الطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT: اللوحات والبطاريات وPWM وMPPT والاستقلالية

يمكن لمحطات الطقس الخارجية التي تعمل بالطاقة الشمسية وأنظمة المراقبة IoT أن تفعل ذلك. ما عليك سوى إلقاء نظرة على "عدد أجهزة الاستشعار الموجودة" أو تطبيق مجموعة ثابتة مباشرة. يجب أن يبدأ الحل الموثوق به من استهلاك الطاقة للجهاز بأكمله وتحديد عدد الأيام الممطرة المتتالية للوحة الشمسية والبطارية وجهاز التحكم في الشحن والم المطلوب، مع الأخذ في الاعتبار أشعة الشمس المحلية ودرجة الحرارة وتكرار الاتصال وما بعد الصيانة.

مم يتكون النظام الذي يعمل بالطاقة الشمسية عادة؟

تتكون أنظمة المراقبة خارج الشبكة عادة من الألواح الشمسية، وأجهزة التحكم في الشحن، والبطاريات القابلة لإعادة الشحن، وأجهزة توزيع الطاقة والحماية اللازمة. وتقوم الألواح الشمسية بتوليد الكهرباء خلال النهار، وتقوم وحدات التحكم بإدارة الشحن والتفريغ، وتوفر البطاريات الطاقة ليلاً وفي الطقس الممطر. يجب أن يتم عكس سعة النظام من خلال استهلاك طاقة الحمل وتحمل الهدف، وليس فقط من خلال عدد أجهزة الاستشعار.

الخطوة 1: حساب كمية الكهرباء التي يستهلكها النظام بأكمله يوميًا

قم بإدراج جميع الأحمال مثل أجهزة الاستشعار، وجامعي البيانات، ووحدات 4G / Wi-Fi، والشاشات، والمرحلات، والسخانات، وما إلى ذلك، والتمييز بين استهلاك الطاقة المستمر والمتقطع. قد لا يكون متوسط ​​استهلاك الطاقة لوحدة 4G مرتفعًا، ولكنه سيبلغ ذروته عند إرسال البيانات؛ قد يؤدي تسخين مقياس المطر أو الكاميرا أو الشاشة الكبيرة إلى زيادة استهلاك النظام للطاقة بشكل كبير.

يمكن تقدير متطلبات الطاقة اليومية على أنها "متوسط الطاقة × 24 ساعة". على سبيل المثال، متوسط ​​استهلاك الطاقة للجهاز بأكمله هو 2.5 واط، ويستهلك حوالي 60 واط ساعة يوميًا. إذا تم استخدام العمل المتقطع للاقتناء والتحميل، فيجب أيضًا حسابه وفقًا لدورة العمل الفعلية لكل جهاز، بدلاً من مجرد إضافة كل الطاقة المقدرة.

الخطوة 2: ما نوع الألواح الشمسية التي تختارها؟

تشمل الألواح الكهروضوئية الشائعة السيليكون أحادي البلورات والسيليكون متعدد البلورات والأغشية الرقيقة. غالبًا ما تكون ألواح السيليكون أحادية البلورية أكثر شيوعًا لأنها تتمتع بكفاءة تحويل أعلى لكل وحدة مساحة للمعدات ذات مناطق التركيب المحدودة مثل محطات الأرصاد الجوية ومراقبة الأراضي الزراعية والمحطات الهيدرولوجية. يتم استخدام الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية NiuBoL في مجموعة متنوعة من أنظمة المراقبة الخارجية ويتم تكوينها بـ 60 وات أو 100 وات أو أعلى اعتمادًا على استهلاك الطاقة.

يمكن لقوة المجلس. لا تكون مجرد "أكثر بقليل من الحمل". يجب أن تتحمل الألواح الشمسية حمولة النهار خلال وقت ضوء الشمس الفعال المحدود، مع تجديد الكهرباء المستهلكة في الليل وأثناء فترات الأمطار. يجب أيضًا مراعاة الغبار ودرجة الحرارة وزاوية التثبيت والتغيرات الموسمية والخسارة الناتجة عن الشيخوخة عند اختيار النماذج.

