airMax无线网桥 – 采用太阳能供电

2017-12-5 14:51| 查看: 949| 评论: 0

了解如何在没有电网供电的区域建立一个太阳能塔来作为替代供电方案。
分享到: 更多

这篇文章来自官网英文论坛,对于太阳能建站的规划计算有一个基本的介绍。但是所提及的电池都是铅酸蓄电池,直接被电动机老师否决了。电动机老师推荐使用铁锂电池或者聚合物锂电池,可以直接将电池组与airMax设备一起放置在塔顶,减少线损。


概述


读者将会了解到如何在没有电网供电的区域建立一个太阳能塔来作为替代供电方案。

要满足使用要求的基础是:

太阳能发电量必须大于设备功耗

你必须保证从太阳获取的能量高于你要使用的能量。


步骤 1 – 您要使用多大的功率?


要计算出你的功率需求,你需要核查你的塔架上所有无线电或者设备。每一个设备都有一个额定功率,通常额定功率可以通过搜索设备型号和瓦数来获取。

如果你无法通过Google或者百度搜索到你的设备功率,你也可以用一个万用表或者你手上其他好用的数显功率计来测量。数显功率计如下图所示,背部有插头可以直接插到插座上,正面有插孔和数字显示屏,可以用这样的功率计来直接测量插入设备的功率。


对于优倍快的airMax 设备,可以参考下列功率值:

  • Powerstation 2: 6.5w

  • Nanostation2: 4w

  • Nanostation2 Loco: 4w

  • Bullet2: 4w

  • Picostation2: 4w

  • Bullet2HP / Pico HP:8w

另一种计算设备所用功率的办法是查看电源适配器或者变压器。

上述变压器标签显示输出为12 V,800 mA电流。为了将电压和电流转换为瓦数,我们需要将两者相乘。

12 V x 0.8 A = 9.6 W。 - 这个变压器可以给功耗在9.6W以下的设备供电。设备实际上可能用不了9.6 W,所以你需要用一个万用表或者功率计来得到一个更精确的数值。


特别注意

你总是应该寻找使用12 V的设备。如果你的设备不能在12 V的电源下工作,你就要用一个12 Vdc 到 x Vdc的电压转化器,这样在转换时会损失一部分能量。上述参考设备可以直接连接到12 V的电池供电,这样它们都适合于太阳能供电。

另一个需要特别注意的是你应该使用直流(DC)设备。如果设备的变压器显示是交流(AC)输出,那么设备额外的供电需要成本更高,并且DC到AC的转换会损失能量。

一旦你计算出了你的设备的瓦数,将它们相加。

如果你有一个PowerStation2 以及一个 Bullet2HP,,那么每小时需要14.5W。

要计算出每天的用电量,将每小时的瓦数乘以24。对于我们举例子的PS2 和 B2HP,每天使用348 Wh。


步骤 2 – 电池组


电池组用于存储获取的太阳能来在晚上或者阴雨天为设备供电。你应该使用深循环的电池组,确保能保证设备在连续几天没有阳光的情况下的供电。

对于大部分地区,在没有阳光的情况下保证设备4到5天的供电就很好了。


什么是深循环电池?

深循环电池是一种特殊类型的大容量电池,可以频繁的被放电到电池容量的50%。这种电池大小跟汽车电池类似,但内部化学物质不同。

汽车电池被设计为仅放电容量的一小部分,然后立即再次充电。对汽车电池放电会导致电池很糟糕的记忆效应并且如果电池没有再次充电的话这种记忆效应会继续恶化。20次的深度放电可能会直接损坏汽车电池并且电池再也无法完全充电。然而深循环电池可以处理几百次的深度放电,并且在没有再次充电时也可以维持更长时间。

