تعتمد أنظمة تخزين البطاريات على ثلاثة أجزاء رئيسية تعمل معًا: وحدة إدارة البطارية (BMS)، ومراقبة حالة الشحن (SOC)، وكيفية اتصال المحولات بكل شيء. فكّر في وحدة إدارة البطارية على أنها العقل المسؤول عن العملية، حيث تقوم باستمرار بفحص أشياء مثل جهد خلايا البطارية ودرجات الحرارة ومستويات الشحن لضمان عدم تجاوز الحدود الآمنة. وتخبرنا حالة الشحن تمامًا كم الطاقة المتبقية في البطارية في أي لحظة معطاة. أما بالنسبة للمحولات، فهي تأخذ كل التيار المستمر الناتج عن البطاريات وتحوله إلى تيار متردد يمكنه تشغيل الإضاءة والأجهزة والمعدات في المنزل أو المكتب. ومن دون أن تعمل هذه الأجزاء بشكل صحيح، فإن النظام بأكمله لا يعمل بالشكل المطلوب.
تعمل تقنية نظام إدارة البطارية المتقدمة (BMS) كشبكة أمان أساسية للبطاريات. عندما تتجاوز الجهود الكهربائية الحد الآمن المسموح به—والذي يبلغ عادةً بين 2.5 فولت و3.65 فولت لكل خلية في البطاريات الليثيومية—يقوم النظام بقطع التيار الكهربائي لمنع حدوث تلف. تساعد هذه الحماية حقًا في منع المواقف الخطرة التي قد تحدث بسبب تفاعل التحلل الحراري (Thermal Runaway) في البطاريات الليثيومية، كما تمنع أيضًا تشكل مشكلة التبلور (Sulfation) في البطاريات الرصاصية على المدى الطويل. وقد لاحظ المصنعون أن البطاريات المتصلة بأنظمة BMS عالية الجودة تدوم عادةً حوالي 30 بالمائة أطول من تلك التي لا تحتوي على أي نظام إدارة على الإطلاق. وهذا منطقي اقتصاديًا أيضًا، حيث تعني البطاريات ذات العمر الأطول الحاجة إلى استبدالها بشكل أقل على المدى الطويل.
تمكن المحوّلات الحديثة من تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه بين الألواح الشمسية والبطاريات وأحمال المنزل. يُولّد التكامل الذكي الأولوية لاستهلاك الطاقة الشمسية بشكل ذاتي خلال ساعات النهار مع الحفاظ على سعة احتياطية للاستخدام في الليل. يضمن هذا التنسيق استمرارية التغذية الكهربائية خلال انقطاع الشبكة، مع تحسين الاستفادة من الطاقة المتجددة عبر التبديل التلقائي بين المصادر.
تتطلب أنواع البطاريات المختلفة اهتماماً مختلفاً. بالنسبة لنماذج البطاريات المغمورة بالحمض (Flooded Lead-Acid)، يجب على المستخدمين التحقق من مستويات الإلكتروليت كل شهر وإجراء تنظيف جيد للطرفيات مرة واحدة في السنة لمنع حدوث عملية الكبريت (Sulfation). أما بطاريات AGM المغلقة فهي أقل احتياجاً للصيانة مقارنة بالأولى، لكنها ما زالت تحتاج إلى فحص الجهد الكهربائي كل ثلاثة أشهر تقريباً. أما حزم بطاريات الليثيوم أيون (Lithium-ion) فهي عموماً أسهل في التعامل معها، على الرغم من الحاجة إلى إجراء بعض الفحوصات مرتين في السنة للتأكد من كفاءة نظام إدارة البطارية (BMS) وقدرته على الحفاظ على السعة. وبحسب بحث نُشر السنة الماضية، فإن الأشخاص الذين يستخدمون بطاريات الليثيوم أيون يقضون وقتاً أقل بنسبة تقارب الثلثين في صيانتها مقارنة بالإعدادات التقليدية التي تعتمد على بطاريات الرصاص الحمضية. ويجب التنويه إلى أنه إذا تم تجاهل هذه المهام الصيانية بالكامل، فقد ترفض الشركات المصنعة تنفيذ ضماناتها عند ظهور المشكلات لاحقاً.