الخطوة 3: كيفية اختيار نوع البطارية وسعتها

يتضمن تخزين الطاقة الشائع للمراقبة الخارجية بطاريات الليثيوم مثل فوسفات حديد الليثيوم، وبطاريات الليثيوم الأخرى القابلة لإعادة الشحن، وبطاريات الرصاص الحمضية الغروية/VRLA. تتميز بطاريات الليثيوم عمومًا بوزن أقل وعمق تفريغ أعلى قابل للاستخدام وعمر دورة أفضل؛ تعتبر بطاريات الرصاص الحمضية أو الغروية ناضجة من حيث التكلفة والعرض، ولكنها أكبر في الوزن، مما يسمح بدراسة عمق التفريغ والأداء في درجات الحرارة المنخفضة بشكل منفصل.

يمكن تقدير سعة البطارية وفقًا لـ"استهلاك الطاقة اليومي × العدد المستهدف للأيام دون أشعة الشمس "، ثم يتم تحويلها إلى Ah وفقًا لجهد النظام، مما يترك مجالًا لعمق التفريغ ودرجة الحرارة المنخفضة والشيخوخة وفقدان التحويل. على سبيل المثال، يستهلك النظام 60 وات في الساعة يوميًا، على أمل م 5 أيام من عدم وجود ضوء الشمس، ويبلغ الطلب النظري لتخزين الطاقة حوالي 300 وات في الساعة؛ تم تحويلها إلى حوالي 25 أمبير وفقًا لنظام 12 فولت، وعادةً ما يحتاج الاختيار الفعلي إلى زيادة هامش السعة.

الخطوة 4: ما هو الفرق بين وحدات التحكم PWM وMPPT

تتميز وحدة التحكم PWM ببنية بسيطة ومنخفضة التكلفة، وهي مناسبة للسيناريوهات التي تتطابق فيها الطاقة المنخفضة وجهد تشغيل الألواح الشمسية ونظام البطارية بشكل جيد. تجد وحدة التحكم MPPT ديناميكيًا أقصى نقطة طاقة للوحة الشمسية وتحول الجهد العالي من جانب اللوحة إلى تيار شحن البطارية بشكل أكثر فعالية، وهو أكثر فائدة عندما يتغير الضوء بشكل كبير، أو يكون هامش الجهد من جانب اللوحة مرتفعًا، أو تكون سعة النظام كبيرة، أو يكون استخدام الشحن أكثر أهمية.

يمكن لتكوينات المراقبة التي تعمل بالطاقة الشمسية NiuBoL استخدام وحدات تحكم PWM أو MPPT. تستخدم العديد من أنظمة المراقبة البيئية ومحطات الطقس الأوتوماتيكية تقنية MPPT مع بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن؛ يجب أن يظل الاختيار المحدد متطابقًا مع اللوحة الشمسية وجهد البطارية واستهلاك طاقة الحمل.

الخطوة 5: حساب طاقة الألواح الشمسية عن طريق أشعة الشمس المحلية

بافتراض أن النظام يستهلك 60 وات في الساعة يوميًا، وهناك 3 ساعات فقط من ذروة سطوع الشمس المكافئة يوميًا في موسم الفقراء المحلي، فإن طاقة اللوحة النظرية تبلغ حوالي 60 ÷ 3 ÷ 0.75 ≈ 27 وات إذا تم تقديرها على أساس كفاءة الشحن الشاملة بنسبة 75%. ويترك العمل الفعلي أيضًا هامشًا للشحن الاستردادي والغبار والتوجيه والمواسم بعد هطول الأمطار المستمرة، لذلك لا يتم تكوينه عادةً عند الحد الأدنى النظري.

