تزداد شعبية بطاريات الليثيوم في المنازل المتنقلة يومًا بعد يوم، وذلك لأسباب وجيهة، إذ تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بالعديد من المزايا، خاصةً في المنازل المتنقلة. توفر بطارية الليثيوم في المنزل المتنقل توفيرًا في الوزن، وسعة أعلى، وشحنًا أسرع، مما يُسهّل استخدام المنزل المتنقل بشكل مستقل. مع وضع عملية التحويل القادمة في الاعتبار، نستعرض السوق، ونُقيّم مزايا وعيوب بطاريات الليثيوم، وما يلزم تغييره في النظام الحالي.بطاريات الليثيوم للمركبات الترفيهية.

لماذا تُستخدم بطارية الليثيوم في العربة المتنقلة؟

تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية (وتعديلاتها مثل بطاريات الجل وبطاريات AGM) في المنازل المتنقلة منذ عقود. وهي تعمل، لكنها ليست مثالية للاستخدام في المنازل المتنقلة.

• إنها ثقيلة
• بسبب الشحنة غير المواتية، يكون عمرها الافتراضي قصيرًا
• إنها غير مناسبة للعديد من سيناريوهات التطبيق

لكن البطاريات التقليدية رخيصة نسبياً - على الرغم من أن بطارية AGM لها ثمنها.

لكن في السنوات الأخيرة،بطارية ليثيوم 12 فولتأصبحت بطاريات الليثيوم شائعة الاستخدام في المنازل المتنقلة. لا تزال هذه البطاريات تُعتبر من الكماليات في هذه المنازل، نظرًا لارتفاع سعرها مقارنةً بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن العادية. لكنها تتمتع بمزايا عديدة لا يمكن تجاهلها، مما يُبرر سعرها. سنتناول هذا الموضوع بمزيد من التفصيل في الأقسام القادمة.

استلمنا شاحنتنا الجديدة عام ٢٠١٨ مزودة ببطاريتين من نوع AGM. لم نكن نرغب بالتخلص منهما فورًا، وكنا نخطط في الواقع للتحول إلى بطاريات الليثيوم فقط عند انتهاء عمر بطاريات AGM. مع ذلك، من المعروف أن الخطط تتغير، ولتوفير مساحة في الشاحنة لتركيب سخان الديزل لاحقًا، فضلنا الآن تركيب بطارية ليثيوم في المنزل المتنقل. سنقدم تقريرًا مفصلًا عن هذا لاحقًا، ولكننا بالطبع أجرينا بحثًا مستفيضًا مسبقًا، ونود عرض النتائج في هذه المقالة.

أساسيات بطاريات الليثيوم

أولاً، بعض التعريفات لتوضيح المصطلحات.

ما هو LiFePO4؟

فيما يتعلق ببطاريات الليثيوم للمنازل المتنقلة، يصادف المرء حتماً مصطلح LiFePo4 الذي يبدو معقداً بعض الشيء.

بطارية LiFePo4 هي بطارية ليثيوم أيون يتكون قطبها الموجب من فوسفات حديد الليثيوم بدلاً من أكسيد كوبالت الليثيوم. وهذا ما يجعلها آمنة للغاية، إذ يمنعها من الانهيار الحراري.

ماذا تعني Y في LiFePoY4؟

في مقابل السلامة، مبكراًبطاريات LiFePO4كانت قدرتها الكهربائية أقل.

بمرور الوقت، تمّت مواجهة هذه المشكلة بطرق مختلفة، منها استخدام الإيتريوم على سبيل المثال. تُعرف هذه البطاريات باسم LiFePoY4، وتُستخدم أيضاً (نادراً) في المنازل المتنقلة.

ما مدى أمان بطارية الليثيوم في المركبات الترفيهية؟

مثل كثيرين غيرنا، تساءلنا عن مدى أمان بطاريات الليثيوم عند استخدامها في المركبات الترفيهية. ماذا يحدث في حال وقوع حادث؟ ماذا يحدث في حال الشحن الزائد عن طريق الخطأ؟

في الواقع، توجد مخاوف تتعلق بالسلامة في العديد من بطاريات الليثيوم أيون. ولهذا السبب، يُستخدم نوع LiFePo4 فقط، الذي يُعتبر آمناً، في قطاع المنازل المتنقلة.

استقرار دورة بطاريات الليثيوم

في سياق أبحاث البطاريات، لا بد من مصادفة مصطلحي "استقرار دورة الشحن" و"عمق التفريغ"، وهما مصطلحان مترابطان. إذ يُعد استقرار دورة الشحن إحدى أهم مزايا بطاريات الليثيوم في المنازل المتنقلة.

يشير مصطلح "عمق التفريغ" (DoD) الآن إلى مقدار تفريغ البطارية، أي درجة التفريغ. فمن البديهي أن هناك فرقًا بين تفريغ البطارية بالكامل (100%) أو تفريغها بنسبة 10% فقط.

