如何在沒有電網供電的區域建立一個太陽能塔來作為替代供電方案?要滿足使用要求的基礎是:太陽能發電量必須大於設備功耗你必須保證從太陽獲取的能量高於你要使用的能量。
步驟 1 – 您要使用多大的功率?要計算出你的功率需求,你需要核查你的塔架上所有無線電或者設備。每一個設備都有一個額定功率,通常額定功率可以通過搜索設備型號和瓦數來獲取。如果你無法通過Google或者百度搜索到你的設備功率,你也可以用一個萬用表或者你手上其他好用的數顯功率計來測量。數顯功率計如下圖所示,背部有插頭可以直接插到插座上,正面有插孔和數字顯示屏,可以用這樣的功率計來直接測量插入設備的功率。另一種計算設備所用功率的辦法是查看電源適配器或者變壓器。下圖變壓器標籤顯示輸出為12 V,800 mA電流。為了將電壓和電流轉換為瓦數,我們需要將兩者相乘。12 V x 0.8 A = 9.6 W。 - 這個變壓器可以給功耗在9.6W以下的設備供電。設備實際上可能用不了9.6 W,所以你需要用一個萬用表或者功率計來得到一個更精確的數值。特別注意:你總是應該尋找使用12 V的設備。如果你的設備不能在12 V的電源下工作,你就要用一個12 Vdc 到 x Vdc的電壓轉化器,這樣在轉換時會損失一部分能量。上述參考設備可以直接連接到12 V的電池供電,這樣它們都適合於太陽能供電。另一個需要特別注意的是你應該使用直流(DC)設備。如果設備的變壓器顯示是交流(AC)輸出,那麼設備額外的供電需要成本更高,並且DC到AC的轉換會損失能量。一旦你計算出了你的設備的瓦數,將它們相加。如果你有一個PowerStation2 以及一個 Bullet2HP,,那麼每小時需要14.5W。要計算出每天的用電量,將每小時的瓦數乘以24。對於我們舉例子的PS2 和 B2HP,每天使用348 Wh。
步驟 2 – 電池組電池組用於存儲獲取的太陽能來在晚上或者陰雨天為設備供電。你應該使用深循環的電池組,確保能保證設備在連續幾天沒有陽光的情況下的供電。對於大部分地區,在沒有陽光的情況下保證設備4到5天的供電就很好了。什麼是深循環電池?深循環電池是一種特殊類型的大容量電池,可以頻繁的被放電到電池容量的50%。這種電池大小跟汽車電池類似,但內部化學物質不同。汽車電池被設計為僅放電容量的一小部分,然後立即再次充電。對汽車電池放電會導致電池很糟糕的記憶效應並且如果電池沒有再次充電的話這種記憶效應會繼續惡化。20次的深度放電可能會直接損壞汽車電池並且電池再也無法完全充電。然而深循環電池可以處理幾百次的深度放電,並且在沒有再次充電時也可以維持更長時間。雖然深循環電池具有更強的放電能力,也不應該將電池放電到電量小於其容量的50%。但是深循環電池在沒有充電的情況下仍然可以在幾天甚至有時候幾周以後還像新的一樣。深循環電池會在側面有一個電池等級標識。標識上會指定一個電壓值,通常是6或者12,以及一個安時數(Ah)標識。更貴的電池其安時數也更高,因此電池容量也就更高。推薦你採購12 V的電池因為你的太陽能電池板最可能是12 V的。如果你需要採購6 V的電池,可以通過特定的方式(串聯)將它們用線纜連接起來將電壓增加到12 V。你可以採購更多的電池來增加容量。參見下圖。接線方法如下圖有兩種方法可以將電池連接起來。如果你喜歡也可以同時使用兩種方法。並聯:這意味著電池的安時(Ah)容量是相加的。串聯:這意味著電池的電壓是相加的那麼你需要多大的電池組呢?你需要的電池組應該能夠在一定天數沒有陽光的情況下保證塔架上設備正常供電,並且放電仍然不會超過50%。