كيف ينبغي فهم التكوينات الشائعة لـNiuBoL؟

يمكن رؤية الألواح الشمسية 60 واط + بطاريات 30 أمبير، 100 واط + 40/60 أمبير، ومجموعات الطاقة والسعة الأكبر في نظام مراقبة الطقس والبيئة الفعلي NiuBoL. 60W + 30Ah هو أحد تكوينات محطات الطقس منخفضة الطاقة الشائعة؛ تستخدم حالات محطات الطقس المعيارية الحديثة على الموقع الرسمي لوحات 60 وات ووحدات تحكم وبطاريات ليثيوم 30 أمبير. تعتبر التكوينات الأكبر حجمًا مثل 200W/120Ah مناسبة للأحمال الأعلى أو أهداف التحمل الأطول بدون التعرض لأشعة الشمس.

لا يمكن استخدام هذه المجموعات إلا كمراجع هندسية. ما يؤثر حقًا على القدرة على التحمل هو متوسط ​​استهلاك الطاقة للجهاز بأكمله، وتكرار تحميل البيانات، وموارد الطاقة الشمسية المحلية، ودرجة حرارة البطارية ودرجة التقادم. بالنسبة لنفس 60 واط/30 أمبير، قد يختلف عمر البطارية الفعلي بشكل كبير في نظام يتم تحميله مرة واحدة كل ساعة ويتصل بشكل مستمر لمدة دقيقة واحدة.

لماذا تقيس الألواح الشمسية 18V في بعض الأحيان 6-7V فقط

"18 فولت "يشير عادةً إلى جهد التشغيل المقدر أو مستوى مطابقة النظام في ظل ظروف اختبار محددة ولا يعني خرجًا ثابتًا يبلغ 18.00 فولت في أي وقت. قد يؤدي الطقس الغائم أو الانسداد أو نقاط القياس الخاطئة أو ظروف التحميل أو الاتصال الضعيف أو طريقة عمل وحدة التحكم إلى تغيير قراءات المقاييس المتعددة.

Q1: كم عدد الأيام التي يمكن أن تدوم فيها اللوحة الشمسية بقدرة 60 وات مع بطارية بقوة 30 أمبير؟?

A1: لا توجد إجابة ثابتة للتفريغ. يتم تكوين بعض محطات الطقس منخفضة الطاقة NiuBoL بشكل شائع بـ 60W/30Ah، وتعتمد مدة المطر الفعلية على إجمالي استهلاك الطاقة، وتكرار التحميل، ودرجة الحرارة، وحالة البطارية، وأشعة الشمس المحلية.

Q2: هل الألواح الشمسية الأكبر حجمًا أفضل؟?

A2: لا. زيادة الطاقة تزيد من سعة الشحن ولكنها تزيد أيضًا من التكلفة والوزن وحمل الرياح والمتطلبات الهيكلية للتركيب ويجب أن تكون مطابقة للبطارية ووحدة التحكم والحمل الفعلي.

Q3: متى يجب تحديد MPPT؟?

A3: MPPT عادة ما يكون أكثر ملاءمة عندما تكون سعة النظام كبيرة، أو تتغير أشعة الشمس بشكل كبير، أو يكون جهد اللوحة أعلى من جهد نظام البطارية، أو عندما ترغب في تحسين استخدام الطاقة في ظل أشعة الشمس المحدودة.

Q4: كيفية الاختيار بين بطاريات الليثيوم وبطاريات الرصاص الحمضية / الغروية؟?

A4: بالنسبة إلى الطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT، يجب مقارنة الوزن وعمر الدورة وعمق التفريغ المتاح والأداء المبرد وقيود النقل وظروف الصيانة والتكاليف. لا تعتبر أي من البطاريات مناسبة لجميع المشاريع الخارجية.

Q5: هل يمكن لمقياس المطر الساخن أن يستخدم الطاقة الشمسية الصغيرة العادية؟?

A5: بالنسبة إلى الطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT، مطلوب إعادة الحساب. غالبًا ما يكون استهلاك طاقة السخان أعلى بكثير من أجهزة الاستشعار التقليدية وقد يتطلب زيادات كبيرة في سعة الألواح الشمسية والبطارية، أو حتى مصدر الطاقة الرئيسي أو الهجين.

