راهنمای انتخاب باتری برای نیروگاه خورشیدی

باتری‌ها قلب سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در نیروگاه‌های خورشیدی به شمار می‌آیند و نقش تعیین‌کننده‌ای در افزایش پایداری شبکه، مدیریت بار و کاهش هزینه‌های برق در ساعات اوج مصرف دارند. انتخاب نادرست باتری می‌تواند بازده کل نیروگاه را تحت‌تأثیر قرار دهد و هزینه‌های نگهداری را افزایش دهد. در این راهنما، با بررسی انواع باتری‌های خورشیدی، ظرفیت و طول عمر آن‌ها، مزایا و محدودیت‌های فنی و همچنین ملاحظات اقتصادی، به شما کمک می‌کنیم مناسب‌ترین گزینه را برای نیروگاه خورشیدی خود انتخاب کنید.

انواع نیروگاه‌های خورشیدی و باتری مناسب آن‌ها

 نیروگاه‌های خورشیدی از نظر نیاز به باتری، نحوه اتصال آن‌ها به شبکه برق سراسری و نوع مدیریت انرژی، به سه دسته اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند. این دسته‌بندی به ما امکان می‌دهد تا نقش باتری را در هر نوع سیستم به‌صورت دقیق‌تر تحلیل کنیم:

• آف‌گرید (Off-Grid): بدون اتصال به شبکه باتری منبع اصلی ذخیره‌سازی است.
• آن‌گرید (On-Grid): متصل به شبکه، باتری نقش پشتیبان دارد.
• هیبریدی (Hybrid): ترکیبی از منابع مختلف، باتری نقش هماهنگ‌کننده دارد.

نیروگاه‌های مستقل از شبکه (Off-Grid)

این نوع نیروگاه‌ها به شبکه برق سراسری متصل نیستند و تمام انرژی مورد نیاز را از خورشید تأمین می‌کنند. باتری در نیروگاه‌های آف‌گرید حیاتی بوده و جایگزین ندارند. ذخیره انرژی در روزهای ابری یا شب‌ها به‌وسیله باتری انجام می‌شود. باتری مناسب برای این نیروگاه‌ها نیاز به ظرفیت ذخیره‌سازی بالا دارند و از جنس سرب-اسید یا لیتیوم-یون هستند. طراحی سیستم براساس مصرف روزانه و روزهای بدون تابش انجام می‌شود و در خانه‌های روستایی، کمپ‌ها، ایستگاه‌های مخابراتی، و مناطق دورافتاده کاربرد دارد.

نیروگاه‌های متصل به شبکه (On-Grid)

این سیستم‌ها به شبکه برق متصل هستند و می‌توانند برق مازاد را به شبکه تزریق کنند یا در صورت نیاز از آن برداشت کنند. باتری برای این مدل نیروگاه‌ها اختیاری است و برای مدیریت اوج مصرف، بهینه‌سازی و تأمین برق اضطراری استفاده می‌شود. با نصب باتری، هزینه برق با انرژی ذخیره‌شده کاهش می‌یابد و امکان فروش برق در ساعات اوج مصرف فراهم می‌شود. جنس باتری‌ها معمولاً لیتیوم-یون با راندمان بالاست. در ساختمان‌های تجاری، خانه‌های هوشمند، مراکز داده و کارخانه‌ها کاربرد دارد.

نیروگاه‌های هیبریدی (Hybrid Systems)

این نیروگاه ترکیبی از سیستم‌های خورشیدی، شبکه برق و گاهی دیزل ژنراتور است. باتری در این مدل سیستم در مدیریت انرژی بین منابع مختلف نقش دارد. نصب باتری به سیستم مدیریت انرژی پیشرفته نیاز دارد. از باتری‌هایی با طول عمر بالا و قابلیت شارژ سریع استفاده می‌شود. از باتری‌های جریانی یا لیتیوم-یون پیشرفته استفاده می‌شود. در بیمارستان‌ها، مراکز حساس و مناطق با شبکه ناپایدار کاربرد دارد.