虽然深循环电池具有更强的放电能力,也不应该将电池放电到电量小于其容量的50%。但是深循环电池在没有充电的情况下仍然可以在几天甚至有时候几周以后还像新的一样。

深循环电池会在侧面有一个电池等级标识。标识上会指定一个电压值,通常是6或者12,以及一个安时数(Ah)标识。更贵的电池其安时数也更高,因此电池容量也就更高。推荐你采购12 V的电池因为你的太阳能电池板最可能是12 V的。如果你需要采购6 V的电池,可以通过特定的方式(串联)将它们用线缆连接起来将电压增加到12 V。你可以采购更多的电池来增加容量。参见下图。



接线方法

有两种方法可以将电池连接起来。如果你喜欢也可以同时使用两种方法。

  • 并联:这意味着电池的安时(Ah)容量是相加的。

  • 串联:这意味着电池的电压是相加的 


那么你需要多大的电池组呢?


你需要的电池组应该能够在一定天数没有阳光的情况下保证塔架上设备正常供电,并且放电仍然不会超过50%。要计算出电池组容量,我们用每天的功耗,乘以天数,然后乘以2来确保50%的放电限制。

在上面的一个PS2和一个B2HP的例子中,我们需要确保4天的供电,每天348 Wh乘以2。这意味着我们的电池组容量需要2784 Wh。

为了将瓦时数(Wh)转换为安时(Ah),我们需要除以电池标称电压(12 V),那么 2784 / 12 = 232 Ah。我们直接将这个值规整为240 Ah。

要达到240 Ah,我们需要:

  • 2 x 6 V 240Ah 串联

  • 2 x 6 V 120Ah 串联,然后并联到另一组2 x 6 V 120Ah 串联的电池组

  • 2 x 12 V 120Ah 电池并联

电池类型

  • 富液式 / 湿式电池组:这是一种老式的常见深循环电池。电池需要维护,例如需要注水。水分会在充电过程中损失到空气中。

  • Gel 或者 AGM:这是一种密封的免维护电池。电池没有气体损失因为电池壳体已经密封并且需要特殊的太阳能控制器确保气体导致的压力不会损坏电池。Gel或者AGM蓄电池能够输送更多的能量,并且速度更快,因此对于启动引擎或者在船上使用非常理想。这种电池对于我们的塔架上的WISP无线电也能很好的工作。


步骤 3 – 你需要多大的电池板?


这取决于你所在地区的年平均日照时间。

  • 日射量是应该使用的正确测量参数。日射量是一个用来度量在给定的时间和区域内太阳辐射能量的数值。它比日照时间更准确因为它考虑了太阳照射的角度以及其他环境参数。如果你使用的负载小于20 W,可以简单的使用日照时间。

在我们的示例中,冬季的几个月里的日平均日照时间有4个小时。你可以从你当地的气象部门查询你所在区域的日照时间。

太阳能电池板需要能够捕捉到足够的太阳能来满足你白天运行设备的需求,同时还要对你的电池组进行充电确保在阴雨天也能够正常供电。在冬天太阳能电池板也要达到这个要求。

所以如果例子中有4个小时的晴天来捕获24小时所需的能量(348 Wh),那么最低需要一个87 W的太阳能电池板。(348 / 4 = 87 W)

现在我们需要对阴雨天以后的充电过程加一个系数。如果连续降雨4天,第五天是晴天。那么第五天需要捕获的的能量在这个例子中就是1740 Wh(384 x 5 = 1,740 Wh)。我们同时还需要在下次雨天之前快速的捕获这些能量。所以要在4小时的日照内捕获1,740 Wh能量,需要一个435 W的电池板。如果我们愿意,也可以设定在两天将电池充满,那就需要在8小时内捕获6天所需的能量– 也就是288 W的电池板就能够做到。如果你决定设置一个更长时间的充电过程,你可以在太阳能电池板上节省一些成本,但如果碰到只有一个晴天又是阴雨天就需要花费更多的成本来增加电池容量。

还有一种可能就是如果冬季的平均日照时间是4个小时,也就是白天半天是阴雨天,而另外半天是晴天。这意味着在晴天的日子里,实际上有8个小时可以捕获所需的能量而不是上面假设的4小时。最好是选择更大的电池板来确保一旦出现连续阴雨天不必依赖平均日照时间。

太阳能电池板的类型