พลังงานแสงอาทิตย์สำหรับสถานีตรวจอากาศและระบบตรวจสอบ IoT: แผง แบตเตอรี่ PWM MPPT และระบบอัตโนมัติ

สถานีตรวจอากาศกลางแจ้งที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และระบบตรวจสอบ IoT สามารถทำได้. ไม่ต้องดูแค่ว่า “มีเซ็นเซอร์กี่ตัว” หรือใช้ชุดค่าผสมคงที่โดยตรง โซลูชันที่เชื่อถือได้ควรเริ่มต้นจากการใช้พลังงานของเครื่องจักรทั้งหมด และกำหนดจำนวนวันที่ฝนตกติดต่อกันสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ แบตเตอรี่ ตัวควบคุมการชาร์จ และการรองรับที่ต้องการ โดยคำนึงถึงแสงแดด อุณหภูมิ ความถี่ในการสื่อสาร และหลังการบำรุงรักษาในท้องถิ่น

โดยทั่วไประบบพลังงานแสงอาทิตย์ประกอบด้วยอะไรบ้าง?

โดยทั่วไประบบตรวจสอบนอกโครงข่ายจะประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ ตัวควบคุมการชาร์จ แบตเตอรี่แบบชาร์จได้ และอุปกรณ์จ่ายพลังงานและป้องกันที่จำเป็น แผงโซลาร์เซลล์ผลิตกระแสไฟฟ้าในระหว่างวัน ตัวควบคุมจัดการการชาร์จและการคายประจุ และแบตเตอรี่ให้พลังงานในเวลากลางคืนและในสภาพอากาศฝนตก ความจุของระบบควรกลับกันโดยการใช้พลังงานโหลดและความทนทานเป้าหมาย ไม่ใช่เพียงจำนวนเซ็นเซอร์เท่านั้น

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณปริมาณไฟฟ้าที่ทั้งระบบใช้ต่อวัน

แสดงรายการโหลดทั้งหมด เช่น เซ็นเซอร์ ตัวรวบรวมข้อมูล โมดูล 4G/ Wi-Fi จอแสดงผล รีเลย์ เครื่องทำความร้อน ฯลฯ และแยกแยะระหว่างการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องและไม่สม่ำเสมอ การใช้พลังงานโดยเฉลี่ยของโมดูล 4G อาจไม่สูง แต่จะถึงจุดสูงสุดเมื่อส่งข้อมูล การทำความร้อนมาตรวัดปริมาณน้ำฝน กล้อง หรือหน้าจอขนาดใหญ่อาจทำให้ระบบสิ้นเปลืองพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ความต้องการพลังงานรายวันสามารถประมาณได้เป็น “พลังงานเฉลี่ย x 24 ชั่วโมง” ตัวอย่างเช่น การใช้พลังงานเฉลี่ยของเครื่องทั้งหมดคือ 2.5W และกินไฟประมาณ 60Wh ต่อวัน หากใช้งานเป็นระยะๆ ในการรับและอัปโหลด ก็ควรคำนวณตามรอบการทำงานจริงของอุปกรณ์แต่ละชิ้น แทนที่จะรวมกำลังพิกัดทั้งหมดเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 2: เลือกแผงโซลาร์เซลล์ประเภทใด

แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วไป ได้แก่ ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ และฟิล์มบาง แผงซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์มักจะพบได้ทั่วไปมากกว่าเนื่องจากมีประสิทธิภาพการแปลงสูงกว่าต่อหน่วยพื้นที่สำหรับอุปกรณ์ที่มีพื้นที่การติดตั้งจำกัด เช่น สถานีตรวจอากาศ การตรวจสอบพื้นที่เกษตรกรรม และสถานีอุทกวิทยา แผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ NiuBoL ใช้ในแผนการตรวจสอบกลางแจ้งที่หลากหลาย และได้รับการกำหนดค่าเป็น 60W, 100W หรือสูงกว่า ขึ้นอยู่กับการใช้พลังงาน