| نوع البطارية | المهام الصيانية الأساسية | التردد |
|---|---|---|
| البطاريات الرصاصية المغمورة | إعادة تعبئة الإلكتروليت، تنظيف الطرفيات | شهريا/سنويا |
| AGM | اختبار الجهد الكهربائي، فحص الغلاف الخارجي | ربع سنوي |
| ليثيوم-أيون | تشخيصات نظام إدارة البطارية، التحقق من السعة | كل سنتين |
من حيث خيارات البطارية، تحتاج نماذج البطاريات الرصاصية الحمضية إلى اهتمام أكبر من جانب المالك، مثل التحقق بانتظام من مستويات الكثافة النوعية. لكنها تأتي بسعر أقل بنسبة 40٪ تقريبًا مقارنة بالبطاريات الأخرى. من ناحية أخرى، تدوم بطاريات الليثيوم أيون لفترة أطول بكثير، تقريبًا ما بين ثلاث إلى خمس مرات ما تدومه البطاريات الرصاصية الحمضية، وعادة ما تقدم خدمة لمدة تتراوح بين 8 إلى 15 سنة قبل الحاجة إلى استبدالها. المشكلة هنا هي أن هذه البطاريات الليثيومية تحتوي على أنظمة لإدارة الحرارة، مما يعني أن مراقبة درجات الحرارة يصبح أمرًا مهمًا للغاية. وبحسب بحث نُشر في عام 2024، بعد إتمام 2000 دورة شحن، تحافظ أنظمة الليثيوم على حوالي 92٪ من سعتها الأصلية، بينما تنخفض سعة البطاريات الرصاصية الحمضية إلى 65٪ فقط. ويكون هذا المقارنة صحيحة فقط إذا التزم المستخدمون بحدود الشحن الموصى بها، ويفضل أن تكون ضمن نطاق 20٪ إلى 80٪ من حالة الشحن معظم الوقت.
تقلل درجات الحرارة القصوى من كفاءة البطارية بنسبة 15–30%. في الشتاء:
الحفاظ على بيئة التخزين بين 50–86 درجة فهرنهايت (10–30 درجة مئوية) - كل 15 درجة فهرنهايت (8 درجات مئوية) فوق هذا النطاق تقلل عمر الليثيوم أيون إلى النصف. استخدام أجهزة إزالة الرطوبة للحفاظ على الرطوبة النسبية تحت 60%، حيث تسرع الرطوبة من تآكل الأقطاب بنسبة 200%. في التخزين لفترة طويلة، يجب الحفاظ على أنظمة الليثيوم عند 50% من سعة الشحن (SOC)، بينما تحتاج البطاريات الرصاصية إلى الشحن الكامل لمنع التبلور.
أولاً وقبل كل شيء، تأكد من فصل نظام تخزين البطارية عن كل مصادر الطاقة الممكنة. السلامة أولاً أيها الأصدقاء! قم بارتداء القفازات المطاطية واحصل على نظارات واقية أيضًا لأننا لا نريد لأحد أن يتعرض للصعق أو التعامل مع مواد مسببة للتآكل. خذ فرشاة سلكية وقم بمزج محلول من صودا الخبز، ملعقة طعام واحدة لكل كوب ماء. افرك الأطراف التي تراكمت عليها طبقة التآكل البيضاء أو الخضراء. عند تنظيف أغطية الجهاز، التزم باستخدام قطع قماش مايكروفيبر جافة بدلًا من تبليل أي شيء بالقرب من الأجزاء الكهربائية. بعد الفرك، اشطف كل شيء جيدًا بالماء المقطر، ثم اتركه ليجف تمامًا. ولا تنسَ وضع بعض الجل المضاد للتآكل قبل إعادة توصيل كل شيء مرة أخرى. تعمل الأطراف النظيفة بشكل أفضل بالفعل، حيث تحافظ على تدفق الكهرباء بسلاسة دون فقدان ما يقارب 30-35% من الجهد بسبب عدم تواصل التلامس بشكل صحيح.
عندما تصبح اتصالات البطارية مترهلة، فإنها تولّد مقاومة تحوّل الكهرباء إلى حرارة تالفة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الطرفيات إلى حوالي 28 درجة مئوية عندما يكون النظام تحت الحمل. للصيانة الدورية، افحص تلك صواميل الطرفيات مرة كل شهر باستخدام مفتاح عزم معاير بشكل صحيح. يوصي معظم المصنّعين بإعدادات تتراوح بين 8 و 15 نيوتن متر لأنظمة الليثيوم أيون على وجه الخصوص. كن حذرًا ألا تشدها كثيرًا وإلا فقد تُتلف الخيوط، ولكن لا تتركها مترهلة للغاية أيضًا لأن ذلك يخلق مشاكل تقوس كهربائي خطرة. ابدأ بالطرفيات الموجبة قبل الانتقال إلى السالبة. من الجدير بالذكر أن زيادة بسيطة في المقاومة بمقدار 0.1 أوم عبر أي نقطة اتصال قد تسرق ما يصل إلى 25% من الطاقة المتوفرة التي تعتبر الأكثر أهمية في النظام.
