لیتیوم تمام نمی شود، چون لیتیوم را برای سایکلی می خرید که استفاده نمی کنید.

سناریوی دوم، سیستم های کوچک با مصرف کم. روشنایی ویلا، کنترلر پمپ، تله متری و دوربین، با ۱۰۰ تا ۳۰۰ وات ساعت در شب کار می کنند. یک باتری ۱۰۰ آمپری ژل، چند شب این بار را می برد و سرمایه گذاری اولیه پایین می ماند. برای این مقیاس، پیچیدگی BMS لیتیوم ارزش افزوده ای نمی سازد.

سناریوی سوم، بودجه محدود و افق کوتاه. اگر الان باید سیستم را راه بیندازید و دو سال بعد بودجه لیتیوم دارید، ژل یک پل است، نه راه حل نهایی. فقط بانک را طوری ببندید که بعداً لیتیوم اضافه شود؛ ولتاژ سیستم را ۴۸ ولت بگیرید و اینورتر را با پروفایل باتری قابل تنظیم انتخاب کنید.

سناریوی چهارم، سرما و شارژ در دمای منفی. بسیاری از باتری های لیتیومی زیر صفر درجه اجازه شارژ نمی دهند و BMS جریان را قطع می کند. ژل این محدودیت را ندارد، هرچند ظرفیتش در سرما کم می شود. در ویلاهای کوهستانی که باتری در فضای بدون گرمایش است، این نکته وزن دارد.

و یک سناریوی پنجم که زیاد پیش می آید: تجهیزات موجود. اگر اینورتر یا یو پی اس شما از قبل برای سرب-اسید تنظیم شده و پروفایل لیتیوم ندارد، ژل سازگارترین انتخاب است. خرید باتری لیتیوم با اینورتر قدیمی، یا ولتاژ شارژ اشتباه می گیرد یا ارتباط BMS برقرار نمی شود.

در مقابل، سه شرط را رد کنید. اگر هر روز سایکل می زنید، اگر عمق دشارژ بالای ۶۰ درصد لازم دارید، یا اگر ظرفیت بالای ۳ کیلووات ساعت می خواهید، ژل انتخاب اقتصادی نیست. در این سه حالت،باتری لیتیومیارزان تر تمام می شود، حتی با قیمت خرید بالاتر. نمونه مشخص آن،باتری ۵ کیلووات ساعت Growatt Hopeاست که با ۴۵ کیلوگرم وزن، جای ۹ باتری ژل را می گیرد.

اشتباهات رایج در انتخاب و استفاده از باتری ژل

1. محاسبه ظرفیت بدون قاعده ۵۰ درصد.خرید ۵ کیلووات ساعت اسمی و انتظار ۵ کیلووات ساعت مصرف. راه حل: ظرفیت لازم را دو برابر مصرف قابل استفاده بگیرید.
2. مقایسه قیمت خرید به جای هزینه چرخه عمر.باتری ارزان با ۲۵۰ سایکل، در دو سال دو بار خرید می شود. راه حل: محاسبه قیمت تقسیم بر انرژی عبوری عمر.
3. شارژ با پروفایل باتری مایع.ولتاژ جذب بالاتر از حد، آب بندی ژل را تحت فشار می گذارد. راه حل: انتخاب پروفایل Gel در کنترلر یا تنظیم دستی ۱۴٫۱ تا ۱۴٫۴ ولت.
4. گذاشتن باتری در جعبه بسته و زیر آفتاب.هر ۱۰ درجه گرما، عمر را نصف می کند. راه حل: محل با تهویه، سایه و دمای زیر ۳۰ درجه.
5. رها کردن باتری در حالت نیمه شارژ.سولفات سازی، ظرفیت را برای همیشه کم می کند. راه حل: شارژ کامل بعد از هر دشارژ و شارژ نگهدارنده در فصل بی مصرف.
6. سری کردن چهار باتری بدون بررسی توازن.اختلاف ولتاژ بین باتری های سری، یکی را زودتر خراب می کند. راه حل: باتری های هم سن و هم مدل، با اندازه گیری ولتاژ تک تک در نصب و هر شش ماه.

سوالات متداول

باتری ژل خورشیدی چند سال عمر می کند؟

به تعداد سایکل بستگی دارد، نه به تقویم. در دشارژ ۵۰ درصد و شارژ کامل، بین ۳۰۰ تا ۷۰۰ سایکل عمر می کند. اگر سیستم هر روز یک سایکل بزند، این می شود حدود یک تا دو سال. اگر ماهی دو سه بار دشارژ شود، همان باتری می تواند پنج تا هفت سال کار کند. گرما و ماندن در حالت نیمه شارژ، هر دو عمر را کوتاه تر می کنند و در محاسبه باید در نظر گرفته شوند.