دسته‌بندی فناوری‌های باتری برای نیروگاه خورشیدی

فناوری‌های مختلفی برای ذخیره‌سازی انرژی در نیروگاه‌های خورشیدی توسعه یافته‌اند که هرکدام ویژگی‌ها، مزایا و چالش‌های خاص خود را دارند. انتخاب نوع باتری به عواملی مانند نوع نیروگاه، ظرفیت مورد نیاز، شرایط محیطی، بودجه و طول عمر مورد انتظار بستگی دارد.

نوع باتری	راندمان	طول عمر (سال)	هزینه نسبی	نیاز به نگهداری	کاربرد اصلی
سرب-اسید	۸۰–۸۵٪	۳–۷	پایین	متوسط	سیستم‌های کوچک، آف‌گرید
لیتیوم-یون	۹۰–۹۵٪	۱۰–۱۵	بالا	کم	آن‌گرید، هیبرید، صنعتی
نیکل-کادمیوم	۷۵–۸۵٪	۱۰–۱۵	بالا	کم	شرایط سخت محیطی، صنعتی خاص
جریانی (Flow)	۷۰–۸۵٪	۱۵–۲۰+	بسیار بالا	متوسط	ذخیره‌سازی در مقیاس بزرگ، شبکه برق

باتری‌های سرب-اسید (Lead-Acid)

این باتری‌ها فناوری شناخته‌شده‌ای دارند و از واکنش شیمیایی بین صفحات سرب و محلول اسید سولفوریک برای تولید و ذخیره برق استفاده می‌کنند. دارای هزینه اولیه کمتری هستند. راندمان آن‌ها به‌طور متوسط ۸۰ تا ۸۵ درصد است و نیاز به نگهداری دارند. کاربردهای آن‌ها در سیستم‌های آف‌گرید کوچک، پروژه‌های روستایی و پشتیبان اضطراری است.

• مزایا: در دسترس هستند و بازیافت‌پذیری بالایی دارند. همچنین برای پروژه‌های کم‌هزینه بسیار مناسب‌اند.
• معایب: طول عمر آن‌ها کم است (بین ۳ تا ۷ سال). دارای وزن زیادی بوده و به دشارژ عمیق حساس هستند.

باتری‌های لیتیوم-یون (Lithium-Ion)

این باتری‌ها فناوری پیشرفته‌تری دارند و با جابه‌جایی یون‌های لیتیوم بین دو الکترود (آند و کاتد) در یک الکترولیت مایع یا ژل، انرژی را ذخیره و آزاد می‌کنند. راندمان‌شان تا حدود ۹۵ درصد است. وزن کم با چگالی انرژی بالا دارند و نیاز به نگهداری آن‌ها اندک است. در نیروگاه‌های آن‌گرید و هیبریدی، خانه‌های هوشمند و پروژه‌های صنعتی کاربرد دارند.

• مزایا:  در دماهای مختلف عملکرد آن‌ها پایدار است و قابلیت شارژ و دشارژ سریعی دارند. همچنین طول عمر آن‌ها به ۱۰ الی ۱۵ سال می‌رسد.
• معایب:  نیاز به سیستم دقیق برای مدیریت دارند و هزینه اولیه آن‌ها زیاد است.

باتری‌های نیکل-کادمیوم (NiCd)

از واکنش بین هیدروکسید نیکل و کادمیوم در محیط قلیایی بهره می‌برد؛ این باتری‌ها توانایی تحمل دشارژهای عمیق را دارند. مقاوم در برابر دماهای شدید هستند و برای شرایط محیطی سخت مناسبند. در ایستگاه‌های مخابراتی، مناطق کوهستانی یا بیابانی، کاربردهای خاص صنعتی کاربرد دارند.

• مزایا: طول عمر بالا (از ۱۰ الی ۱۵ سال) دارند و در برابر دشارژ عمیق مقاوم‌اند.
• معایب: هزینه این باتری‌ها بالاست و به دلیل وجود عنصر کادمیوم، اثرات مخرب زیست‌محیطی به‌دنبال دارند.

