แบตเตอรี่ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์

แบตเตอรี่ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์

ปัจจุบันไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในประเทศจีน และต่างประเทศ สามารถติดตั้งไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ได้ทุกที่ในเมืองและหมู่บ้าน ทุกคนทราบดีว่าแบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ อันที่จริง แบตเตอรี่ เป็นส่วนประกอบหลักของ ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ในท้องตลาด มีแบตเตอรี่อยู่สี่ประเภท ได้แก่ แบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่เจล แบตเตอรี่ลิเธียมไตรภาค และแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ดังนั้นแบตเตอรี่ชนิดใดดีที่สุด?

ก่อนอื่น เรามาดูคุณลักษณะของแบตเตอรี่เหล่านี้กันก่อน:

1. แบตเตอรี่ตะกั่วกรด: แผ่นของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดประกอบด้วยตะกั่วและออกไซด์ของตะกั่ว และอิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายกรดซัลฟิวริกในน้ำ ข้อดีหลักคือแรงดันไฟฟ้าคงที่และราคาถูก ข้อเสียคือพลังงานจำเพาะต่ำ (นั่นคือพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่แต่ละกิโลกรัม) ดังนั้นจึงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ อายุการใช้งานสั้นประมาณ 300-500 รอบการชาร์จ/คายประจุ และต้องบำรุงรักษาบ่อยครั้ง ปัจจุบันอุตสาหกรรมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ยังคงใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้อย่างแพร่หลาย

2. แบตเตอรี่เจล: จริงๆ แล้วมันคือแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบไม่ต้องบำรุงรักษาที่ได้รับการพัฒนาให้ดีขึ้น โดยใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์แบบคอลลอยด์แทนกรดซัลฟิวริก ซึ่งดีกว่าแบตเตอรี่ทั่วไปในด้านความปลอดภัย ความจุ การคายประจุ และอายุการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไตรภาค สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิ -40℃ ถึง -65℃ โดยเฉพาะอย่างยิ่งประสิทธิภาพในอุณหภูมิต่ำนั้นดี เหมาะสำหรับพื้นที่ภูเขาสูงทางตอนเหนือ มีประสิทธิภาพในการทนต่อแรงสั่นสะเทือนได้ดี และสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงต่างๆ อายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั่วไปประมาณสองเท่า

3. แบตเตอรี่ลิเธียมไตรนารี: มีพลังงานจำเพาะสูง ขนาดเล็ก ชาร์จเร็ว และราคาสูง จำนวนรอบการชาร์จ/คายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไตรนารีอยู่ที่ประมาณ 500-800 ครั้ง อายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดประมาณ 1 เท่า และช่วงอุณหภูมิใช้งานอยู่ที่ -15℃ ถึง 45℃ แต่ข้อเสียคือไม่เสถียร และแบตเตอรี่ลิเธียมไตรนารีจากผู้ผลิตที่ไม่ได้มาตรฐานอาจระเบิดหรือเกิดไฟไหม้ได้เมื่อชาร์จไฟเกินหรืออุณหภูมิสูงเกินไป

4. แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต: มีพลังงานจำเพาะสูง ขนาดเล็ก ชาร์จเร็ว อายุการใช้งานยาวนาน มีเสถียรภาพดี และแน่นอนว่าราคาสูงที่สุด จำนวนรอบการชาร์จแบบลึกประมาณ 1500-2000 ครั้ง อายุการใช้งานยาวนาน โดยทั่วไป 8-10 ปี มีเสถียรภาพสูง ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิ -40℃ ถึง 70℃

บทบาทของแบตเตอรี่พิเศษสำหรับไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์นั้นเป็นสิ่งที่ไม่อาจปฏิเสธได้ และความเหมาะสมของการกำหนดค่าความจุของแบตเตอรี่จะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการใช้งานของไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์โดยตรง   

ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นตัวเลือกอันดับแรกของผู้ผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ ซึ่งได้แก่...

1. การรักษาสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่ลิเธียมไม่ก่อให้เกิดมลพิษ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดก่อให้เกิดมลพิษจากโลหะหนักตะกั่ว

2. ด้านความปลอดภัย แบตเตอรี่ลิเธียมชนิดใช้พลังงานสูง (ลิเธียมแมงกาเนต ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) มีวัสดุด้านความปลอดภัยที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดค่อนข้างพัฒนาแล้ว และมีความปลอดภัยสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม

3. พลังงานจำเพาะ อัตราส่วนมวล และอัตราส่วนปริมาตรของแบตเตอรี่ลิเธียมสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดประมาณ 40%

4. ในแง่ของราคา แบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความจุเท่ากันมีราคาสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมากกว่าสองเท่า

5. อายุการใช้งาน แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตทั่วไปในปัจจุบันสามารถชาร์จได้ 1500 ครั้งโดยไม่เกิดผลกระทบจากการคืนสภาพ (memory effect) หลังจากชาร์จ 1500 ครั้ง ความจุในการเก็บประจุจะเหลือประมาณ 85% ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถชาร์จได้ประมาณ 500 ครั้ง และจะเกิดผลกระทบจากการคืนสภาพอย่างเห็นได้ชัด

6. อัตราการคายประจุเอง แบตเตอรี่ลิเธียมมีอัตราการคายประจุเองต่อเดือนน้อยกว่า 3% ในขณะที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดอยู่ที่ 15-30% ซึ่งมีความแตกต่างกันอย่างมาก

7. ลักษณะการคายประจุ กล่าวโดยง่ายคือ แบตเตอรี่ที่มีความจุเท่ากัน ในกรณีที่คายประจุด้วยกระแสสูง แบตเตอรี่ลิเธียมจะคายประจุไฟฟ้าได้มากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดประมาณ 30%

8. ช่องแรงดัน แบตเตอรี่ลิเธียมมีแรงดันมากกว่า 3 โวลต์ ส่วนแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีแรงดัน 12 โวลต์

แต่ทุกสิ่งย่อมมีสองด้าน แบตเตอรี่ตะกั่วกรดค่อนข้างปลอดภัยและเสถียร ในขณะที่ความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมยังคงเป็นปัญหาเนื่องจากโลหะลิเธียมเองมีความไวต่อปฏิกิริยาสูง

โดยสรุปแล้ว แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมจะค่อนข้างไวต่อการกระตุ้น แต่ก็มีข้อดีในด้านประสิทธิภาพและแง่มุมต่างๆ ดังนั้นจากมุมมองด้านเศรษฐกิจ ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งาน ผู้ใช้งานและผู้ประกอบระบบเกือบทั้งหมดจึงเลือกใช้แบตเตอรี่ลิเธียม