airMAX - Вышка на солнечной энергии

Обзор

Читатели узнают, как установить вышку в районе, где отсутствует доступ к электросети, в этом случае отличная альтернатива – это солнечная энергия.

Содержание

1. Определение требований к мощности
2. Как хранение мощности
3. Выбор размера панели
4. Контроллер солнечной энергии
5. Монтаж панелей
6. Устранение неисправностей: аккумулятор разряжен

Определение требований к мощности

Какую мощность вам требуется? Для этого посмотрите на все устройства, которые будут запитываться от вышки. У каждого устройства есть номинальная мощность, которую обычно можно узнать, поискав в Google модель и указав мощность в ваттах.

Если вы не можете найти мощность устройства в Google, вы можете использовать мультиметр, например, Kill A Watt. Kill A Watt - это устройство, по форме напоминающее сетевой фильтр с маленьким экраном. Он сообщает вам, сколько будет использовать энергии подключенное к нему устройство, Информацию по устройствам Ubiquiti можно найти на нашей странице загрузок, на верхней панели выберите линейку, а затем выберите продукт в меню слева. Таблицы данных будут находиться под заголовком «Документация» вместе с руководствами пользователя и руководствами по быстрому запуску.

Для справки:

• NanoStation 5AC: 8,5 Вт
• NanoStation 5AC Loco: 8,5 Вт
• PowerBeam 5AC Gen2: 8,5 Вт
• NanoStation 5AC с видеокамерой Unifi G3-Pro: 12,5 Вт + 8,5 Вт

После определения мощности всех ваших устройств, сложите эти данные. Если бы у нас были NanoStation 5AC и UVC-G3-PRO, мы бы использовали в общей сложности 21 Вт в час. Чтобы определить, сколько ватт используется в день, умножьте почасовое потребление на 24. В нашем примере ES-8-150, NS5AC и UVC-G3-PRO мы используем 924 Вт в день.

Как хранить энергию

Аккумуляторная батарея используется для хранения собранной солнечной энергии для использования ночью или в дождливые/ пасмурные дни. Ваш аккумуляторный блок должен состоять из двух или более аккумуляторов глубокого разряда, которые могут обеспечивать питание вашего оборудования в течение нескольких дней без солнечного света. Необходимо стремиться обеспечить 4 или 5 дней питания без солнечного света.

Что такое аккумулятор глубокого разряда?

Аккумулятор глубокого разряда - это особый тип аккумулятора большой емкости, который можно регулярно разряжать примерно до 50% своей емкости. По размеру они похожи на автомобильные аккумуляторы, но разница в химическом составе внутри.

Автомобильный аккумулятор рассчитан на небольшую разрядку, а затем мгновенную зарядку. Разрядка автомобильного аккумулятора приведет к негативному эффекту, который ухудшится, если аккумулятор не будет заряжен. Двадцать разрядов могут повредить автомобильный аккумулятор настолько, что он не сможет больше полностью заряжаться, тогда как аккумулятор глубокого цикла может выдержать несколько сотен глубоких разрядов и дальше работать без подзарядки.

На батарее глубокого разряда техническая информация прописывается сбоку. Там будет указано напряжение - обычно 6 или 12 и номинальное значение ампер-час/ Ач. Более дорогие батареи будут иметь более высокий рейтинг ампер-часов и, следовательно, большую емкость. Рекомендуется покупать батареи на 12 вольт, потому что ваши солнечные панели, скорее всего, будут на 12 вольт. Если необходимо приобрести батареи на 6 В, их можно подключить особым образом, чтобы увеличить напряжение до 12. Вы можете приобрести дополнительные батареи, чтобы увеличить емкость.

Способы подключения

Существует 2 способа соединения батарей. Вы можете использовать оба одновременно.

• Параллельное: емкость батарей в ампер-часах складывается.
• Последовательное: напряжение батарей складывается

Какого размера нужен аккумулятор?

Вам понадобится аккумуляторная батарея, которая проработает определенное количество дней без солнечного света и при этом не разрядится более чем на 50%. Берем дневное потребление энергии, умножаем его на количество дней, а затем снова умножаем на 2, чтобы учесть предел разряда в 50%.