พลังของบอร์ดสามารถ. แค่ "มากกว่าภาระเล็กน้อย" แผงโซลาร์เซลล์ควรรับภาระของวันในช่วงเวลาที่มีแสงแดดมีประสิทธิผลจำกัด ในขณะเดียวกันก็เติมไฟฟ้าที่ใช้ในเวลากลางคืนและในช่วงฝนตก ควรคำนึงถึงฝุ่น อุณหภูมิ มุมการติดตั้ง การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล และการสูญเสียเนื่องจากการเสื่อมสภาพเมื่อเลือกรุ่น

ขั้นตอนที่ 3: วิธีเลือกประเภทและความจุของแบตเตอรี่

การจัดเก็บพลังงานทั่วไปสำหรับการตรวจสอบกลางแจ้งประกอบด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม เช่น ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต แบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จได้อื่นๆ และแบตเตอรี่กรดตะกั่วคอลลอยด์/VRLA โดยทั่วไปแบตเตอรี่ลิเธียมจะมีน้ำหนักน้อยกว่า มีความลึกในการคายประจุที่ใช้งานได้สูงกว่า และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า แบตเตอรี่ตะกั่วกรดหรือคอลลอยด์มีต้นทุนและอุปทานครบกำหนด แต่มีน้ำหนักมากกว่า ทำให้สามารถพิจารณาความลึกของการคายประจุและประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำแยกกันได้

ความจุของแบตเตอรี่สามารถประมาณได้ตาม "การใช้พลังงานรายวัน × จำนวนวันที่เป้าหมายที่ไม่มีแสงแดด "แล้วแปลงเป็น Ah ตามแรงดันไฟฟ้าของระบบ โดยเหลือพื้นที่ไว้สำหรับความลึกของการคายประจุ อุณหภูมิต่ำ การเสื่อมสภาพ และการสูญเสียการแปลง ตัวอย่างเช่น ระบบกินไฟ 60Wh ต่อวัน โดยหวังว่าจะรองรับการทำงานโดยไม่มีแสงแดดเป็นเวลา 5 วัน ความต้องการจัดเก็บพลังงานตามทฤษฎีคือประมาณ 300Wh แปลงเป็นประมาณ 25Ah ตามระบบ 12V การเลือกจริงมักจะต้องเพิ่มอัตรากำไรขั้นต้น

ขั้นตอนที่ 4: อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวควบคุม PWM และ MPPT

ตัวควบคุม PWM มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่พลังงานต่ำ แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ และระบบแบตเตอรี่เข้ากันได้ดี ตัวควบคุม MPPT แบบไดนามิกค้นหาจุดไฟสูงสุดของแผงโซลาร์เซลล์และแปลงแรงดันไฟฟ้าด้านบอร์ดที่สูงขึ้นไปเป็นกระแสไฟในการชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งจะเป็นประโยชน์มากขึ้นเมื่อแสงเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ขอบแรงดันไฟฟ้าด้านข้างบอร์ดสูง ความจุของระบบมีขนาดใหญ่ หรือการใช้งานการชาร์จมีความสำคัญมากขึ้น

การกำหนดค่าการตรวจสอบพลังงานแสงอาทิตย์ NiuBoL สามารถใช้ตัวควบคุม PWM หรือ MPPT ได้ การตรวจสอบสภาพแวดล้อมและระบบสถานีตรวจอากาศอัตโนมัติจำนวนมากใช้ MPPT กับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้ การเลือกเฉพาะควรตรงกับแผงโซลาร์เซลล์ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ และการใช้พลังงานของโหลด

ขั้นตอนที่ 5: คำนวณพลังงานแผงโซลาร์เซลล์จากแสงแดดในท้องถิ่น

สมมติว่าระบบกินไฟ 60Wh ต่อวัน และมีแสงแดดสูงสุดเทียบเท่ากันเพียง 3 ชั่วโมงต่อวันในช่วงฤดูที่ย่ำแย่ในท้องถิ่น กำลังไฟฟ้าของบอร์ดตามทฤษฎีจะอยู่ที่ประมาณ 60 ۞ 3 ۞ 0.75 ۞ 27W หากประเมินโดยอิงตามประสิทธิภาพการชาร์จที่ครอบคลุมที่ 75% งานจริงยังเหลือส่วนต่างสำหรับการชาร์จแบบพักฟื้น ฝุ่น การวางแนว และฤดูกาลหลังฝนตกอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงมักไม่ได้กำหนดค่าไว้ที่ขั้นต่ำทางทฤษฎี

