توجد مزايا وعيوب مرتبطة بنوعي البطاريات الرئيسيين المستخدمين في مشاريع الطاقة الشمسية والتخزين. بطاريات الرصاص الحمضية موجودة منذ فترة أطول وأسهل فهمًا، لكن سعتها التخزينية محدودة.بطاريات الليثيوم أيونتتميز هذه المنتجات بعمر دورة أطول ووزن أخف، ولكنها بطبيعتها أغلى ثمناً.

تتكون أنظمة تخزين الطاقة عادةً من نوع واحد من البطاريات، كما هو الحال مع شركة إل جي كيم، الموضحة هنا. الصورة مقدمة من GreenBrilliance

هل يمكن الجمع بين مزايا كل نوع من أنواع الكيمياء لصنع بنك بطاريات واحد فعال من حيث التكلفة وذو سعة عالية؟

هل يجب تفكيك مجموعة بطاريات الرصاص الحمضية للاستفادة من وظائف بطارية ليثيوم أيون جديدة؟ هل يمكن إضافة بطاريات رصاص حمضية أرخص إلى نظام الليثيوم لتلبية سعة معينة بالكيلوواط/ساعة؟

جميع الأسئلة المهمة التي يصعب تحديد إجابتها بدقة: الأمر يعتمد على الظروف. من الأسهل والأقل خطورة الالتزام بتركيبة كيميائية واحدة، ولكن توجد بعض الحلول البديلة.

قال جوردون غان، مهندس الكهرباء في شركة فريدوم سولار باور في تكساس، إنه من المحتمل أن يكون من الممكن توصيل بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم معًا، ولكن فقط من خلال اقتران التيار المتردد.

قال: "لا يمكنك بتاتاً توصيل بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم على نفس ناقل التيار المستمر. في أحسن الأحوال، سيؤدي ذلك إلى تلف البطاريات، وفي أسوأ الأحوال... حريق؟ انفجار؟ خلل في نسيج الزمكان؟ لا أدري."

قدم ك. فريد ويمهير، نائب الرئيس الأول للهندسة في شركة تصنيع بطاريات الرصاص الحمضية US Battery Manufacturing Co.، مزيدًا من التوضيح.

قال ويمير: "يمكن تصنيعه، لكن الأمر لن يكون بهذه البساطة، فلن يقتصر على إضافة بطاريات الرصاص الحمضية إلى نظام بطاريات الليثيوم. سيعمل النظامان بشكل مستقل تمامًا. سيظل نظام بطاريات الليثيوم بحاجة إلى نظام إدارة بطارية خاص به، مزود بشاحن ووحدة تحكم شحن. أما نظام بطاريات الرصاص الحمضية، فسيحتاج إلى شاحن و/أو وحدة تحكم شحن خاصة به، لكنه لن يحتاج إلى نظام إدارة بطارية. يمكن للنظامين تزويد الأحمال المكافئة بالتوازي، لكن قد يلزم وجود آلية تحكم لتوزيع الأحمال بشكل آمن بين نوعي البطاريات."

لا يوصي تروي دانيلز، مدير الخدمات الفنية لشركة سيمبلي فاي باور المصنعة لبطاريات LFP، بخلط نفس التركيبة الكيميائية للبطاريات ناهيك عن التركيبات الكيميائية المختلفة في نظام واحد، ولكنه يقر بإمكانية القيام بذلك.

قال: "هناك طريقتان للدمج، الأولى هي استخدام نظامين منفصلين (شاحن ومحول) يمكنهما مشاركة حمل مشترك أو حتى تقسيم الأحمال الكهربائية المطلوبة. والثانية هي استخدام مفتاح تحويل، ولكن هذا يعني أنه لا يمكن شحن أو تفريغ سوى مجموعة واحدة من البطاريات أو نوع واحد من المواد الكيميائية في كل مرة، ومن المرجح أن يكون التحويل يدويًا."

إن فصل الأحمال وإعداد نظامين غالباً ما يكون مهمة أكثر تعقيداً مما يرغب الكثيرون في القيام به.

"لم نتعامل مع نظام هجين من الليثيوم/الرصاص الحمضي في شركة فريدوم سولار لأنه لن يكون إضافة رخيصة، ونحاول الحفاظ على تركيبات البطاريات لدينا بسيطة من خلال استخدام نوع واحد فقط من كيمياء البطاريات ومنتج واحد فقط"، كما قال جوش ميد، مهندس محترف ومدير التصميم.