В приведенном выше примере NanoStation 5AC и UVC-G3-PRO нам нужно 4 дня по 504 Вт, умноженное на 2. Это означает, что емкость нашей аккумуляторной батареи должна составлять 4032 Вт. Но мы также должны учитывать POE. В этом примере я буду использовать EdgeSwitch 8 150 Вт . EdgeSwitch имеет максимальную потребляемую мощность 20 Вт без POE, поэтому нам нужно добавить 20 Вт к первоначальным 21W. В результате получается 41 Вт. Итак, теперь получаем 4 дня по 984 Вт, умноженные на 2.

Чтобы преобразовать ватт обратно в ампер-часы, разделим на номинальное напряжение батареи (12), так что 7872/48 = 162 Ач. Давайте просто округлим эту сумму до 180 Ач и получим дополнительную емкость.

Для этого требуется:

• Два комплекта из 4 батарей 12 В 90 Ач, подключенных параллельно, подключенных последовательно.
• Один комплект из 4 батарей 12 В 180 Ач, соединенных последовательно.

Виды батарей

• Батареи с переполненной камерой / жидкостные аккумуляторы: более старый и наиболее распространенный тип батарей глубокого разряда. Требует технического обслуживания, например, доливки воды. При зарядке вода превращается в газ.
• Гель или AGM: герметичны и не требуют обслуживания. Потери газа нет, потому что корпус батареи герметичен, необходимо использовать специальный солнечный контроллер, чтобы давление газа не повредило батарею. Гель или AGM способны обеспечить большую мощность быстрее, поэтому идеально подходят для запуска двигателей или использования на лодках. Они отлично подходят и для наших WISP вышек.

Выбор размера панели

Все зависит от средней дневной продолжительности солнечного света в вашем районе зимой. Инсоляция - это правильный метод измерения

В нашем примере в среднем 4 часа солнца в день в зимние месяцы. Вы можете узнать эти данные в местном метеорологическом агентстве. Солнечная панель должна будет улавливать достаточно солнечной энергии для работы вашего оборудования в течение дня, а также заряжать аккумуляторную батарею после дождливого или пасмурного периода, а также зимой.

Итак, у нас 4 часа солнечного света, чтобы на протяжении 24 часов получить суммарную мощность (924 Вт), что и является основным требованием солнечных панелей на 231 ватт. (924/4 = 231 Вт в час).

Теперь нам нужно учесть время подзарядки после дождливого или пасмурного периода. Если дождь льет в течение 4 -х дней, а на 5 - й день солнечно, значит, нужно накопить энергии на 5 дней. В данном примере это 4620 Вт мощности. Нам также нужно как можно быстрее накопить эту энергию, прежде чем снова пойдет дождь. Таким образом, чтобы получить 4620 Вт энергии в течение 4 часов солнечного света, нам нужна солнечная батарея мощностью 1155 Вт . Мы могли бы поставить цель подзарядить батареи за 2 дня. Это означает, что у нас есть 8 часов, чтобы собрать энергию на 6 дней, для этого нам потребовался бы массив мощностью 693 Вт. Если вы решили установить более длительный период перезарядки, вы можете сэкономить на солнечных батареях, но придется вложиться в хранение энергии на случай затянувшегося дождливого периода.

Если зимой у вас в среднем 4 часа солнечного света в день, то половина дней будет дождливой или пасмурной, а другая половина будет солнечной. Это означает, что в солнечный день может потребоваться до 8 часов для получения необходимой мощности вместо 4, предполагаемых выше. Лучше всего на всякий случай увеличить размер панелей, чтобы не слишком полагаться на дополнительные средние часы солнечного света в дождливые дни.

Виды солнечных панелей

• Поликристаллические: дешевле в производстве, но не так эффективны, как моно. Панели, как правило, при одинаковой мощности больше размером.
• Монокристаллические: дороже в производстве, но более эффективны, чем поли, и могут производить больше ватт на квадратный фут солнечных элементов.

