Me gustaría alimentar una pequeña caja de linux sin cabeza en el desierto durante más de 10 horas al día. Dibuja el extremo inferior de 30-40 vatios. Me gustaría no usar un generador y seguir la ruta de la batería + solar. ¿Me puede decir cuál es la mejor configuración que debería usar en términos de tamaño de la batería frente a la salida del panel solar?
EDITAR: Agregar información adicional: El desierto donde estará esta unidad durante una semana tendrá aproximadamente 5 horas de luz solar utilizable cada día (Black Rock Desert, principios de septiembre). La computadora es una lanzadera estándar (mini-pc) con SSD y wifi (más detalles en los comentarios). Sé que puedo bajar la PC de 30 vatios, pero para la aplicación y la carga del usuario que espero, me gustaría seguir con lo que tengo ahora para la versión inicial (aunque las sugerencias de hardware siempre son bienvenidas).
Cargaré la batería completamente antes de la semana de estadía, lo que me dejaría un poco de tiempo sin la configuración del panel solar / solar. Gracias.
¡Actualizar! Tomé algunos consejos a continuación y saqué un viejo NSLU2 de Craigslist por $ 45. ¡Ahora estoy ejecutando un servidor web Debian a 2.5 vatios! (6.4 vatios con dos discos duros usb y mientras transfiero archivos.) Puedo ejecutar toda la configuración con una batería durante toda la semana sin la necesidad de una carga.
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Respuestas:
Desea una fuente de alimentación con energía solar que proporcione 40 W durante 10 horas todos los días, por 400 Wh por día. Obviamente, toda esta potencia entra originalmente en el sistema a través del panel solar, por lo que debe dimensionarse en consecuencia. Digamos que las fuentes de alimentación conmutadas en el sistema tienen un 70% de eficiencia total. Luego se pierde energía al almacenarla y luego recuperarla de la batería. Digamos que es otro 70%. Combinando esos dos, tiene aproximadamente un 50% de eficiencia desde la salida del panel solar hasta la carga máxima.
Ahora sabes que el panel solar tiene que producir alrededor de 800 Wh por día. Con una batería muy grande, solo necesita producir este promedio durante mucho tiempo. Cuanto más pequeña es la batería, más pequeña es la ventana de promedio donde el panel todavía tiene que producir esta energía. Cuánto es razonable depende de factores que no nos ha dicho.
Digamos que ha dimensionado el sistema para que necesite el promedio de 800 Wh / día durante unos días. Dejó de lado mucha información, como a qué latitud se encuentra y, por lo tanto, cuál es la longitud mínima de la luz solar en el invierno, qué probabilidad de falla puede tolerar, qué porcentaje mínimo de sol total espera que su ubicación promedie en unos pocos días, etc. Por ejemplo, si llega a la conclusión de que el peor de los casos en unos pocos días solo puede contar con el equivalente de 1 hora a pleno sol por día, entonces el panel debe poder apagar 800 W a plena luz del sol.
La siguiente pregunta es la batería. Según el ejemplo anterior, parece que la batería debería poder ejecutar el sistema sin ninguna potencia de entrada durante al menos un día completo de uso, que es de 400 Wh en la carga. Digamos que la mitad de la pérdida total de la fuente de alimentación conmutada del 70% supuestamente anterior se encuentra entre la batería y la carga, lo que significa que de batería a carga es 84% eficiente. 400 Wh / 84% = 480 Wh, que es lo que la batería tiene que poder producir sin potencia de entrada y sin que sea excepcional y, por lo tanto, degrada significativamente la batería.
Veamos cómo funcionan los números para una batería de plomo-ácido de 12V. 48W / 12V = 4A drenaje cuando la carga se alimenta. Dado que la carga debe funcionar a este nivel de potencia durante 10 horas, eso representa una capacidad de 40 Ah. Sin embargo, eso debe ser significativamente reducido. Una nueva batería de plomo-ácido de 40 Ah puede hacer esto una vez, tal vez a la temperatura correcta, pero agotarla para agotarla la matará. Para el ácido de plomo, usted desea una batería de "ciclo profundo" pero aún así se reduce significativamente. Algo así como una batería "marina" de 80 Ah podría hacerlo. Otras tecnologías de batería tienen diferentes compensaciones con respecto a cuán completamente pueden descargarse, rango de temperatura de operación, tiempo de vida, ciclos de vida, costo, disponibilidad, etc., etc.
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Parámetros:
Defina "hora de sol" como 1 hora de luz solar completa (1000 W / m ^ 2) o una cantidad equivalente de luz en un nivel menor entregado durante más de 1 hora.
Las horas de sol típicas por día en todo el mundo en verano son de 4 a 5 horas con menos o mucho menos en invierno.
Un recurso excelente es www.gaisma.com que proporciona información detallada (sol) y material relacionado para numerosas ubicaciones en todo el mundo. Como se muestra a Mauvis en San Francisco, EE. UU., Consulte http://www.gaisma.com/en/location/san-francisco-california.html
El promedio de horas de sol al día cada mes de enero a diciembre se muestra allí como
7.50 6.69 5.38 3.85 2.50 1.85
Entonces, la insolación más alta es un promedio masivo de 7.7 horas de sol al día en junio y el más bajo es un promedio de 1.85 horas de sol al día en diciembre.
Para comparacion, Nairobi en Kenia tiene solo 6,3 horas de sol al día como máximo promedio (en febrero) PERO el peor de los meses de 4,4 horas de sol al día en julio. Los requisitos de paneles solares en Nairobi serían menos de la mitad que en SF.
Un moderno panel fotovoltaico laminado de silicona sobre vidrio proporcionará aproximadamente 130 vatios / m ^ 2 de área.