باتری‌های جریانی (Flow Batteries)

انرژی در الکترولیت‌های مایع ذخیره می‌شود که در مخازن جداگانه نگهداری شده و هنگام نیاز از طریق سلول‌های واکنش‌دهنده جریان می‌یابند. برای ذخیره‌سازی بلندمدت انرژی بهتر است. در نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ، ذخیره‌سازی در مقیاس شبکه و پروژه‌های تحقیقاتی مناسب‌اند.

• مزایا:  عمر سیکلی بسیار بالایی دارند (تا ۱۰٬۰۰۰ سیکل). ایمن‌تر هستند و احتراق در آن‌ها صورت نمی‌گیرد. الکترولیت در آن‌ها خیلی آسان تعویض می‌شود.
• معایب: هزینه بالا دارند و نیازمند فضای زیاد و تجهیزات جانبی هستند.

نیکل کلرید سدیم

باتری نیکل کلرید سدیم یک رقیب سرسخت برای باتری لیتیوم یونی است. این باتری از روش ذخیره منحصر به فردی استفاده می‌کند که آن را به‌طور کامل قابل بازیافت می‌کند. این نوع باتری، مواد شیمیایی سمی منتشر نمی‌کند و خطر گرمایش یا آتش‌سوزی ندارد. همچنین باتری‌های نیکل کلرید سدیم برخلاف باتری‌های لیتیوم یون، نیازی به مواد پیچیده ندارند.

• مزایا: باتری نیکل کلرید سدیم به دلیل ترکیب شیمیایی آن ایمن و قابل اعتماد است. این باتری حتی در دماهای شدید به صورت بهینه عمل می‌کند. این نوع باتری‌ها کاملاً قابل بازیافت هستند زیرا هیچ ماده شیمیایی خطرناک یا سمی در آن‌ها وجود ندارد.
• معایب:
• باتری‌های نیکل کلرید سدیم، طول عمر محدودی در حدود ۳۰۰۰ شارژ و تنها ۸۰ درصد عمق تخلیه دارند. این بدان معناست که تا ۲۰ درصد از نیرویی که این باتری ذخیره می‌کند، نمی‌توان استفاده کرد. نصب این باتری‌ها نیز، به‌ویژه برای سیستم‌های خورشیدی مسکونی و پروژه‌های بزرگ بسیار پرهزینه است.

ظرفیت باتری مورد نیاز برای نیروگاه خورشیدی

ظرفیت باتری یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی در سیستم‌های خورشیدی است، زیرا تأثیر مستقیمی بر پایداری تأمین انرژی، هزینه نهایی و طول عمر سیستم دارد. انتخاب ظرفیت باتری باید براساس تحلیل دقیق مصرف و شرایط محیطی انجام شود، نه صرفاً براساس توان پنل‌ها.

روش‌های محاسبه ظرفیت باتری

ظرفیت باتری معمولاً بر حسب کیلووات‌ساعت (kWh) بیان می‌شود و به‌صورت زیر محاسبه می‌گردد:

ظرفیت باتری = (مصرف روزانه انرژی × تعداد روزهای پشتیبانی) ÷ عمق دشارژ مجاز (DoD)

عمق دشارژ (DoD) درصدی از ظرفیت باتری است که می‌توان بدون آسیب به آن استفاده کرد.
برای مثال: اگر مصرف روزانه ۵ کیلووات‌ساعت، تعداد روزهای پشتیبانی ۲ روز، و DoD برابر با ۰٫۸ (یا ۸ درصد ) باشد، ظرفیت مورد نیاز باتری به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:

ظرفیت باتری = (۵ × ۲) ÷ ۰٫۸ = ۱۲٫۵ کیلووات‌ساعت

• سرب-اسید: معمولاً ۵۰٪
• لیتیوم-یون: تا ۹۰٪

عوامل مؤثر بر تعیین ظرفیت

الگوی مصرف انرژی براساس مصرف روزانه و نیاز به برق اضطراری، موقعیت جغرافیایی، نوع باتری انتخاب‌شده براساس راندمان یا DoD آن، نوع نیروگاه و هدف سیستم از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر تعیین ظرفیت سیستم هستند.