ควรเข้าใจการกำหนดค่าทั่วไปของ NiuBoL อย่างไร

แผงโซลาร์เซลล์ 60W + แบตเตอรี่ 30Ah, 100W + 40/60Ah และการผสมผสานกำลังและความจุที่มากขึ้นสามารถดูได้ในระบบตรวจสอบสภาพอากาศและสิ่งแวดล้อมจริงของ NiuBoL 60W + 30Ah เป็นหนึ่งในการกำหนดค่าสถานีตรวจอากาศพลังงานต่ำทั่วไป เคสสถานีตรวจอากาศแบบโมดูลาร์ล่าสุดบนเว็บไซต์อย่างเป็นทางการใช้แผง 60W ตัวควบคุม และแบตเตอรี่ลิเธียม 30Ah โครงสร้างที่ใหญ่ขึ้น เช่น 200W/120Ah เหมาะสำหรับโหลดที่สูงกว่าหรือเป้าหมายความทนทานที่ไม่มีแสงแดดยาวนานกว่า

ชุดค่าผสมเหล่านี้สามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางวิศวกรรมเท่านั้น สิ่งที่ส่งผลต่อความทนทานอย่างแท้จริงคือการใช้พลังงานโดยเฉลี่ยของเครื่องจักรทั้งหมด ความถี่ในการอัพโหลดข้อมูล แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่ อุณหภูมิของแบตเตอรี่ และระดับความเสื่อมสภาพ สำหรับ 60W/30Ah เท่ากัน อายุการใช้งานแบตเตอรี่จริงอาจแตกต่างกันอย่างมากในระบบที่อัปโหลดหนึ่งครั้งต่อชั่วโมงและเชื่อมต่ออย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1 นาที

เหตุใดแผงโซลาร์เซลล์ do 18V บางครั้งจึงวัดได้เพียง 6–7V

"18V "มักจะระบุแรงดันไฟฟ้าทำงานที่กำหนดหรือระดับการจับคู่ระบบภายใต้สภาวะการทดสอบเฉพาะ และไม่ได้หมายถึงเอาต์พุตที่เสถียรที่ 18.00 V ในเวลาใดๆ สภาพอากาศที่มีเมฆมาก การบดบัง จุดการวัดที่ผิดพลาด สภาพโหลด การสัมผัสที่ไม่ดี หรือวิธีการทำงานของตัวควบคุมอาจทำให้การอ่านมัลติมิเตอร์เปลี่ยนแปลงไป

หากแรงดันไฟฟ้าที่ปลายแผ่นด้านล่างของจุดตรวจวัดที่ถูกต้องยังคงต่ำกว่าค่าการออกแบบอย่างมากเป็นเวลานานในวันที่มีแสงแดดสดใส โดยไม่มีการบดบัง ให้ตรวจสอบขั้ว ขั้วต่อ สายเคเบิล และตัวแผงโซลาร์เซลล์ ความเสียหายของแผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถตัดสินได้จากการวัดในสภาพแสงน้อยเพียงครั้งเดียว

ทำไมต้องใช้แบตเตอรี่ 12V't เสมอ 12.00 V

12V คือแรงดันไฟฟ้าปกติของระบบแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจริงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเคมีของแบตเตอรี่ สถานะการชาร์จ กระแสไฟชาร์จและคายประจุ และอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ พัก และโหลดแตกต่างกัน ดังนั้นจึงต้องพิจารณาแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ 11.7V, 12.2V, 12.4V หรือสูงกว่าร่วมกับประเภทแบตเตอรี่และสถานะการทำงาน