هناك شركة تسعى لتسهيل دمج نوعي الطاقة. شركة Goal Zero، المتخصصة في تصنيع منتجات الطاقة المحمولة، تُقدم محطة الطاقة المحمولة Yeti التي تعمل ببطارية ليثيوم، والتي يمكن استخدامها لتوفير طاقة احتياطية جزئية للمنزل. Yeti 3000 هي بطارية ليثيوم NMC بسعة 3 كيلوواط/ساعة ووزن 70 رطلاً، قادرة على دعم أربع دوائر كهربائية. في حال الحاجة إلى طاقة أكبر، تُقدم Goal Zero وحدة التوسعة Yeti Link التي تسمح بإضافة بطاريات رصاص حمضية. نعم، هذا صحيح: يمكن دمج بطارية الليثيوم Yeti مع بطاريات الرصاص الحمضية.

قال بيل هارمون، المدير العام لشركة جول زيرو: "خزان التمدد لدينا عبارة عن بطارية رصاص حمضية ذات دورة غامضة. يتيح لك هذا استخدام الإلكترونيات الموجودة في نظام Yeti (الذي يعمل ببطاريات الليثيوم) مع زيادة سعة البطارية. بسعة 1.25 كيلوواط/ساعة لكل بطارية، يمكنك إضافة أي عدد تريده من بطاريات الرصاص الحمضية. ما عليك سوى توصيلها. ستحصل فجأة على سهولة حمل بطارية الليثيوم، بالإضافة إلى بطاريات الرصاص الحمضية الرخيصة المتوفرة في المنزل."

تكمن أكبر المشاكل عند محاولة ربط بطاريات الليثيوم وبطاريات الرصاص الحمضية معًا في اختلاف جهدها، وخصائص شحنها، وحدود الشحن والتفريغ. فإذا كان جهد البطاريات غير متطابق أو كانت معدلات تفريغها غير متطابقة، فسيتسرب التيار الكهربائي بينها بسرعة. وعندما يتسرب التيار بسرعة، تنشأ مشاكل ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤثر سلبًا على كفاءة دورة البطارية.

تتغلب شركة Goal Zero على هذه المشكلة من خلال جهاز Yeti Link. يُعد Yeti Link نظامًا متطورًا لإدارة البطاريات، مصممًا خصيصًا لبطارية Yeti الليثيوم الأصلية، حيث يتحكم في الفولتية والشحن بين مختلف أنواع البطاريات.

قال هارمون: "يقوم نظام Yeti Link بتنظيم نقل الطاقة بين البطاريات. نحن نوفر الحماية بطريقة آمنة، بحيث لا تدرك بطارية الليثيوم أنها متصلة ببطارية الرصاص الحمضية."

قد يكون جهاز Yeti 3000 أصغر حجمًا من بطاريات الليثيوم المنزلية التقليدية - مثل بطاريات LG Chem وTesla وSonnets - التي عادةً ما تحتوي على 9.8 كيلوواط/ساعة على الأقل من الطاقة، ولكن هذا هو حجمه، كما قال هارمون. وإذا كان بإمكان أحدهم زيادة سعته إلى 9 كيلوواط/ساعة باستخدام بطاريات رصاص أرخص، مع إمكانية اصطحاب بطارية الليثيوم معه أثناء التخييم أو الرحلات البرية، فلماذا لا؟

قال هارمون: "نظامنا مُصمم لجميع سكان البلاد الذين لا يملكون 15 ألف دولار للاستثمار في تركيب نظام تخزين الطاقة. وبعد الانتهاء، كل ما عليّ فعله هو تركيب النظام بشكل دائم في منزلي. نظام Yeti مُصمم لمن يتأثر إنفاقهم بعوامل خارجية. تبلغ تكلفة تركيب نظامنا 3500 دولار فقط."

وصلت شركة Goal Zero الآن إلى الجيل الخامس من منتجاتها، ما يدل على ثقتها بقدراتها في دمج بطاريات الليثيوم والرصاص. أما بالنسبة للكثيرين ممن لا يفضلون خلط أنواع البطاريات بشكل مباشر، فيمكن تركيب نظامين منفصلين ومستقلين في نفس الشركة أو المنزل، شريطة أن يتم التركيب بواسطة فني كهربائي متخصص.

قال ويمير من شركة يو إس باتري: "إنّ الطريقة الأبسط والأكثر أمانًا لإضافة سعة تخزين منخفضة التكلفة إلى نظام الليثيوم الحالي هي تقسيم الأحمال وتخصيصها بشكل منفصل لنظامي البطاريات. في كلتا الحالتين، يجب أن يقوم بذلك فني متخصص لضمان السلامة."