Пасмурные дни: некоторые панели улавливают солнечную энергию, когда есть легкая облачность (яркие белые облака), а иногда они могут работать на уровне до 40% от своей мощности. Вы можете проверить, как работает ваша панель, с помощью мультиметра и протестировать выходные данные панели в пасмурный день.

Далее мы рассмотрим элемент, который служит соединяющим звеном.

Контроллер солнечной энергии

Контроллер выполняет 6 основных задач:

• Предотвращает возврат энергии от батареи и ее потерю через солнечную панель в ночное время.
• Предотвращает перезарядку батарей панелями, отсоединяя их, когда батарея полностью заряжена.
• Показывает состояния аккумулятора.
• Предотвращает чрезмерный разряд аккумуляторов, отключая устройства, когда уровень заряда аккумулятора становится слишком низким.
• Подсчитывает, сколько энергии вы выработали и сколько энергии использовали.
• Помогает снизить объем работ по техническому обслуживанию за счет зарядки определенными способами.

Старые контроллеры раньше назывались регуляторами. Они исключали перезарядку батареи и просто использовали реле и вольтметр, чтобы проверить, когда отключать или повторно подключать панель.

Убедитесь, что контроллер отображает статус заряда вашего аккумулятора. Так, вы сможете легко провести диагностику, если на вышке произошел сбой и вашим клиентам нужно срочно ее починить.

Определение размеров контроллеров

На панелях максимальный выходной ток. Если вы подключили панели параллельно, вам нужно будет сложить максимальный выходной ток каждой из них. Вам понадобится контроллер, который сможет обрабатывать хотя бы это количество с большим запасом емкости. Логично приобрести контроллер, который обрабатывает вдвое больший ток, на случай, если вы захотите добавить больше устройств или панелей в будущем.

Также проверьте, использовали ли вы гелевые или жидкостные аккумуляторы, а также что контроллер или регулятор будет работать с вашими батареями. Это особенно актуально, если вы используете AGM или гелевые батареи. Контроллер должен быть настроен на зарядку определенным образом, чтобы он не создавал высокого давления газа внутри герметичной батареи. Батареи с переполненной камерй нуждаются в вентиляции, тк не полностью герметичны и при зарядке выходит газ.

Выходная нагрузка

Одной из важных характеристик солнечного контроллера является выходная нагрузка. Будьте осторожны с этой функцией. Некоторые контроллеры предполагают, что будет автоматическое управление освещением, поэтому будут увеличивать подачу энергии вечером и уменьшать ее днем. Для круглосуточной работы устройств перед покупкой контроллера необходимо убедиться, что выход нагрузки может быть активен все время и не отключается никакими автоматическими функциями. Некоторые контроллеры, например, Steca, изображенный наверху справа, позволяют кнопкой включать или выключать нагрузку или использовать меню для включения автоматических функций, таких как включение через x часов после наступления темноты и выключение утром. Важно то, что переключение осуществляется только вручную.

Монтаж панелей

Вам нужно установить панель так, чтобы ее поверхность была перпендикулярна солнечным лучам зимой. Зимой солнце будет находиться под меньшим углом, чем летом. Тк солнечного света в летнее время больше, нас не должно волновать, что угол батареи летом менее эффективен. Но зимой это имеет большее значение. Поэтому установите солнечную панель так, чтобы она была наиболее эффективной зимой.

Соединяем все элементы

Устранение неисправностей: аккумулятор разряжен

Итак, что вы будете делать, если обнаружите, что дождь идет слишком долго, а аккумулятор разряжен? В идеале у вас должно быть несколько пар резервных батарей, которые можно установить в хранилище энергии, чтобы вышка работала в течение 2 дней.

Первый этап – это проверка солнечного контроллера. Некоторые контроллеры с ЖК-экранами показывают код ошибки, что упрощает диагностику. Если же просто дождь затянулся, вам нужно добавить еще одну солнечную панель и увеличить размер аккумуляторной батареи, чтобы ситуация не повторилась.