آیا باتری ژل را می شود تا صفر خالی کرد؟

نه، و این کار گران ترین اشتباه است. برای کاربرد چرخه ای، عمق دشارژ ۵۰ درصد توصیه می شود. دشارژ عمیق تر، ظرفیت مفید را در کوتاه مدت بالا می برد اما تعداد سایکل را به ۲۰۰ تا ۳۰۰ می رساند و عمر را نصف می کند. اگر به عمق دشارژ بالا نیاز دارید، شیمی دیگری مثل LiFePO4 انتخاب درست تری است. تنظیم قطع کننده کم ولتاژ اینورتر روی مقدار درست، از این خطا جلوگیری می کند.

باتری ژل با کدام کنترلر شارژ کار می کند؟

با هر دو نوع PWM و MPPT، به شرط وجود پروفایل ژل. ولتاژ جذب باید حدود ۱۴٫۱ تا ۱۴٫۴ ولت در ۲۵ درجه باشد و ولتاژ شناور ۱۳٫۵ تا ۱۳٫۸ ولت. پروفایل باتری مایع برای ژل مناسب نیست چون ولتاژ بالاتری اعمال می کند. در کنترلرهای ارزان که پروفایل ندارند، باید ولتاژ را دستی تنظیم و با مولتی متر کنترل کنید. دمای باتری را هم در تنظیم ولتاژ در نظر بگیرید.

هزینه هر کیلووات ساعت باتری ژل چقدر است؟

قیمت هر آمپر ساعت را در روز خرید بگیرید و از همان جا حساب کنید. یک باتری ۱۰۰ آمپری ۱۲ ولتی، ۱٫۲ کیلووات ساعت اسمی و ۰٫۶ کیلووات ساعت قابل استفاده دارد. با ۴۰۰ سایکل، انرژی عبوری عمر ۲۴۰ کیلووات ساعت می شود. قیمت باتری تقسیم بر ۲۴۰، هزینه هر کیلووات ساعت عبوری را می دهد. همین عدد را با لیتیوم مقایسه کنید تا مقایسه منصفانه باشد.

باتری ژل در سرما بهتر کار می کند یا لیتیوم؟

هر دو در سرما ظرفیت کمتری می دهند، حدود ۸۰ تا ۸۵ درصد در صفر درجه. تفاوت مهم در شارژ است. بسیاری از باتری های LiFePO4 زیر صفر درجه اجازه شارژ نمی دهند و BMS جریان را قطع می کند، مگر مدل هایی که گرم کن داخلی دارند. ژل این محدودیت را ندارد و شارژ می شود. برای ویلای کوهستانی با باتری در فضای بدون گرمایش، این تفاوت می تواند تعیین کننده باشد.

برای ۵ کیلووات ساعت مصرف شبانه چند باتری ژل لازم است؟

با قاعده ۵۰ درصد، به ۱۰ کیلووات ساعت ظرفیت اسمی نیاز دارید. با باتری ۱۲ ولت ۱۰۰ آمپری که ۱٫۲ کیلووات ساعت اسمی دارد، یعنی ۹ باتری، و مجموع وزن حدود ۳۰۰ کیلوگرم. همین ۵ کیلووات ساعت قابل استفاده با یک باتری LiFePO4 پنج کیلووات ساعتی و ۴۵ کیلوگرم وزن تأمین می شود. انتخاب بین این دو، بیشتر از قیمت خرید، به تعداد سایکل و محل نصب بستگی دارد.

جمع بندی

باتری ژل خورشیدی برای پشتیبان با سایکل کم، سیستم های کوچک و بودجه محدود انتخاب معقولی است. برای مصرف روزانه، عمق دشارژ بالا و ظرفیت بالای ۳ کیلووات ساعت، لیتیوم ارزان تر تمام می شود. قاعده ۵۰ درصد را در محاسبه ظرفیت حتماً لحاظ کنید و پروفایل شارژ ژل را در کنترلر انتخاب کنید. باتری را در جای خنک و با تهویه بگذارید. قبل از خرید، قیمت هر باتری را بر ۲۴۰ تقسیم کنید و با بازه ۶ تا ۱۰ هزار تومان لیتیوم مقایسه کنید. بانک ژل آماده را درباتری ژل سیلد اسیدببینید و برای انتخاب شیمی درست، مقالهباتری لیتیومی برای سانورتررا بخوانید.

مقالات مرتبط: باتری گرووات برای ویلا؛ ظرفیت و محاسبه بار | باتری گرووات برای کولر گازی؛ چند کیلووات ساعت لازم است

سایر محصولات و خدمات مجموعه: asuncctv.ir

راهنمای کامل این موضوع: باتری گرووات؛ خرید باتری لیتیومی Growatt با قیمت روز و گارانتی