مراقبة هذه المؤشرات التدهور بشكل استباقي:
تُظهر الاتجاهات البيانات أن 71% من حالات فشل أنظمة التخزين تبدأ بهذه الأعراض قبل الانهيار الكارثي. قم بتوثيق أي حالات غير طبيعية باستخدام تطبيق المراقبة الخاص بك لتأكيد مزاعم الضمان.
عندما تأتي البطاريات بميزات مراقبة مدمجة، يصبح تتبع حالة شحنها (SoC) أكثر دقة، وكذلك أداء النظام كاملاً. تواصل أنظمة التشخيص الداخلية التحقق من عوامل مهمة مثل التغيرات في الجهد الكهربائي، والاختلافات في درجة الحرارة، وعدد مرات مرور البطارية بدورة الشحن والتفريغ. وهذا يساعد على منع المواقف الخطرة التي تؤدي إلى شحن زائد للبطاريات أو تفريغها بالكامل. من الأفضل الحفاظ على حالة الشحن (SoC) بين 20٪ إلى 80٪ بالنسبة لأغلب أنظمة الليثيوم أيون. القيام بذلك يحمي البطارية من فقدان سعتها بمرور الوقت، ويزيد عمرها الافتراضي بنسبة تتراوح بين 30٪ إلى 40٪ مقارنة بالأنظمة التي لا تحتوي على مراقبة. كما أن القدرة على رؤية ما تقوم به البطارية بشكل دقيق في الوقت الفعلي تمكن المشغلين من اتخاذ قرارات أفضل بشأن توقيت إرسال الطاقة، خاصة خلال فترات الذروة التي يرتفع فيها الطلب على الكهرباء.
لقد غيرت تطبيقات الهواتف الذكية بالفعل الطريقة التي يدير بها الناس بطاريات منازلهم في الوقت الحالي. يمكن لمالكي المنازل الآن رؤية جميع أنواع المعلومات المفيدة المعروضة مباشرة على هواتفهم، كما يحصلون على القدرة على التحكم في الأمور عن بُعد عند الحاجة. تأتي معظم التطبيقات مع واجهات سهلة القراءة تعرض للمستخدم تفاصيل حول كمية الطاقة المستهلكة على مر الزمن، والحالة التي عليها البطارية، وكفاءة كل دورة شحن على حدة. الأفضل من ذلك؟ تراقب هذه الأنظمة البطاريات عن بُعد، مما يقلل من احتمال حدوث أعطال مفاجئة، كما تساعد أيضًا في إطالة عمر البطاريات لأنها تقوم بتعديل الشحن بذكاء وفقًا للظروف. عندما يحدث خطأ ما، تظهر تنبيهات قابلة للتخصيص على شاشة الهاتف تُخطِر المالك بأن هناك مشكلة محتملة. هذا يعني أن الشخص يمكنه تعديل استهلاكه للطاقة حتى لو كان في العمل أو في رحلة somewhere else، مما يساعد على الحفاظ على تشغيل نظام تخزين البطاريات بشكل صحيح ومن دون مفاجآت.
تُحلل أدوات التحليل المتقدمة للبيانات الأرقام الخاصة بالأداء السابق بهدف اكتشاف المشكلات المحتملة قبل أن تسبب أي اضطرابات أثناء العمليات. ترصد هذه الأنظمة التغيرات الطفيفة التي تحدث بمرور الوقت فيما يتعلق بخصائص مثل قدرة البطاريات على الاحتفاظ بالشحنة، وكفاءة استقبال الشحنات الجديدة، والتغيرات الحرارية في مختلف أجزاء النظام. عندما تلاحظ أي انحراف عن المألوف، تقوم البرمجيات بإرسال تحذيرات حول المشكلات الشائعة مثل زيادة المقاومة الداخلية داخل الخلايا، أو حدوث عدم توازن بين الإلكتروليتات المختلفة داخل حزمة البطارية نفسها. أظهرت الدراسات أن الشركات التي تستخدم هذا النوع من الصيانة التنبؤية تواجه انخفاضًا بنسبة تصل إلى النصف في الإغلاقات المفاجئة مقارنةً بالأساليب التقليدية، كما تنفق حوالي ثلثي المبلغ مقارنةً مع الطرق القديمة في استبدال المكونات بشكل مبكر. يساعد تحليل الأنماط باستمرار في وضع خطط شحن أفضل لا تعتمد فقط على ما حدث في اليوم السابق، بل تأخذ أيضًا في الاعتبار أنماط الاستخدام المعتادة والتغيرات الموسمية في الطلب، مما يحافظ على أداء البطاريات بفعالية طوال فترة الضمان دون حدوث تدهور غير ضروري.
