سرد آب وہوا میں سولار سٹریٹ لائٹ بیٹریاں: چارجنگ کی حدود

سردی سے بیٹریوں کو نقصان نہیں پہنچتا، بلکہ چارجنگ متاثر ہوتی ہے۔

ایک اچھی LiFePO4 (لیتیئم آئرن فاسفیٹ) بیٹری -10°C کے تापمانے پر بھی قابل استعمال ہے، اگرچہ اس کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ لیکن -10°C سے نیچے اس بیٹری کو بالکل چارج نہیں کرنا چاہئے؛ کیونکہ 0°C سے نیچے اس کی چارج لینے کی صلاحیت بہت کم ہو جاتی ہے، اور جبری طور پر بجلی کو بیٹری میں دینے سے اینوڈ کی سطح پر دھاتی لیتیئم جم جاتا ہے۔ یہ جماؤ غیر معمولی ہے، اس سے بیٹری کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے، اندرونی مزاحمت بڑھ جاتی ہے، اور یہ مسئلہ مزید بڑھ سکتا ہے۔ سرد آب وہوا میں بیٹریوں کے استعمال سے متعلق تمام فیصلے اسی اساس پر لئے جاتے ہیں، اس لیے اس بات کو پہلے ہی واضح کرنا ضروری ہے۔

مختلف قسم کی بیٹریوں پر سردی کا کیا اثر ہوتا ہے؟ LiFePO4 بیٹریاں تجارتی استعمال میں عام ہیں کیونکہ ان کی انرجی کثافت، طویل چکری عمر، اور حرارتی استحکام دیگر لیتیئم بیٹریوں کے مقابلے میں بہتر ہے۔ یہ بیٹریاں مختلف درجہ حرارت میں بھی جیل-لیڈ-ایسیڈ بیٹریوں سے برتر ہیں، خصوصاً ڈسچارج کے عمل میں۔

جیل-لیڈ-ایسیڈ (Gel Lead-Acid) بیٹریاں – وہ بیٹریاں جن کا الیکٹرولائٹ جیل کی شکل میں محفوظ ہوتا ہے – آج بھی کم خرچ والے اختیارات میں سے ہیں۔ تاہم سردی میں ان کی کارکردگی متاثر ہو جاتی ہے: درجہ حرارت کم ہونے پر ان کی چارجنگ کی کارکردگی گر جاتی ہے، اور بہت سردی میں تو وہ مناسب طریقے سے چارج بھی نہیں ہو پاتیں۔ سردی کے اثرات سے ان بیٹریوں کی طویل مدتی کارکردگی بھی کم ہو جاتی ہے۔

چارجنگ کے متعلق اعداد:

• 0°C سے اوپر: دونوں قسم کی بیٹریاں (لیڈ-ایسیڈ اور لیتیئم-فیسپو4/LiFePO4) درست وولٹیج کے ساتھ معمول کے مطابق چارج ہو جاتی ہیں۔
• 0°C سے نیچے: لیتیئم-فیسپو4 بیٹریوں کی چارجنگ کی کارکردگی بہت کم ہو جاتی ہے؛ بیٹری کچھ کرنٹ سوگھاتی ہے، لیکن ہر چارجنگ کے دوران اس کی طویل مدتی کارکردگی میں کمی آجاتی ہے۔
• -10°C یا اس سے کم درجہ حرارت پر: چارجنگ کو مکمل طور پر ترک کر دینا چاہئےۤ

اس میکانزم کی اہمیت یہ ہے کہ یہ سمجھنے میں مدد کرتا ہے کہ بیٹریوں کو کیوں نقصان پہنچتا ہے۔ لیتیئم کی سطح پر جمی ہونے والی پرت (لیتیئم پلیٹنگ) کی وجہ سے بیٹری میں کوئی علامت ظاہر نہیں ہوتی؛ نقصان کچھ ماہوں بعد ہی ظاہر ہوتا ہے – بیٹری جلدی ہی پوری چارج ہو جاتی ہے، لیکن بوجھ پڑنے پر فوراً خراب ہو جاتی ہے۔ اس کی وجہ سے لگتا ہے کہ بیٹری خراب ہے، جبکہ در حقیقت مسئلہ سردی میں ہونے والی غلط چارجنگ کی وجہ سے ہے۔

جدید LiFePO4 بیٹریوں میں ایک بیٹری مینجمنٹ سسٹم (Battery Management System – BMS) شامل ہوتا ہے، جو مقررہ درجہ حرارت سے کم درجہ حرارت پر چارجنگ کو روک دیتا ہے۔ سرد آب وہوا میں، ایسی بیٹریوں کا استعمال کریں یا اضافی تھرمل ریگولیشن (thermal regulation) نظام لگائیں۔ BMS،سردی کے موسم میں استعمال کی جانے والے سسٹموں میں سب سے اہم اور قیمتی کمپوننٹ ہے۔

منیسوٹا کا ایک مثالی موسم سرما

منیسوٹا جیسے علاقے کو لیں، جہاں موسم سرما میں درجہ حرارت اکثر -10°C سے نیچے گر جاتا ہے۔ یہ ایک حقیقی مثال ہے؛ ہم اس کا استعمال دو قسم کی بیٹریوں (جیل-لیڈ-ایسیڈ – Gel Lead-Acid اور LiFePO4) کے موازنے کے لئے کر رہے ہیں:

