لماذا تتعرض المزيد من وحدات الطاقة الشمسية لخطر الانفلات الحراري؟

يستكشف العديد من الأشخاص كيف يمكنهم توسيع استخدامهم للطاقة المتجددة، بما في ذلك منتجات تخزين البطاريات الشمسية.تسمح هذه الحلول بتخزين الطاقة الزائدة المنتجة لاستخدامها لاحقًا.هذه الإستراتيجية مناسبة بشكل خاص للأفراد الذين يعيشون في مناخات غائمة.ومع ذلك، ذات القوة الكهربائية العاليةالألواح الشمسيةويمكن أن تؤدي الأعطال الداخلية إلى زيادة احتمال حدوث الأحداث الحرارية الجامحة.

قد لا يعرف الناس عنهاالبطاريات الشمسيةمخاطر التخزين

أصبح الأفراد في جميع أنحاء العالم يدركون بسرعة تخزين البطاريات الشمسية كخيار، والعديد منهم حريصون على تثبيت المنتجات ذات الصلة.أشارت Statista إلى أن سعة الكهرباء تبلغ 3 جيجاوات فقطالبطاريات الشمسيةالتخزين في عام 2020. ومع ذلك، يتوقع تحليل الموقع أن يرتفع هذا الرقم إلى 134 جيجاوات بحلول عام 2035. وهذه قفزة مذهلة خلال 15 عامًا فقط.

وفي سياق متصل، وجد تقرير صادر عن وكالة الطاقة الدولية في ديسمبر 2022 أن كمية الطاقة المتجددة في العالم سترتفع في السنوات الخمس المقبلة بنفس القدر الذي حدث خلال العقدين الماضيين.لا تساهم هذه السيناريوهات وحدها في زيادة خطر الانفلات الشمسي، لكنها تسلط الضوء على ارتفاع المخاطر مؤخرًا.

قد يرغب العديد من الأشخاص في الاستثمار في الطاقة الشمسية في أسرع وقت ممكن، خاصة إذا كانوا يستفيدون من الإعفاء الضريبي.قد يعني ذلك أنهم لن يأخذوا الوقت الكافي للتثقيف الذاتي حول المشكلات الحرارية المرتبطة بتخزين البطاريات الشمسية.وبالمثل، قد لا يقوم القائمون على التثبيت بطرح هذه الأمور عند العمل مع العملاء.بعد كل شيء، إذا كان الهدف الرئيسي هو بيع منتج للعميل، فمن المنطقي أن يركز متخصصو التركيب على الإيجابيات.

فيكتوريا كاري هي مستشارة أولى لتخزين الطاقة في DNV GL.وأوضحت أن بعض العملاء لديهم تاريخيا  تعاملت مع بطاريات الطاقة الشمسية كمكونات إضافية للصندوق الأسود لإعداداتها.لقد اعتقدوا أن الأنظمة كانت آمنة من الناحية النظرية لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة.ومع ذلك، أصبح الناس أكثر وعيًا بأن أنظمة التخزين تكون منخفضة المخاطر عند تركيبها بشكل صحيح ولكنها ليست خالية من المخاطر.

يجب على العملاء دائمًا أن يأخذوا الوقت الكافي للعثور على فنيي التركيب ذوي الخبرة والمدربين بشكل احترافي والذين يمكنهم اقتراح الحلول الأكثر ملاءمة ومصدرها.على الرغم من إمكانية الهروب الحراري، فإن خيارات تخزين البطاريات الشمسية لها فوائد ملحوظة.يستخدمها العديد من العملاء التجاريين لزيادة العمليات الموثوقة أثناء الطقس غير المتوقع، مما يجعلها لا غنى عنها في بعض الصناعات.

تتمتع الألواح الشمسية عالية القوة بمخاطر كبيرة

أصبح الناس متحمسون تدريجيًا لدفع حدود الطاقة الشمسية بحيث تكون المعدات المرتبطة بها أكثر قوة وكفاءة.ومع ذلك، أشار أحد التحليلات إلى أن الاتجاه نحو الألواح الشمسية ذات القوة الكهربائية العالية يمكن أن يجعل الأحداث الحرارية الجامحة أكثر احتمالا.

وتتمثل وجهة نظر الشركة في أن الألواح الشمسية ذات القوة الكهربائية العالية تحتاج إلى اعتبارات تصميمية خاصة لتقليل المخاطر.على سبيل المثال، تبيع وحدة طاقة شمسية ذات قيمة تيار ماس كهربائى منخفضة للجانب الأمامي تبلغ 13.9 أمبير، في حين تبلغ القيم الحالية للوحدات الأخرى 18.5 أمبير.والفكرة هي أن التيارات المنخفضة ستجعل المنتج أكثر استقرارًا على المدى الطويل، مما يقلل من خطر حوادث الانفلات الحراري.يجب عليهم أيضًا الحفاظ على درجة حرارة الوحدة عند مستوى آمن لا يتميز بعدم الانتظام المرتبط بدرجة الحرارة.