要計算出電池組容量,我們用每天的功耗,乘以天數,然後乘以2來確保50%的放電限制。在上面的一個PS2和一個B2HP的例子中,我們需要確保4天的供電,每天348 Wh乘以2。這意味著我們的電池組容量需要2784 Wh。為了將瓦時數(Wh)轉換為安時(Ah),我們需要除以電池標稱電壓(12 V),那麼 2784 / 12 = 232 Ah。我們直接將這個值規整為240 Ah。要達到240 Ah,我們需要:2 x 6 V 240Ah 串聯2 x 6 V 120Ah 串聯,然後並聯到另一組2 x 6 V 120Ah 串聯的電池組2 x 12 V 120Ah 電池並聯電池類型富液式 / 溼式電池組:這是一種老式的常見深循環電池。電池需要維護,例如需要注水。水分會在充電過程中損失到空氣中。Gel 或者 AGM:這是一種密封的免維護電池。電池沒有氣體損失因為電池殼體已經密封並且需要特殊的太陽能控制器確保氣體導致的壓力不會損壞電池。Gel或者AGM蓄電池能夠輸送更多的能量,並且速度更快,因此對於啟動引擎或者在船上使用非常理想。這種電池對於我們的塔架上的WISP無線電也能很好的工作
步驟 3 – 你需要多大的電池板?這取決於你所在地區的年平均日照時間。日射量是應該使用的正確測量參數。日射量是一個用來度量在給定的時間和區域內太陽輻射能量的數值。它比日照時間更準確因為它考慮了太陽照射的角度以及其他環境參數。如果你使用的負載小於20 W,可以簡單的使用日照時間。在我們的示例中,冬季的幾個月裡的日平均日照時間有4個小時。你可以從你當地的氣象部門查詢你所在區域的日照時間。太陽能電池板需要能夠捕捉到足夠的太陽能來滿足你白天運行設備的需求,同時還要對你的電池組進行充電確保在陰雨天也能夠正常供電。在冬天太陽能電池板也要達到這個要求。所以如果例子中有4個小時的晴天來捕獲24小時所需的能量(348 Wh),那麼最低需要一個87 W的太陽能電池板。(348 / 4 = 87 W)現在我們需要對陰雨天以後的充電過程加一個係數。如果連續降雨4天,第五天是晴天。那麼第五天需要捕獲的的能量在這個例子中就是1740 Wh(384 x 5 = 1,740 Wh)。我們同時還需要在下次雨天之前快速的捕獲這些能量。所以要在4小時的日照內捕獲1,740 Wh能量,需要一個435 W的電池板。如果我們願意,也可以設定在兩天將電池充滿,那就需要在8小時內捕獲6天所需的能量– 也就是288 W的電池板就能夠做到。如果你決定設置一個更長時間的充電過程,你可以在太陽能電池板上節省一些成本,但如果碰到只有一個晴天又是陰雨天就需要花費更多的成本來增加電池容量。還有一種可能就是如果冬季的平均日照時間是4個小時,也就是白天半天是陰雨天,而另外半天是晴天。這意味著在晴天的日子裡,實際上有8個小時可以捕獲所需的能量而不是上面假設的4小時。最好是選擇更大的電池板來確保一旦出現連續陰雨天不必依賴平均日照時間。太陽能電池板的類型多晶:製造成本更低,但不如單晶矽效率高。同樣的瓦數電池板通常更大。單晶矽:製造成本更高但效率比多晶板高並且能夠在每平方米的電池板上捕獲更多的能量。陰天:有些電池板在雲層比較薄的陰天(白色雲彩)仍然能夠捕獲太陽能,並且有時候能夠達到面板標稱值的40%。你可以在陰天通過萬用表來測量電池板的輸出來檢查電池板的性能。接下來我們來看看將這一切連接到一起的裝置。