Q6: ما السجلات الواجب حفظها عند التسليم؟

A6: احتفظ بالطراز والرقم التسلسلي والتوصيلات والإعدادات وتعريفات السجلات أو الإشارات وصور التركيب والقراءات الأولية واختبارات الإنذار وخط أساس الصيانة لـالطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT: اللوحات والبطاريات وPWM وMPPT والاستقلالية.

Q7: كيف تتم تهيئة النظام للتوسعة اللاحقة؟

A7: احجز العناوين وقدرة الطاقة والاتصالات وأطراف اللوحة. تمنع قائمة النقاط التعارض عند إضافة نقاط جديدة لـالطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT: اللوحات والبطاريات وPWM وMPPT والاستقلالية.

Q8: ما المعلومات اللازمة لعرض سعر دقيق؟

A8: قدّم الكمية والوجهة والتطبيق وظروف الموقع والخرج وطول الكابل والتركيب والملحقات ووجهة البيانات ونطاق القبول والجدول الزمني لـالطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT: اللوحات والبطاريات وPWM وMPPT والاستقلالية.

إذا كان الجهد عند الطرف السفلي من اللوحة لنقطة القياس الصحيحة لا يزال أقل بكثير من القيمة التصميمية لفترة طويلة في يوم مشمس، دون انسداد، فتحقق من القطبية والموصلات والكابلات وجسم اللوحة الشمسية. لا يمكن الحكم على تلف الألواح الشمسية بناءً على قياس واحد للضوء المنخفض.

لماذا بطاريات 12 فولت. ر دائمًا 12.00 فولت

12 فولت هو الجهد الاسمي لنظام البطارية. يختلف الجهد الطرفي الفعلي باختلاف كيمياء البطارية وحالة الشحن وتيار الشحن والتفريغ ودرجة الحرارة. تختلف جهود الشحن والراحة والتحميل، لذا يجب الحكم على جهود الشحن البالغة 11.7 فولت أو 12.2 فولت أو 12.4 فولت أو أعلى مع نوع البطارية وحالة التشغيل.

أربعة أشياء يسهل تجاهلها عند الاختيار في الموقع

• تردد الاتصال: يختلف استهلاك الطاقة لشبكة 4G بشكل مستمر عبر الإنترنت ويتم الإبلاغ عنه بانتظام بترددات منخفضة بشكل كبير.
• حمل التسخين: قد يكون تسخين الأمطار، والتدفئة المضادة للتكثيف، وما إلى ذلك أعلى بكثير من استهلاك الطاقة لأجهزة الاستشعار العادية.
• أحمال الرياح عند التركيب: كلما كانت الألواح الشمسية أكبر، زادت أحمال الرياح على القوائم والأقواس.
• صيانة البطارية ونقلها: أنواع البطاريات المختلفة لها متطلبات مختلفة للنقل الجوي والتبريد والاستبدال في الموقع.

كيف تعمل تكوينات الطاقة الشمسية NiuBoL

يمكن لمحطة الطقس الأوتوماتيكية NiuBoL ومحطة المراقبة البيئية الذكية استخدام نظام إمداد الطاقة خارج الشبكة الذي يتكون من الألواح الشمسية وأجهزة التحكم في الشحن والبطاريات القابلة لإعادة الشحن. بالنسبة لتكوين المشروع يمكن إعادة حسابه حسب عدد المستشعرات وفترة الحيازة وطريقة الاتصال وتحمل الهدف للمطر.

يمكن للأنظمة ذات الصلة الرجوع إلى محطة الطقس الأوتوماتيكية الزراعية NiuBoL وحلول محطة الطقس الأوتوماتيكية NiuBoL.

الأسئلة الشائعة

الخلاصة

بالنسبة إلى الطاقة الشمسية لمحطات الطقس وأنظمة المراقبة IoT: اللوحات والبطاريات وPWM، يجب أن تربط مواصفات المشروع بين ظروف الموقع وإعدادات الواجهة وفحوص التشغيل وسجلات الصيانة. دليل القبول الخاص بـ نظام المراقبة البيئية: أكّد هذه الحدود قبل اعتماد الطراز واحتفظ بأدلة القبول المقاسة لاستكشاف الأعطال والتوسعة اللاحقة.