ويوضح تحليلهم أيضًا كيف يمكن أن يصبح الهروب الحراري أكثر احتمالًا عندماالألواح الشمسيةالعمل في المناطق الخارجية المظللة.تنص على أن شيئًا يبدو غير ضار مثل تراكم الغبار أو أوراق الشجر يمكن أن يوقف التيار ويعكسه.ومع ذلك، يمكن للمهندسين إنشاء تصميمات تستخدم المكونات التي تسمح للمستخدمين بتشغيل اللوحات بأمان، حتى في تلك الظروف.

تعتزم الشركة التي قامت بتحليل الألواح الشمسية عالية القوة ترسيخ نفسها ككيان رائد للتغيير يعيد تشكيل تصميم الوحدات الشمسية.وهذا يعني أن مراجعتها من المحتمل أن تحتوي على بعض التحيز، على الرغم من أن ذلك لا يستبعد المحتوى تمامًا.

المزيد من الأبحاث ستجعل تخزين البطاريات الشمسية أكثر أمانًا

يرغب العلماء ومصممو المنتجات وغيرهم من المهنيين في استكشاف إمكانيات قابلة للتطبيق لمساعدة الأشخاص على الشعور بالثقة بشأن استخدام منتجات تخزين البطاريات وعدم القلق بشأن الأحداث التي تنطلق من الطاقة الشمسية.شيء واحد يجب تذكره هو أن المشكلات أكثر شيوعًا مع بطاريات Li-ion، ولكنها يمكن أن تحدث مع أي نوع.

وجد فريق من معهد غوانغجو للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية تغييرات حاسمة في المكثفات الكهربائية مزدوجة الطبقة التي تغير خصائصها الحرارية أثناء الشحن والتفريغ.ويعتقدون أن دراساتهم ستزيد من سلامة أجهزة تخزين البطاريات المستخدمة مع أجهزة الطاقة الشمسية.

أجرت المجموعة تجارب حيث تم شحن البطاريات وتشغيل أجهزة مختلفة.أظهرت البيانات المعنية خلال تلك الاختبارات أن درجات حرارة القطب الموجب والسالب تغيرت بنسبة 0.92% و0.42%.

وفي أماكن أخرى، درس الباحثون الصينيون أنواعبطارية ليثيوم أيونسوء الاستخدام الذي يمكن أن يؤدي على الأرجح إلى الهروب الحراري.لقد أنشأوا ثلاث فئات: الحرارية والميكانيكية والكهربائية.ثم قاموا بثقب البطاريات بمسمار، وقاموا بتسخينها من الجانب ثم قاموا بشحنها بشكل زائد.وتعكس هذه السلوكيات أنواع الإساءة التي تمت دراستها.أشارت النتائج إلى أن الأحداث الحرارية الجامحة الناجمة عن الشحن الزائد كانت الأكثر خطورة.

تطبيق المعرفة الجديدة لرفع مستوى السلامة

يمكن لمصممي المنتجات والمصنعين وغيرهم استخدام المعلومات الواردة هنا وفي الأوراق الأكاديمية الأخرى لتحسين سلامة خيارات تخزين البطاريات الشمسية.وقد تتضمن ميزة مدمجة تمنع الشحن الزائد أو تحذر الأشخاص من فحص أي بطاريات تتعرض لصدمة جسدية بعناية.يبدأ الحد من مخاطر الانفلات الحراري على مستوى التصميم والتصنيع، ولكنه يستمر من خلال إعلام العملاء بما هو ضمن سيطرتهم للحد من مثل هذه الأحداث.

وينبغي أن تصبح مثل هذه الجهود الجماعية أكثر شيوعًا مع زيادة وعي الناس بأن تكنولوجيا البطاريات الشمسية آمنة بشكل عام ولكنها لا تزال مصحوبة بمخاطر حرارية جامحة.سيؤدي هذا التقدم إلى رفع مستوى السلامة في مجال الطاقة الشمسية وغيرها من المجالات التي تستخدم البطاريات أو الترويج لاستخدامها مع تحسن التقنيات واطلاع الباحثين بشكل أفضل.

الحد من المخاطر يزيد من السلامة

والشيء الأخير الذي يجب تذكره هو أن أنظمة تخزين البطاريات الشمسية ليست المنتجات الوحيدة المرتبطة بالهروب الحراري.ومع ذلك، يمكن أن يصبح ارتفاع درجة الحرارة والحرائق أكثر وضوحًا مع اهتمام المزيد من الأشخاص باستخدامها.ولحسن الحظ، يمكن للعلماء والمستهلكين وغيرهم ممن يدركون المخاطر أن يعملوا معًا للحد منها، مما يحافظ على سلامة الجميع.

لا توجد استراتيجيات قادرة على القضاء على المخاطر الحرارية المنفلتة، على الرغم من الجهود التي يبذلها الخبراء.ومع ذلك، يجب على الناس أيضًا أن يدركوا أن وحدات الطاقة الشمسية تقل احتمالية تجربتها إذا قام الأفراد بتصميمها وتصنيعها وتثبيتها بشكل صحيح.ونأمل أن يحدث ذلك عندما يصبح المزيد من الناس على دراية بالمخاطر والحلول.