لذا، لا يكون لاستقرار دورة الشحن والتفريغ معنى إلا في سياق مواصفات وزارة الدفاع الأمريكية. فإذا قمت بتفريغ البطارية إلى 10% فقط، فمن السهل الوصول إلى آلاف الدورات، ولكن هذا غير عملي.

هذا أكثر بكثير مما تستطيع بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية فعله.

مزايا بطارية الليثيوم في المنازل المتنقلة

كما ذكرنا سابقاً، توفر بطارية الليثيوم في العربة المتنقلة العديد من المزايا.

• خفيف الوزن
• سعة عالية بنفس الحجم
• سعة استخدام عالية ومقاومة للتفريغ العميق
• تيارات شحن وتفريغ عالية
• ثبات عالي في دورات التشغيل
• أمان عالٍ عند استخدام فوسفات الحديد الليثيوم

السعة القابلة للاستخدام ومقاومة التفريغ العميق لبطاريات الليثيوم

في حين أنه لا ينبغي تفريغ البطاريات العادية إلا إلى حوالي 50٪ حتى لا تحد بشدة من عمرها الافتراضي، يمكن تفريغ بطاريات الليثيوم إلى 90٪ من سعتها (وأكثر).

هذا يعني أنه لا يمكنك مقارنة السعات بشكل مباشر بين بطاريات الليثيوم وبطاريات الرصاص الحمضية العادية!

استهلاك أسرع للطاقة وشحن غير معقد

بينما لا يمكن شحن البطاريات التقليدية إلا ببطء، وخاصةً قرب نهاية دورة الشحن، حيث تكاد تفقد قدرتها على استهلاك التيار، فإن بطاريات الليثيوم لا تعاني من هذه المشكلة. وهذا ما يسمح بشحنها بسرعة أكبر بكثير. وهنا تبرز مزايا مُعزز الشحن، كما يُحسّن أداء النظام الشمسي بشكل ملحوظ. فبطاريات الرصاص الحمضية العادية تُعاني من انخفاض كبير في الطاقة عند امتلاءها، بينما تمتص بطاريات الليثيوم الطاقة بكفاءة عالية حتى تمتلئ تمامًا.

في حين أن بطاريات الرصاص الحمضية تعاني من مشكلة عدم اكتمال شحنها من المولد الكهربائي (بسبب انخفاض استهلاك التيار قرب نهاية دورة الشحن) وبالتالي تتأثر مدة خدمتها، فإن بطاريات الليثيوم في المنازل المتنقلة توفر لك راحة كبيرة في الشحن.

نظام إدارة المباني

تتضمن بطاريات الليثيوم نظام إدارة البطارية (BMS). يراقب هذا النظام البطارية ويحميها من التلف. وبذلك، يمنع النظام التفريغ العميق ببساطة عن طريق منع سحب التيار. كما يمنع الشحن في درجات حرارة منخفضة للغاية. إضافةً إلى ذلك، يؤدي النظام وظائف مهمة داخل البطارية ويوازن بين خلاياها.

يحدث هذا بسلاسة في الخلفية، وبصفتك مستخدمًا عاديًا، لا يتعين عليك عادةً التعامل معه على الإطلاق.

واجهة بلوتوث

تُوفر العديد من بطاريات الليثيوم المخصصة للمنازل المتنقلة واجهة بلوتوث، مما يسمح بمراقبة البطارية باستخدام تطبيق على الهاتف الذكي.

نحن على دراية بهذا الخيار بالفعل من خلال وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية من رينوجي وجهاز مراقبة البطارية من رينوجي، وقد أصبحنا نقدر ذلك هناك.

أفضل لأجهزة العاكس

تستطيع بطاريات الليثيوم توفير تيارات عالية دون انخفاض في الجهد، مما يجعلها مثالية للاستخدام فيمحول 12 فولتلذا، إذا كنت تفضل استخدام آلات القهوة الكهربائية في العربة المتنقلة أو ترغب في تشغيل مجفف الشعر، فإن بطاريات الليثيوم توفر مزايا عديدة. وإذا كنت ترغب في الطهي بالكهرباء داخل العربة، فمن الصعب تجنب استخدام الليثيوم على أي حال.

وفر الوزن باستخدام بطاريات الليثيوم في المنزل المتنقل

تتميز بطاريات الليثيوم بخفة وزنها مقارنةً ببطاريات الرصاص ذات السعة المماثلة. وهذا يُعدّ ميزةً كبيرةً للعديد من مُسافري المركبات الترفيهية الذين يُواجهون صعوباتٍ في التحقق من وزن مركباتهم قبل كل رحلة للتأكد من بقائهم ضمن النطاق القانوني للقيادة.

