ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของโครงสร้างพื้นฐานในเมืองสมัยใหม่ โดยเป็นทางเลือกด้านแสงสว่างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและประหยัดค่าใช้จ่าย ไฟเหล่านี้ใช้แบตเตอรี่ชนิดต่างๆ ในการเก็บพลังงานที่ได้จากแผงโซลาร์เซลล์ในระหว่างวัน
1. ไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไปใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต:
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคืออะไร?
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดหนึ่งที่ใช้ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) เป็นวัสดุขั้วแคโทดและคาร์บอนเป็นวัสดุขั้วแอโนด แรงดันไฟฟ้าปกติของเซลล์เดี่ยวคือ 3.2 โวลต์ และแรงดันไฟฟ้าตัดการชาร์จอยู่ระหว่าง 3.6 โวลต์ถึง 3.65 โวลต์ ในระหว่างการชาร์จ ไอออนลิเธียมจะแยกตัวออกจากลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังแอโนด โดยฝังตัวอยู่ในวัสดุคาร์บอน ในขณะเดียวกัน อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกมาจากขั้วแคโทดและเคลื่อนที่ผ่านวงจรภายนอกไปยังแอโนดเพื่อรักษาสมดุลของปฏิกิริยาเคมี ในระหว่างการคายประจุ ไอออนลิเธียมจะเคลื่อนที่จากแอโนดไปยังแคโทดผ่านอิเล็กโทรไลต์ ในขณะที่อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากแอโนดไปยังแคโทดผ่านวงจรภายนอก เพื่อจ่ายพลังงานให้กับโลกภายนอก
แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ ความหนาแน่นพลังงานสูง ขนาดกะทัดรัด ชาร์จเร็ว ทนทาน และมีเสถียรภาพดี อย่างไรก็ตาม มันก็เป็นแบตเตอรี่ที่มีราคาแพงที่สุดในบรรดาแบตเตอรี่ทั้งหมด โดยทั่วไปแล้วสามารถรองรับการชาร์จแบบดีพไซเคิลได้ 1500-2000 ครั้ง และใช้งานได้นาน 8-10 ปีภายใต้การใช้งานปกติ สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่ -40°C ถึง 70°C
2. แบตเตอรี่แบบคอลลอยด์ ที่นิยมใช้ในไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์:
แบตเตอรี่คอลลอยด์คืออะไร?
แบตเตอรี่คอลลอยด์เป็นแบตเตอรี่ตะกั่วกรดชนิดหนึ่งที่เติมสารก่อเจลลงในกรดซัลฟิวริก ทำให้สารละลายอิเล็กโทรไลต์เปลี่ยนเป็นสถานะคล้ายเจล แบตเตอรี่เหล่านี้ที่มีสารละลายอิเล็กโทรไลต์เป็นเจลเรียกว่าแบตเตอรี่คอลลอยด์ ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั่วไป แบตเตอรี่คอลลอยด์ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของโครงสร้างพื้นฐานของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ให้ดีขึ้น
แบตเตอรี่คอลลอยด์ไม่ต้องบำรุงรักษา จึงแก้ปัญหาการบำรุงรักษาบ่อยครั้งที่มักพบในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด โครงสร้างภายในของแบตเตอรี่คอลลอยด์ใช้เจลแทนกรดซัลฟิวริกเหลว ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเก็บพลังงาน ความจุในการคายประจุ ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย และอายุการใช้งานอย่างมาก บางครั้งอาจมีประสิทธิภาพเหนือกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบสามองค์ประกอบในแง่ของราคาด้วยซ้ำ แบตเตอรี่คอลลอยด์สามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง 65°C ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในพื้นที่ที่มีอากาศหนาวเย็น นอกจากนี้ยังทนต่อแรงกระแทกและสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในสภาวะที่รุนแรงต่างๆ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่คอลลอยด์ยาวนานเป็นสองเท่าหรือมากกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดทั่วไป
3. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NMC ที่นิยมใช้ในไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์:
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NMC มีข้อดีมากมาย เช่น พลังงานจำเพาะสูง ขนาดกะทัดรัด และชาร์จเร็ว โดยทั่วไปสามารถชาร์จได้ 500-800 รอบ และมีอายุการใช้งานใกล้เคียงกับแบตเตอรี่แบบคอลลอยด์ ช่วงอุณหภูมิการใช้งานอยู่ที่ -15°C ถึง 45°C อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน NMC ก็มีข้อเสียเช่นกัน ได้แก่ ความเสถียรภายในที่ต่ำกว่า หากผลิตโดยผู้ผลิตที่ไม่ได้มาตรฐาน อาจมีความเสี่ยงที่จะระเบิดได้หากชาร์จไฟเกินหรืออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
4. แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ใช้กันทั่วไปในไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์:
แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีขั้วไฟฟ้าที่ประกอบด้วยตะกั่วและตะกั่วออกไซด์ โดยมีอิเล็กโทรไลต์ที่ทำจากสารละลายกรดซัลฟิวริก ข้อดีที่สำคัญของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างคงที่และต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม มีพลังงานจำเพาะต่ำกว่า ส่งผลให้มีปริมาตรมากกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น อายุการใช้งานค่อนข้างสั้น โดยทั่วไปรองรับการชาร์จแบบรอบลึกได้ 300-500 ครั้ง และต้องบำรุงรักษาบ่อยครั้ง แม้จะมีข้อเสียเหล่านี้ แบตเตอรี่ตะกั่วกรดก็ยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์เนื่องจากข้อได้เปรียบด้านต้นทุน
การเลือกใช้แบตเตอรี่สำหรับไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน อายุการใช้งาน ความต้องการในการบำรุงรักษา และต้นทุน แบตเตอรี่แต่ละประเภทมีข้อดีเฉพาะตัว ตอบสนองความต้องการและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ทำให้มั่นใจได้ว่าไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์จะเป็นโซลูชันด้านแสงสว่างที่เชื่อถือได้และยั่งยืน
วันที่โพสต์: 5 กรกฎาคม 2567