• جیل-لیڈ-ایسیڈ بیٹریاں: موسم گرما اور خریف میں اچھی طرح کام کرتی ہیں، لیکن موسم سرما میں ان کی ڈسچارج کرنے کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ اگرچہ بیٹریاں صاف دنوں میں بجلی پیدا کر سکتی ہیں، لیکن وہ چارج کو مناسب طریقے سے قبول نہیں کر پاتیں؛ اس لیے یا تو انہیں درجہ حرارت کنٹرول والے کنٹینر میں رکھنا پڑتا ہے، یا چارجنگ کے سرکٹ سے جدا کرنا پڑتا ہے جب تک درجہ حرارت معمولی نہیں ہو جاتا۔
• LiFePO4 بیٹریاں: سرد موسم میں بھی اچھی طرح کام کرتی ہیں، اگرچہ ان کی کچھ کیپیسٹی (capacity) میں کمی آجاتی ہےۤ -10°C کے درجہ حرارت پر بھی چارجنگ میں پریشانی ہوتی ہے، لیکن BMS اس کا انتظام کرتا ہے؛ یہ چارجنگ کو روک دیتا ہے جب تک بیٹری گرم نہیں ہو جاتی، اور پھر سسٹم خود سے ہی دوبارہ شروع ہو جاتا ہے۔ کسی کو بھی باہر جاکر کوئی سامان جدا کرنے کی ضرورت نہیں پڑتی۔

عملیاتی فرق یہ نہیں ہے کہ کون سی بیٹری سردی میں “بہتر” ہے؛ بلکہ یہ ہے کہ جب کنٹرولر اور موسم کے حالات میں تضاد ہو جائے، تو کون سی بیٹری محفوظ طریقے سے کام کرتی رہتی ہے۔

موسم سرما کے مقامات کے لیے ہم کیا معیارات تجویز کرتے ہیں؟

چار اقدامات، جن کا ترتیب اسی پر ہے جس ترتیب میں ہم انہیں لاگو کرتے ہیں:

1. ایک BMS (Battery Management System) جس کا چارج کرنے کا عمل کم درجہ حرارت پر روک دیا جاتا ہے ؛یہ بات ڈیٹا شیٹ سے ثابت ہے، نہ کہ صرف اندازے لگا کر۔ یہ ایک ایسی شرط ہے جس پر کوئی سمجھوت نہیں کی جاسکتی۔
2. ایک عایق کنٹینر جو بیٹری کے درجہ حرارت میں غیر معمولی تبدیلیوں کو روکتا ہے۔ بہت سرد علاقوں میں، ہیٹنگ پیڈ یا فعال حرارتی نظام بیٹری کو اس حد تک گرم رکھتا ہے کہ وہ اہم دنوں میں چارج ہو سکے۔
3. صحیح چارج-وولٹیج مینجمنٹ (Charge-Voltage Management): لیڈ-آسیڈ سسٹموں میں چارجنگ کے دوران درجہ حرارت کو مدِ نظر رکھا جاتا ہے، اور کنٹرولر ماحول کی درجہ حرارت کے حساب سے وولٹیج کو تعدیل کرتا ہے؛ لیتھیئم سسٹموں میں یہ کام BMS کے ذریعہ انجام پایا جاتا ہے۔ اسی طریقے کو اختیار کریں جو آپ کے سسٹم کی خصوصیات کے مطابق ہو، اور دونوں طریقوں کو آپس میں مिलانے سے اجتناب کریں۔
4. بیٹری کی کیمیائی ساخت کا درست انتخاب: لیتھیئم-فیسفیٹ (LiFePO4) بیٹریاں سرد آب وہوا کے ماحول میں لیڈ-آسیڈ بیٹریوں کے مقابلے میں بہتر کارکردگی دیتی ہیں؛ لیکن دونوں ہی قسموں کی بیٹریوں کو منفی درجہ حرارت میں چارج ہونے سے بچانے کی ضرورت ہے۔ اگر کوئی پروجیکٹ BMS یا گرم کنٹینر فراہم نہیں کر سکتا، تو صادقانہ جواب یہ ہے کہ اس جگہ کے لیے کسی دوسرے پاور سسٹم کی ضرورت ہے، نہ کہ کسی دوسری قسم کی بیٹری کی۔

یہ صفحہ کیا نہیں بتاتی…

(“This page does not cover…”): اس صفحے میں بیٹریوں سے متعلق دیگر مہم معلومات، جیسے ان کی زندگی کا دورانیہ (lifetime), بیٹری کی حفاظتی ضوابط (safety measures), یا بیٹریوں کے استعمال کے مختلف طریقے (applications) شامل نہیں ہیں۔

یہ صفحہ بیٹریوں پر درجہ حرارت کے اثرات کو بیان کرتا ہے، جو پہلے ہی کسی سسٹم میں استعمال ہو رہی ہیں۔ یہ جیل (gel)،ای جی ایم (AGM)،اور لیتیئم (lithium) قسم کی بیٹریوں کے مابین تفصیلی موازنہ نہیں کرتا؛ اس موازنے کے لئے الگ صفحہ موجود ہے صفحہ موجود ہے۔ اس کے علاوہ، یہ کسی مخصوص جگہ کے لئے پینلوں، بیٹریوں، یا کنٹرولرز کا حجم بھی نہیں نکالتا؛ اس کام کے لئے ہمارا “کنٹرولر سائزنگ کیلکولیٹر” (Controller Sizing Calculator) استعمال کیا جاتا ہے کیا جاتا ہے۔