مثال على الحساب: كان لدينا في الأصل بطاريتان من نوع AGM سعة كل منهما 95 أمبير/ساعة. كان وزن كل منهما 2 × 26 = 52 كجم. بعد استبدالها ببطاريات الليثيوم، أصبحنا نحتاج فقط إلى 24 كجم، أي أننا وفرنا 28 كجم. وهذه مقارنة إيجابية أخرى لبطارية AGM، لأننا ضاعفنا السعة القابلة للاستخدام ثلاث مرات!

سعة أكبر مع بطارية الليثيوم في المنزل المتنقل

نتيجةً لكون بطارية الليثيوم أخف وزنًا وأصغر حجمًا من بطارية الرصاص ذات السعة نفسها، يمكنك بالطبع عكس العملية تمامًا والاستفادة من سعة أكبر بنفس الحجم والوزن. غالبًا ما يتم توفير المساحة حتى بعد زيادة السعة.

مع تحولنا القادم من بطاريات AGM إلى بطاريات الليثيوم، سنضاعف سعتنا القابلة للاستخدام ثلاث مرات مع شغل مساحة أقل.

عمر بطارية الليثيوم

يمكن أن يكون عمر بطارية الليثيوم في المنزل المتنقل هائلاً للغاية.

يبدأ هذا بحقيقة أن الشحن الصحيح أسهل وأقل تعقيدًا، وأنه ليس من السهل التأثير على عمر الخدمة من خلال الشحن غير الصحيح والتفريغ العميق.

لكن بطاريات الليثيوم تتمتع أيضاً بثبات كبير في دورات الشحن والتفريغ.

مثال:

لنفترض أنك تحتاج إلى كامل سعة بطارية ليثيوم سعتها 100 أمبير/ساعة يوميًا. هذا يعني أنك ستحتاج إلى دورة شحن واحدة يوميًا. إذا كنت تسافر طوال العام (أي 365 يومًا)، فستكفيك بطارية الليثيوم لمدة 3000/365 = 8.22 سنة.

لكن من غير المرجح أن يقضي معظم المسافرين عامهم كله في السفر. فإذا افترضنا أن ستة أسابيع من الإجازة تساوي 42 يومًا، وأضفنا إليها بضعة عطلات نهاية أسبوع أخرى ليصل المجموع إلى 100 يوم سفر سنويًا، فسنحصل على 3000/100 = 30 عامًا من العمر. فرق شاسع، أليس كذلك؟

لا ينبغي إغفال هذه النقطة: تشير المواصفات إلى عمق تفريغ بنسبة 90%. إذا كنت تحتاج إلى طاقة أقل، فسيمتد عمر البطارية. يمكنك أيضًا التحكم في ذلك. على سبيل المثال، إذا كنت تحتاج إلى 100 أمبير/ساعة يوميًا، فيمكنك اختيار بطارية ذات سعة مضاعفة. وبذلك، ستحصل على عمق تفريغ نموذجي بنسبة 50% فقط، مما يزيد من عمرها الافتراضي. مع ذلك، من المرجح أن يتم استبدال البطارية التي تدوم لأكثر من 30 عامًا نظرًا للتطور التكنولوجي المتوقع.

كما أن العمر التشغيلي الطويل والسعة العالية القابلة للاستخدام يضعان سعر بطارية الليثيوم في المنزل المتنقل في منظوره الصحيح.

مثال:

تبلغ تكلفة بطارية بوش AGM بسعة 95 أمبير/ساعة حاليًا حوالي 200 دولار.

يجب استخدام حوالي 50% فقط من سعة بطارية AGM البالغة 95 أمبير/ساعة، أي 42.5 أمبير/ساعة.

تبلغ تكلفة بطارية الليثيوم من نوع Liontron RV ذات سعة مماثلة تبلغ 100 أمبير/ساعة 1000 دولار.

قد يبدو هذا السعر في البداية خمسة أضعاف سعر بطارية الليثيوم. لكن مع بطارية ليونترون، يمكن استخدام أكثر من 90% من سعتها. في المثال المذكور، يعادل ذلك بطاريتين من نوع AGM.

أما الآن، فإن سعر بطارية الليثيوم، بعد تعديله وفقًا للسعة القابلة للاستخدام، لا يزال أكثر من الضعف.

لكن الآن يأتي دور استقرار دورة الشحن والتفريغ. وهنا تختلف معلومات الشركة المصنعة اختلافاً كبيراً - إن وجدت أصلاً (مع البطاريات العادية).

• مع بطاريات AGM، نتحدث عن ما يصل إلى 1000 دورة شحن.
• ومع ذلك، يتم الإعلان عن بطاريات LiFePo4 بأنها تتمتع بأكثر من 5000 دورة شحن.

إذا كانت بطارية الليثيوم في المنزل المتنقل تدوم بالفعل خمسة أضعاف عدد دورات الشحن والتفريغ، فإنبطارية الليثيومستتفوق على بطارية AGM من حيث السعر والأداء.