پاور بانک خورشیدی

پاور بانک خورشیدی یکی از اقسام پاوربانک می‌باشد که علاوه بر اینکه می‌توان باتری آن را با برق شهر شارژ نمود، می‌توان با استفاده از پنل خورشیدی نصب شده بر روی آن، باتری پاوربانک را نیز شارژ کرد.

هر پاوربانک  برای پنل خورشیدی از 3 بخش اصلی تشکیل شده است که در ادامه به توضیح این 3 بخش پرداخته می شود:

1- پنل خورشیدی

2- باتری لیتیم یون

3- بخش کنترل شارژ باتری (BMS)

1) پنل خورشیدی:

پنل استفاده شده در این پاوربانک از نوع پلی کریستال می‌باشد که برای کشور ایران که خورشید سوزنده‌تری دارد مناسب‌تر است. باید توجه شود که توان ذکر شده برای یک پنل خورشیدی، توان ایده‌آل است و این توان با توجه به زاویه تابش خورشید (وابسته به ماه و زمان تابش)، دمای هوا و میزان شفاف و تمیز بودن محیط فرق خواهد کرد. هرچه زاویه تابش خورشید مستقیم تر باشد، توان تولیدی توسط پنل بیشتر خواهد شد. در نتیجه بیشترین توان را در یک روز در حوالی ظهر خواهیم داشت. همچنین در یکسال نیز ماه های اردیبهشت تا شهریور بهترین ماه ها هستند. دمای هوا نیز تاثیر مهمی بر توان دارد. البته باید توجه شود که دمای مناسب برای تولید 25درجه سانتیگراد است و دمای بالاتر و یا پایین تر باعث کاهش تولید توان خواهد شد. وجود آلودگی و گرد و غبار در هوا می تواند مانند ابر، مانع از رسیدن تابش خورشید به سطح پنل خورشیدی و در نتیجه کاهش توان تولیدی شود.

برای استفاده بهتر از قسمت پنل خورشیدی، بهتر است آن را به طور مستقیم جلوی خورشیدی قرار دهید و اگر گرد و خاکی بر روی آن نشسته است، آن را تمیز نمایید.

بخش پنل خورشیدی می تواند برای افرادی که نیاز زیادی به موبایل دارند و یا در سفرهای برون شهری هستند و یا کوهنوردان مناسب باشد.

2) باتری لیتیم- یون:

امروزه بیشتر باتری هایی که ما می بینیم، مانند باتری گوشی های موبایل، دوربین های دیجیتال، لپ تاپ ها و بسیار از دستگاههای دیگر، از نوع گروه باتری های لیتیمی و مخصوصا لیتیم یون هستند و این باتری ها به تدریج در حال جایگزین شدن به جای تکنولوژی های قدیمی تر، مانند انواع باتری های Nixx مثل نیکل-کادمیوم یا نیکاد (NiCd) و نیکل- متال هایدراید (NiMH) می باشند.

در نمودار بالا مشاهده می شود که باتری لیتیم یون چگالی انرژی ( انرژی بر وزن و انرژی بر حجم) بالاتری نسبت به انواع باتری های دیگر دارد. بنابراین استفاده از آنها و پنل خورشیدی برای کاربردهایی که وزن مهم است مطلوب تر خواهد بود.

نکاتی در مورد باتری های لیتیومی

باتری های لیتیومی بصورت معمول عمری برابر 500 بار شارژ و دشارژ دارند که بسته به کیفیت ساخت باتری متغیر است. این باتری ها تخلیه نسبی و شارژ مجدد را به جای تخلیه کامل می پسندند، به همین خاطر از تخلیه کامل آنها در هر بار استفاده باید خودداری کرد و به جای آن باید باتری را مرتبا شارژ کرد و از باتری های با ظرفیت بالاتر استفاده کرد.

یک نکته مهم دیگر در مورد باتری های لیتیوم یون که اغلب فراموش می شود پیر شدن و سالخورده شدن این باتری ها به مرور زمان است. یک باتری لیتیوم یون، معمولا از زمان ساخت عمری در حدود 2 الی 3 سال دارد که پس از آن کاهش ظرفیت باتری، با افزایش مقاومت داخلی آن به خاطر اکسیده شدن الکترودها خودش را نشان می دهد. این فرسوده شدن و افزایش مقاومت داخلی به مرور زمان به جایی می رسد که باتری نهایتا نمی تواند انرژی خود را تخلیه کند، حتی اگر مقدار زیادی انرژی در آن ذخیره شده باشد.

پارامترهایی که روی فرسودگی باتری اثر قابل توجهی دارند، دمای نگهداری باتری و مقدار شارژ بودن آن است. شکل زیر افت ظرفیت باتری را تحت تاثیر دو پارامتر درجه حرارت محیط و مقدار شارژ باتری نشان می دهد:

همانگونه که در جدول بالا دیده می شود، باتری های با شارژ بالاتر در دمای محیط بالاتر به سرعت ظرفیت خود را از دست می دهند. این بدترین حالت ممکن است، که معمولا در مورد لپ تاپ ها، مخصوصا هنگامی که لپ تاپ به تغذیه متصل است این حالت اتفاق می افتد. در این حالت باتری به علت متصل بودن به تغذیه کاملا شارژ است، و به خاطر دمای تولید شده توسط سی پی یو و سایر قطعات الکترونیکی لپ تاپ در بالاترین دما هم قرار دارد. به همین خاطر اگر لپ تاپ مداوم به تغذیه متصل باشد، معمولا باتری آن بیش از 12 تا 18 ماه دوام نخواهد داشت.