สี่สิ่งที่มักเพิกเฉยเมื่อเลือกสถานที่จริง

• ความถี่ในการสื่อสาร: การใช้พลังงานของ 4G ออนไลน์อย่างต่อเนื่องและรายงานเป็นประจำที่ความถี่ต่ำจะแตกต่างกันอย่างมาก
• ภาระความร้อน: การให้ความร้อนแบบฝนตก การให้ความร้อนแบบป้องกันการควบแน่น ฯลฯ อาจสูงกว่าการใช้พลังงานของเซนเซอร์ทั่วไปมาก
• แรงลมในการติดตั้ง: ยิ่งแผงโซลาร์เซลล์มีขนาดใหญ่ แรงลมบนเสาและขายึดก็จะยิ่งสูงขึ้น
• การบำรุงรักษาและการขนส่งแบตเตอรี่: แบตเตอรี่ประเภทต่างๆ มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการขนส่งทางอากาศ การแช่แข็งด้วยความเย็น และการเปลี่ยนนอกสถานที่

การกำหนดค่าพลังงานแสงอาทิตย์ของ NiuBoL ทำงานอย่างไร

สถานีตรวจอากาศอัตโนมัติ NiuBoL และสถานีตรวจสอบสภาพแวดล้อมอัจฉริยะสามารถใช้ระบบจ่ายไฟนอกกริดซึ่งประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ ตัวควบคุมการชาร์จ และแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ สำหรับการกำหนดค่าโครงการ สามารถคำนวณใหม่ได้ตามจำนวนเซ็นเซอร์ ระยะเวลาการรับ วิธีการสื่อสาร และความทนทานต่อฝนเป้าหมาย

ระบบที่เกี่ยวข้องสามารถอ้างอิงถึงสถานีตรวจอากาศอัตโนมัติทางการเกษตร NiuBoL และโซลูชันสถานีตรวจอากาศอัตโนมัติ NiuBoL

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: แผงโซลาร์เซลล์ 60W พร้อมแบตเตอรี่ 30Ah สามารถใช้งานได้กี่วัน

A1: ไม่มีคำตอบที่ตายตัวสำหรับการขนถ่าย สถานีตรวจอากาศพลังงานต่ำ NiuBoL บางสถานีมักกำหนดค่าไว้ที่ 60W/30Ah และระยะเวลาฝนตกจริงขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานโดยรวม ความถี่ในการอัปโหลด อุณหภูมิ สถานะแบตเตอรี่ และแสงแดดในท้องถิ่น

คำถามที่ 2: แผงโซลาร์เซลล์ที่ใหญ่กว่าดีกว่าไหม

A2: ไม่ กำลังที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความสามารถในการชาร์จ แต่ยังเพิ่มต้นทุน น้ำหนัก โหลดลม และข้อกำหนดด้านโครงสร้างการติดตั้ง และควรจับคู่กับแบตเตอรี่ ตัวควบคุม และโหลดจริง

คำถามที่ 3: ควรเลือก MPPT เมื่อใด

A3: MPPT มักจะเหมาะสมกว่าเมื่อความจุของระบบมีขนาดใหญ่ แสงแดดเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ แรงดันไฟฟ้าของบอร์ดสูงกว่าระบบแบตเตอรี่ หรือเมื่อคุณต้องการปรับปรุงการใช้พลังงานภายใต้แสงแดดที่จำกัด

คำถามที่ 4: จะเลือกระหว่างแบตเตอรี่ลิเธียมกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด/คอลลอยด์ได้อย่างไร

A4: ควรเปรียบเทียบน้ำหนัก อายุการใช้งาน ความลึกของการทิ้ง ประสิทธิภาพการแช่แข็ง ข้อจำกัดในการขนส่ง เงื่อนไขการบำรุงรักษา และต้นทุน ไม่มีแบตเตอรี่ชนิดใดที่เหมาะกับโครงการกลางแจ้งทั้งหมด

คำถามที่ 5: มาตรวัดปริมาณน้ำฝนแบบอุ่นยังสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กธรรมดาได้หรือไม่?

A5: จำเป็นต้องมีการคำนวณใหม่ การใช้พลังงานเครื่องทำความร้อนมักจะสูงกว่าเซ็นเซอร์ทั่วไปมาก และอาจต้องเพิ่มขึ้นอย่างมากในความจุของแผงโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ หรือแม้แต่แหล่งจ่ายไฟหลักหรือไฮบริด