عند قيامك بأعمال الصيانة، يجب أن تكون السلامة على رأس أولوياتك. احصل على المعدات المناسبة بما في ذلك الأدوات العازلة، والقفازات العازلة الخاصة، واحرص على حماية عينيك باستخدام نظارات واقية معتمدة من ANSI. التهوية تعتبر أيضًا من الأمور المهمة للغاية، لأن البطاريات الرصاصية الحمضية تطلق غاز الهيدروجين. حافظ على تدفق الهواء في المنطقة التي تتواجد فيها البطاريات، بهدف توفير تدفق هواء لا يقل عن قدم مكعب واحد في الدقيقة لكل قدم مربع من مساحة البطارية. ولا تنسَ التحقق بانتظام من مستويات الغاز باستخدام كواشف عالية الجودة. ومن الحكمة أيضًا إبقاء بعض صودا الخبز أو مواد محايدة أخرى قريبة من مكان العمل. تحدث انسكابات الأحماض بشكل متكرر أكثر مما نتمنى، لذا فإن الاستعداد يُحدث فرقًا كبيرًا في التعامل معها بأمان.
يمكن أن يؤدي الصيانة الدورية فعليًا إلى جعل بطاريات الليثيوم أيون تدوم لفترة أطول بنسبة تتراوح بين 30 إلى 40 بالمئة مقارنة بتلك التي تُترك دون عناية. من المهم جدًا تتبع توقيت تنظيفها وكيفية معايرة حالة الشحن الخاصة بها إذا أراد شخص ما الحفاظ على سريان الضمان. العديد من الشركات المصنعة ترفض ببساطة طلبات الضمان عندما تكتشف تلفًا ناتجًا عن التحمل الناتج عن تخطي دورات التسوية الدورية. الشيء الرئيسي هو مطابقة تواتر صيانة هذه البطاريات مع سرعة تدهورها. تحتاج البطاريات من نوع AGM عمومًا إلى فحوصات جهد كل ثلاثة أشهر تقريبًا، في حين يجب إجراء اختبارات الكثافة النوعية على الأقل مرة واحدة شهريًا للنماذج التقليدية من البطاريات الرصاصية الحمضية. يساعد هذا النوع من الجدول الزمني في اكتشاف المشاكل قبل أن تتحول إلى إصلاحات مكلفة في المستقبل.
للتغلب على مشاكل الكبريتات في بطاريات حمض الرصاص، فإن الشحن الزائد المنضبط حوالي 2.4 فولت لكل خلية يعمل بشكل جيد. أما في أنظمة الليثيوم أيون، فراقب انتفاخ البطارية الذي يشير غالبًا إلى مشاكل في التفاعل الحراري. ويمكن اكتشاف هذه الإشارات المبكرة من خلال فحص توسع الغلاف مرة كل شهر. إذا انخفضت سعة البطارية بأكثر من 20 بالمائة سنويًا، فهذا عادةً ما يدل على وجود مشكلة مبكرة. تساعد اختبارات المعاوقة في تحديد الخلايا المعيبة عند حدوث ذلك. منع الرطوبة عنصر مهم آخر. يجب أن تظل الرطوبة النسبية أقل من 60 بالمائة، إما باستخدام مواد جاذبة للرطوبة أو من خلال التحكم في بيئة الغلاف. أظهرت الدراسات أن هذه الإجراء البسيط يقلل الأعطال بنسبة تصل إلى 60 بالمائة على المدى الطويل.
يُعتبر نظام إدارة البطارية (BMS) أمرًا بالغ الأهمية حيث يقوم بمراقبة جهود الخلايا ودرجات الحرارة ومستويات الشحن لحماية البطاريات من الشحن الزائد أو التفريغ الزائد، وبالتالي منع التلف وزيادة عمرها الافتراضي.
تتطلب بطاريات حمض الرصاص المغمورة إعادة ملء الإلكتروليت شهريًا وتنظيف الأقطاب مرة سنويًا. تحتاج بطاريات AGM إلى فحص الجهد كل ثلاثة أشهر، بينما يجب فحص نظام إدارة البطارية (BMS) للبطاريات الليثيومية مرتين سنويًا.
يمكن أن تقلل درجات الحرارة القصوى من كفاءة البطارية بنسبة 15–30%. في فصل الشتاء، استخدم العزل الحراري؛ وفي فصل الصيف، قم بتثبيت هياكل تظليل. أما في موسم الأمطار، فتتطلب البطاريات عزلًا ضد الماء والرطوبة.
تشمل علامات التحذير انخفاض السعة بنسبة تزيد عن 20%، وتورم الغلاف، وروائح حمضية تدل على التسرب، ودرجات حرارة سطحية تتجاوز 45 درجة مئوية.
EN