نوع نیروگاه	ظرفیت پیشنهادی باتری	توضیحات	منبع
خانگی آف‌گرید	۵–۱۵ kWh	برای مصرف روزانه ۳–۵ kWh و ۲ روز پشتیبانی	IRENA, 2023
آن‌گرید مسکونی	۱۰–۲۰ kWh	برای مدیریت پیک مصرف و قطع برق موقت	NREL, 2022
صنعتی هیبریدی	۵۰–۵۰۰ kWh	بسته به مقیاس و ترکیب منابع انرژی	World Bank, 2021
نیروگاه بزرگ	۱–۵ MWh	برای ذخیره‌سازی در مقیاس شبکه	[IEEE Access, 2020]

نکات:

• استفاده از مدل‌سازی نرم‌افزاری (مانند HOMER یا PVsyst) در طراحی ظرفیت توصیه می‌شود.
• باتری بیش‌ظرفیت (Oversizing) می‌تواند هزینه‌ها را افزایش دهد، در حالی‌که کم‌ظرفیت بودن باتری منجر به کاهش عمر باتری و ناپایداری سیستم می‌شود.

بررسی طول عمر و سیکل‌های شارژ/دشارژ باتری‌ها

یکی از عوامل کلیدی در انتخاب باتری مناسب برای نیروگاه خورشیدی، طول عمر مفید و تعداد سیکل‌های شارژ/دشارژ قابل‌تحمل آن است. این ویژگی‌ها مستقیماً بر هزینه نهایی، قابلیت اطمینان و برنامه‌ریزی تعمیر و نگهداری تأثیر می‌گذارند. باید توجه داشت که طول عمر باتری فقط به سال نیست، بلکه به تعداد سیکل‌ها و عمق دشارژ هم بستگی دارد. مدیریت صحیح شارژ/دشارژ و کنترل دما می‌تواند عمر باتری را تا دو برابر افزایش دهد. همچنین، انتخاب باتری با طول عمر بیشتر، اگرچه هزینه اولیه بالاتری دارد، اما در بلندمدت مقرون‌به‌صرفه‌تر است.

• سیکل شارژ/دشارژ (Cycle): یک بار شارژ کامل و سپس تخلیه کامل باتری
• طول عمر (Cycle Life): تعداد سیکل‌هایی که باتری می‌تواند بدون افت شدید عملکرد طی کند
• عمق دشارژ (Depth of Discharge – DoD): درصدی از ظرفیت باتری که در هر سیکل تخلیه می‌شود
• State of Health (SoH): شاخصی برای سنجش سلامت کلی باتری نسبت به حالت نو

در جدول زیر انواع باتری‌ها را از نظر طول عمر مقایسه کرده‌ایم:

نوع باتری	طول عمر (سال)	تعداد سیکل‌ها	عمق دشارژ مجاز	نکات کلیدی
سرب-اسید	۳–۷	۵۰۰–۱۵۰۰	۵۰٪	عمر کوتاه‌تر، حساس به دشارژ عمیق
لیتیوم-یون	۱۰–۱۵	۳۰۰۰–۶۰۰۰	۸۰–۹۰٪	دوام بالا، مناسب برای دشارژ عمیق
نیکل-کادمیوم	۱۰–۱۵	۱۵۰۰–۳۰۰۰	۷۰–۸۰٪	مقاوم در برابر دمای بالا، نیاز به مدیریت دقیق
جریانی (Flow)	۱۵–۲۰+	۵۰۰۰–۱۰۰۰۰+	تا ۱۰۰٪	عمر سیکلی بسیار بالا، مناسب برای ذخیره‌سازی بلندمدت

عوامل مؤثر بر طول عمر باتری

• دمای محیط: دمای بالا باعث تسریع در تخریب شیمیایی و کاهش عمر باتری می‌شود.
• الگوی دشارژ: دشارژهای عمیق و مکرر عمر باتری را کاهش می‌دهند.
• تعداد سیکل‌ها: هرچه تعداد دفعات شارژ/دشارژ بیشتر باشد، باتری سریع‌تر فرسوده می‌شود.
• کیفیت ساخت و برند: باتری‌های با کیفیت بالاتر معمولاً عمر بیشتری دارند.
• سیستم مدیریت باتری (BMS): نقش مهمی در کنترل دما، ولتاژ و جریان دارد و از تخریب زودهنگام جلوگیری می‌کند.