步驟 4 – 太陽能控制器太陽能控制器可以執行6個主要任務:在夜間阻止能量從電池返回到電池板而損失掉在電池充滿時斷開電池與電池板之間的連接,防止過充顯示電池組的充電狀態在電池電量過低時斷開電池與負載之間的連接,防止過度放電。計算電池板產生的電量以及設備消耗的電量通過特定的充電方式降低維護電池所需的工作量老的太陽能控制器曾被稱為太陽能調節器。這是因為它們阻止電池過充並且僅使用一個繼電器和電壓表來檢查什麼時候斷開或重連電池板。你需要確保你的太陽能控制器會顯示電池組的充電狀態。這可以在塔架上的設備停止工作並且你的客戶要求馬上修復故障時幫助診斷問題。確定太陽能控制器的大小你的電池板有一個最大輸出電流的安培數。如果你將電池板並聯,你需要將每個電池板的最大輸出電流相加– 你所需的太陽能控制器要至少能夠處理這麼大的電流並留有足夠的餘量。採購一個能夠處理2被最大電流的控制器是非常明智的,這樣一旦將來你需要增加更多無線電或者電池板時就能用到。另外還要檢查你使用的是Gel還是溼式電池並且你的控制器或者調節器能夠與你的電池配套工作。這在你使用AGM後者Gel電池時尤其重要。控制器需要設置為特定的充電方式以確保不會導緻密封電池內部氣壓不會過高。溼式電池需要通風因為電池不是完全密封的,充電過程中有氣體逸出。負載輸出太陽能控制器的一個重要特性是負載輸出。這裡是你連接你的設備的地方。但你必須小心這個功能。一些控制器假設它將會自動控制路燈並在傍晚切換負載輸出然後在白天斷開負載。對於我們24小時運行無線電,你需要在採購前確保負載輸出可以在所有時間開啟並且不會被任何自動功能關閉。有一些像上面右側圖片所示的Steca這樣的控制器允許你通過按鈕來切換負載的開關,或者使用菜單來啟用自動功能,在晚上某個時間打開,在早晨某個時間關閉。重要的是它確實允許手動切換開關模式。
步驟 5 – 安裝太陽能面板安裝電池板時,你需要確保你的電池板表面在冬季垂直於太陽光線。在冬天,與夏天相比太陽會在一個更低的角度。因為夏天的日照時間更長,我們不用太擔心電池板因為按照冬天的角度安裝而效率不足。因此你應該將你的太陽能電池板按照冬天效率最高的方式安裝。這裡有一個網站連結,進一步揭示了如何安裝你的太陽能電池板以及計算角度。網站給出的是太陽能熱水器的安裝實例,但安裝角度跟太陽能電池板是一樣的。太陽能直射角度指南。
步驟 6 – 安裝所有設備
步驟 7 – 最糟糕的事情發生了– 電池組沒電了那麼當你發現下雨時間太長你的電池組已經沒電了時你該怎麼辦呢?理想情況下你應該有:一個可攜式的約300 W帶有12Vdc和主要的交流輸出的發電機,要確保12 V的輸出電流小於你的太陽能控制器的極限。有一些備用電池組可以切換到你的塔架設備,保證2天的運行。第一步是要檢查太陽能控制器。一些帶有LCD屏幕的控制器會顯示錯誤代碼幫助你診斷故障。如果只是下雨時間太長,要防止再次發生電池沒電,你應該增加另一個太陽能電池板並擴展你的電池組的容量。你可以斷開你的太陽能電池板的連接,然後將控制器的電池板輸入端連接到電動機的12 V輸出,並對電池組進行安全充電使塔架設備再次運行。要想快速充電,你應該斷開電池組到控制器的連接,直接連接到發電機的12 V輸出上。另一種方法是在電池組上直接並聯一些已經完全充滿電的電池– 這樣可以對設備供電同時稍微對原來的電池組稍微進行充電。不管你用什麼方法讓塔架再次運行,事實是你必須找出導致問題的原因,儘快修復故障並對塔架再次供電否則會有丟失客戶的風險。在降雨若干天之後,因為你的電池組不夠大,無法適應當地的天氣,客戶就無法上網了,客戶體驗肯定是不好的。