Si tiene un controlador de seguimiento MPPT, obtendrá aproximadamente el 95% de esto en la batería. Sin MPPT puede obtener 70% -80% dependiendo de las condiciones. Quizás más.
Diga 75% para los cálculos iniciales.
La batería de plomo ácido entregará más del 80% de la energía almacenada en ella.
La batería LiFePo4 entregará más del 90% de la energía almacenada en ella. Ambos tienen tasas de autodescarga adecuadamente bajas.
ENTONCES
La energía disponible de un PV (panel fotovoltaico / panel solar) guardado en la batería y luego recuperado se trata de:
Si esta capacidad de batería se va a utilizar durante 10 horas, entonces la potencia soportada por metro cuadrado es 80/10 = 8 vatios de carga de equipo por metro ^ 2 de panel por hora de sol.
Si desea que el sistema funcione durante N días sin sol (¿tormenta de arena? :-)) necesita N metro ^ 2 de panel por 8 vatios o puede alimentar 8 / N vatios de equipo por metro cuadrado por hora de sol.
Usando la cifra de 1.85 horas de sol por día de diciembre, puede alimentar 8W x 1.85 = ~ 15 vatios de equipo durante 10 horas desde un promedio de días de diciembre de sol por metro cuadrado de panel.
Entonces, para ejecutar sus 40 W de equipo de forma segura en diciembre, necesitará 40/15 = ~ 2.66 m ^ 2 de paneles o aproximadamente 2.66 x 130W = 350 vatios de paneles solares. Tenga en cuenta que esto es para proporcionar un día de funcionamiento de 10 horas a partir de 1.85 horas de equivalente a pleno sol.
Si desea soportar 2 días sin sol, debe duplicar eso a 700 vatios de panel.
La batería necesita ser dimensionada para manejar esta cantidad de energía. Lo anterior se calculó con el 75% de la energía del panel que se usa para cargar la batería, por lo que la energía es
350W x 1.85hr x 75% = ~ 480 vatios-hora.
A 12V, eso es 480/12 = 40 amperios hora de capacidad de la batería.
Una batería de ciclo profundo de 100 Ah es suficiente.
El requisito anterior se reducirá en
Controlador MPPT - moderado
Batería LiFePO4 - moderada
Insolación de verano en lugar de invierno - masiva - 300% + más sol.
Equipo de baja potencia, potencialmente muy significativo.
FWIW: Comencé esta respuesta hace horas pero no la terminé. Ahora veo que Olin también ha proporcionado una respuesta larga. No habría llegado tan lejos si su respuesta hubiera estado allí cuando comencé.
Información de Gaisma:
Burning Man está en el desierto de Black Rock en Nevada, a 120 millas al norte de Reno.
La siguiente información de Reno debe ser razonablemente aplicable.
Insolación = horas de sol = 4.95 promedio para septiembre
y 5.92 por día para agosto.
Como BM es a principios de septiembre, use 5 horas equivalentes a pleno sol por día.
Hay alrededor de 2 días húmedos por mes alrededor de este tiempo, espero que estén en apuros durante BM :-).
Dejaré a los lectores extraer los detalles finos del siguiente diagrama maravilloso a continuación. Puedo comentar si algo no se puede entender (ver también la página de ayuda de gaisma).
La línea BM estará ligeramente por encima de la línea naranja del día, que es para fines de septiembre.
Salida del sol alrededor de las 6:40 a.m. y puesta del sol alrededor de las 7 p.m.
Ángulo del sol al mediodía a unos 50 grados sobre el horizonte.
Ángulos solares de 9 a.m. a 3 p.m., 20 grados o más sobre el horizonte.
El sol se balancea de aproximadamente 110 grados a 230 grados de 9 a.m. a 3 p.m. = +/- 60 grados El
seno de 60 grados es 0.87, por lo que los paneles apuntadores en la posición del sol del mediodía perderían aproximadamente el 13% de la energía disponible en las posiciones de 3 p.m. y 9 a.m. Por lo tanto, mover paneles una o dos veces al día manualmente produciría ganancias modestas.
El cambio de ángulo sobre el horizonte durante los períodos pico de sol es (50-20) = 30 = +/- 15 grados, por lo que el cambio de ángulo vertical no vale la pena durante el día.
Tenga en cuenta que el sol está a la altura máxima aproximadamente a la 1 p.m. Horario de verano. Ajustar mis comentarios de 9 a.m. y 3 p.m. a tiempos reales (10 a.m. a 4 p.m.) centraría mejor los resultados en el pico del mediodía verdadero, pero los resultados no variarán mucho.
Tenga en cuenta que al amanecer y al atardecer en el día se trazó este gráfico (línea naranja), el sol sale y se pone a aproximadamente +/- 90 grados desde el ángulo del mediodía. Para fechas anteriores, tan lejanas como el 21 de junio, el sol se pone y se eleva progresivamente a distancias mayores de 90 grados desde el mediodía, por lo que si desea que un panel reciba toda la luz solar, debería apuntar "detrás" de su posición normal al mediodía. es decir, el sol sale y se pone "sobre su hombro" en los meses de verano.
Fuente de alimentación de 12VDC a PC
Esta pregunta relacionada con las PC alimentadas con 12VDC se hizo en septiembre de 2011.
El usuario compró una fuente de alimentación de 12 V a micro At de eBay.
Parece potencialmente útil en su aplicación y muestra lo que está disponible y, de manera útil, el nivel de complejidad requerido para 'rodar el suyo'.
Comprado desde aquí
Y se veía así:
Fuente de alimentación PW-200-M 200W micro-ATX DC / DC Mini ITX Fuente de alimentación
Ellos dicen:
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