تحلیل هزینه‌های تقریبی و صرفه‌جویی اقتصادی باتری‌ها

هزینه باتری شامل هزینه خرید، نصب، نگهداری و جایگزینی باتری در طول عمر سیستم می‌شود. در این بخش، هزینه‌های تقریبی انواع باتری‌ها را بررسی و مقایسه می‌کنیم.

هزینه متوسط باتری‌ها در سال ۱۴۰۴

نوع باتری	هزینه تقریبی (به‌ازای هر kWh)	هزینه نصب کامل برای سیستم خانگی (۱۰–۱۳.۵ kWh)	نکات کلیدی
سرب-اسید	۱۵۰–۳۰۰ دلار	۳٬۰۰۰–۵٬۰۰۰ دلار	ارزان‌ترین گزینه، عمر کوتاه‌تر
لیتیوم-یون	۳۰۰–۵۰۰ دلار	۹٬۰۰۰–۱۵٬۰۰۰ دلار	رایج‌ترین، با صرفه‌جویی بلندمدت
جریانی (Flow)	۵۰۰–۸۰۰ دلار	۱۵٬۰۰۰–۲۵٬۰۰۰ دلار	مناسب برای پروژه‌های بزرگ
نیکل-کادمیوم	۴۰۰–۶۰۰ دلار	متغیر، بسته به کاربرد صنعتی	کمتر رایج، برای شرایط خاص

عواملی مانند ظرفیت باتری، نوع فناوری به‌کاربرده‌شده در باتری و هزینه نصب، بسته به پیچیدگی سیستم، بر هزینه نهایی تأثیرگذارند.
همچنین، قیمت نهایی به تعویض اینورتر یا کابل‌کشی جدید در برخی موارد، تعرفه‌های واردات و مشوق‌های دولتی وابسته است.

تحلیل اقتصادی و بازگشت سرمایه

• باتری‌های لیتیوم-یون با وجود هزینه اولیه بالا، دارای طول عمر بیشتر، راندمان بالاتر هستند و نیاز کمتری به نگهداری دارند؛ پس در بلندمدت مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند.
• در مناطق با تعرفه برق بالا یا قطعی مکرر، استفاده از باتری می‌تواند زمان بازگشت سرمایه را به کمتر از ۵ سال کاهش دهد.
• در پروژه‌های بزرگ، استفاده از باتری‌های جریانی یا ترکیبی، اگرچه پرهزینه‌تر است، اما پایداری شبکه و صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی را بهبود می‌بخشد.

برند و گارانتی

در بازار باتری‌های خورشیدی، تولیدکنندگان متعددی با رویکردها و فناوری‌های متفاوت در حال رقابت هستند و همین تنوع، باعث تفاوت قابل‌توجه در کیفیت و عملکرد محصولات نهایی شده است. به همین دلیل، برند تولیدکننده یکی از معیارهای مهم در انتخاب باتری مناسب برای سامانه‌های فتوولتائیک به شمار می‌رود. تصمیم‌گیری میان محصولات یک استارتاپ نوپا یا شرکت‌های بزرگ و شناخته‌شده باید بر اساس اولویت‌ها، سطح ریسک‌پذیری و بودجه مصرف‌کننده انجام شود. با این حال، صرف‌نظر از برند انتخابی، بررسی دقیق شرایط و مدت گارانتی اهمیت بالایی دارد و توصیه می‌شود محصولی انتخاب شود که پوشش گارانتی جامع‌تر و اطمینان‌بخش‌تری ارائه می‌دهد.

تأثیر دما بر عملکرد باتری‌ها

طول عمر و عملکرد باتری بسیار به شرایط محیطی، به‌ویژه گرما، وابسته است. در مناطق گرم یا سرد، انتخاب فناوری مناسب و طراحی سیستم‌های حفاظتی، ضمن اینکه ضروری است، کارایی باتری را بهبود می‌بخشد. بنابراین، طراحی باتری باید متناسب با اقلیم منطقه باشد. عدم توجه به دما، طول عمر و کارایی باتری را به‌شدت کاهش می‌دهد.