نکته مهمی که در اینجا باید ذکر شود این است که باتری دستگاه بصورت یک مرتبه از کار نخواهد افتاد، بلکه خرابی آن بصورت کاهش تدریجی ظرفیتی که باتری می تواند ارائه کند، دیده می شود و زمان کار دستگاه با باتری آن کاهش می یابد.

هیچ روشی برای احیا و بازسازی باتری های لیتیوم یون فرسوده وجود ندارد. با گرم کردن باتری موقتا بازدهی آن بیشتر می شود، ولی پس از خنک شدن باتری، وضعیت به حالت قبلی بر می گردد. برای نگهداری طولانی باید باتری های لیتیوم یون را با 40 درصد شارژ و در دمای پایین نگهداری کرد، و بدترین شرایط نگهداری این باتری ها، با شارژ کامل و در دمای زیاد (مانند دمای اتاق) است.

رهنمود های عملی

• از تخلیه کامل باتری های لیتیوم یون خودداری کنید، زیرا اینکار باعث زودتر فرسوده شدن باتری می شود. برای باتری های لیتیوم-یون تخلیه جزئی و شارژ مجدد مکرر بسیار بهتر از تخلیه کامل (Full Discharge) باتری است. شارژ کردن مجدد باتری نیمه خالی لیتیوم یون هیچ مشکلی ایجاد نمی کند زیرا این نوع از باتری ها اثر حافظه ندارند. (اثر حافظه در باتری های مبتنی بر نیکل، مانند نیکل کادمیوم (NiCd) و نیکل متال هایدراید (NiMH) وجود دارد.) عمر کوتاه باتری ها در لپ تاپ ها، بیشتر به خاطر اثر حرارت بالا است، تا الگوی شارژ/تخلیه آنها.

• باتری هایی که نشان دهنده مقدار ظرفیت دارند (مانند باتری های لپ تاپ، یا باتری های موبایل) باید برای کالیبراسیون، در هر 30 بار شارژ یکبار بصورت عمدی کاملا تخلیه شوند. کار کردن دستگاه با باتری تا زمانی که کاملا تخلیه شود برای این کار کفایت می کند. اگر این الگو رعایت نشود، نشان دهنده ظرفیت با مرور زمان دقت خود را از دست می دهد، طوری که ممکن است در حالیکه باتری هنوز توان دارد، آنرا خالی اعلام کند.

• باتری های لیتیوم یون (Li-ion) را باید خنک نگاه داشت. یکی از بدترین کارهایی که در مورد این باتری می توان انجام داد، نگهداشتن آن در یک ماشین در بسته در یک روز گرم است. برای نگهداری طولانی مدت این باتری ها باید باتری را تا 40 درصد ظرفیت آن شارژ کرد و سپس در یک جای خشک و خنک نگهداری کرد.

• از خریدن باتری های لیتیوم یون برای استفاده برای آینده جلوگیری کنید. هنگام خرید باتری به تاریخ ساخت آن نگاه کنید و از خریدن باتری های قدیمی، حتی اگر به قیمت ارزانتر فروخته می شوند، خودداری کنید.

• در صورتیکه باتری لیتیوم یون یدکی دارید، یکی از آنها را کاملا استفاده کنید و دیگری را در یک جای خنک، مانند یخچال نگهداری کنید( یعنی از مصرف یکی در میان آنها خودداری کنید (هرگز باتری را منجمد نکنید، و آنرا در بخش خنک دستگاه، نه در فریزر آن قرار دهید. برای نگهداری طولانی مدت باتری آنرا 40 درصد شارژ کنید.

• از ضربه زدن و یا سوراخ کردن باتری های لیتیم یون کاملا پرهیز نمایید. زیرا در صورت سوراخ شدن، احتمال آتش گرفتن این نوع از باتری ها بسیار زیاد خواهد بود.

• اگر مشاهده شود که یک باتری لیتیم یون متورم شده است این به معنی این خواهد بود که از آن باتری توان لحظه ای زیادی گرفته شده است. گرفتن توان زیاد لحظه ای از باتری باعث کم شدن عمر باتری خواهد شد.

• برای شارژ پاوربانک از همان شارژر مورد اعتماد برای موبایل می توان استفاده نمود.

3) بخش کنترل شارژ باتری (BMS):

برای کنترل نحوه شارژ هر باتری قابل شارژ، باید یک سیستم مدیریت سیستم شارژ (Battery management system) وجود داشته باشد. این سیستم الگوی شارژ باتری را چه برای زمان شارژ با برق شهر و چه برای شارژ با پنل خورشیدی کنترل می کند. این سیستم اجازه نمی دهد که باتری با انرژی بالا شارژ شود که باعث صدمه دیدن باتری خواهد شد.