افزایش دما موجب تسریع واکنش‌های شیمیایی در باتری می‌شود و نرخ تخریب الکترولیت را بالا می‌برد. همچنین، باعث افزایش احتمال نشت یا تورم باتری‌های لیتیوم-یون شده و عمر مفید باتری را کاهش می‌دهد. طبق گزارش NREL، به‌طور میانگین هر ۱۰ درجه افزایش دما، عمر باتری را تا ۵۰ درصد کاهش می‌دهد.

در دماهای پایین، باتری‌ها با چالش‌هایی مانند کاهش ظرفیت قابل‌استفاده، افزایش مقاومت داخلی و کاهش راندمان شارژ روبه‌رو هستند. همچنین، باتری‌های لیتیوم-یون در دماهای خیلی پایین ممکن است به‌درستی شارژ نشوند و آسیب ببینند.

چند راهکار مقابله با نوسانات دمایی:

• استفاده از سیستم‌های تهویه و گرمایش در اتاق باتری
• نصب باتری در فضای بسته
• عایق‌ کردن باتری
• استفاده از باتری‌هایی با تحمل دمایی بالا (مانند نیکل-کادمیوم یا برخی مدل‌های لیتیوم-یون صنعتی)
• استفاده ازBMS  پیشرفته برای کنترل دما و جریان (محدوده دمایی بهینه برای اکثر باتری‌ها بین ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد است.)

محل نصب، ایمنی و سیستم‌های مدیریت باتری (BMS)

یکی از مهم‌ترین کارهای لازم برای افزایش کارایی و طول عمر باتری، نحوه نصب و نگهداری آن‌هاست. در این بخش، به بررسی محل مناسب نصب، الزامات ایمنی و نقش سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) می‌پردازیم.

محل نصب باتری در نیروگاه خورشیدی

هنگام نصب باتری باید توجه داشت که محل نصب دارای تهویه مناسب باشد تا از تجمع گاز یا گرما جلوگیری شود. محل نصب باید در برابر رطوبت، گرد و غبار و نوسانات دمایی محفوظ باشد و برای تعمیر و نگهداری، دسترسی آسان داشته باشد.

• اتاق باتری: رایج‌ترین گزینه برای پروژه‌های خانگی و صنعتی
• کانتینرهای باتری: در پروژه‌های بزرگ، باتری‌ها در کانتینرهای ایزوله با تهویه و کنترل دما نصب می‌شوند.

لازم است نکات زیر هنگام نصب باتری رعایت شود:

• استفاده از فیوز، قطع‌کننده مدار، و سیستم‌های هشدار
• رعایت فاصله ایمن بین باتری‌ها برای جلوگیری از انتقال حرارت
• استفاده از جعبه‌های ضدحریق برای باتری‌های لیتیوم‌-یون

سیستم مدیریت باتری (Battery Management System – BMS)

• کنترل ولتاژ و جریان شارژ/دشارژ ، پایش دما و جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، متعادل‌سازی سلول‌ها برای افزایش عمر باتری و ارسال هشدار در صورت بروز خطا یا خطر از وظایف این سیستم است.
• اهمیت BMS:
  • بدون BMS، باتری‌های پیشرفته مانند لیتیوم‌-یون ممکن است دچار آتش‌سوزی، انفجار یا کاهش شدید عمر شوند.
  • در پروژه‌های بزرگ، BMS به‌صورت ماژولار و شبکه‌ای طراحی می‌شود و با سیستم‌های مانیتورینگ مرکزی یکپارچه می‌گردد.

روندهای نوین و آینده فناوری باتری در نیروگاه‌های خورشیدی

در این بخش به بررسی روندهای نوین و آینده‌نگر در فناوری باتری‌های خورشیدی می‌پردازیم که نسبت به باتری‌های بررسی‌شده در قسمت‌های بالاتر، جدیدتر است.

باتری‌های حالت جامد (Solid-State Batteries)

در این باتری‌ها، الکترولیت مایع با یک الکترولیت جامد جایگزین می‌شود که ایمنی و چگالی انرژی را افزایش می‌دهد. هرچند در حال حاضردر مرحله توسعه و آزمایش صنعتی هستند؛ شرکت‌هایی مانند Toyota، QuantumScape و Samsung در حال سرمایه‌گذاری گسترده در این حوزه‌اند.

• مزایا:  چگالی انرژی بالاتری نسبت به باتری‌های قدیمی دارند، تا حدود دو برابر باتری لیتیوم-یون طول عمر و ایمنی بیشتری دارند و دشارژ آن‌ها آهسته‌تر صورت می‌گیرد.
•  چالش‌ها: پیچیدگی در تولید انبوه و هزینه بالای تولید از چالش‌های این نوع باتری هستند.

ذخیره‌سازی ترکیبی (Hybrid Energy Storage Systems – HESS)

این باتری از ترکیب دو یا چند فناوری ذخیره‌سازی (مثلاً لیتیوم-یون + ابرخازن یا باتری جریانی + لیتیوم) برای بهره‌گیری از مزایای مکمل آن‌ها ساخته شده است. جدیدترین پژوهش‌ها نشان می‌دهند که HESS می‌تواند نوسانات منابع تجدیدپذیر را بهتر مدیریت کرده و پایداری شبکه را افزایش دهد. در نیروگاه‌های خورشیدی بزرگ و هیبریدی و مناطق با نوسانات شدید بار یا نیاز به پایداری بالا کاربرد دارد.

• مزایا:  پاسخ‌دهی سریع (با ابرخازن) و ذخیره‌سازی بلندمدت (با باتری) بهبود یافته و عمر سیستم با توزیع بار بین اجزا افزایش پیدا می‌کند. همچنین، عملکرد و هزینه آن بهینه‌سازی می‌شود.

چشم‌انداز پژوهش‌ها و بازار جهانی

رشد بازار:  بازار جهانی باتری خورشیدی در مسیر رشد سریع قرار دارد و نوآوری‌های فناورانه، نقش کلیدی در آینده آن ایفا خواهند کرد. پیش‌بینی می‌شود بازار جهانی باتری‌های خورشیدی تا سال ۲۰۳۲ با نرخ رشد سالانه ۱۷ درصد به بیش از ۱۵ میلیارد دلار برسد. آسیا-اقیانوسیه (به‌ویژه چین و هند) و آمریکای شمالی پیشتاز رشد بازار هستند.

روندهای کلیدی که درحال پیشرفت: سیستم‌های ذخیره‌سازی با استفاده از هوش مصنوعی و اینترنت اشیا (IoT) درحال هوشمندسازی هستند، چگالی انرژی با استفاده از مواد نوین مانند لیتیوم-سیلیکون و حالت جامد افزایش یافته و بر بازیافت و پایداری زیست‌محیطی در طراحی باتری‌ها بیشتر تمرکز شده است.

تعرفه‌های وارداتی، وابستگی به زنجیره تأمین آسیایی، و نوسانات قیمت مواد اولیه مانند لیتیوم و کبالت جزو چالش‌ها هستند و نیاز به استانداردسازی و زیرساخت‌های پشتیبان برای فناوری‌های نوین استفاده از باتری‌ها را دشوار کرده است.

جمع‌بندی؛ راهنمای انتخاب باتری برای نیروگاه خورشیدی

در این مقاله سعی کردیم، جنبه‌های مختلف انتخاب و استفاده از باتری در نیروگاه‌های خورشیدی بررسی کنیم؛ از انواع فناوری‌ها و ظرفیت ذخیره‌سازی گرفته تا هزینه، دوام، و تأثیر شرایط محیطی. نتایج نشان می‌دهد که انتخاب باتری مناسب نیازمند تحلیل دقیق فنی، اقتصادی و محیطی است. فناوری‌های نوین مانند باتری‌های حالت جامد و سیستم‌های ذخیره‌سازی ترکیبی، آینده‌ای امیدوارکننده برای افزایش پایداری و کارایی سیستم‌های خورشیدی رقم می‌زنند. در نهایت، طراحی بهینه و استفاده از سیستم‌های مدیریت هوشمند، نقش کلیدی در افزایش عمر و بهره‌وری باتری‌ها ایفا می‌کند.

سؤالات متداول