Sončna energija za telekomunikacijske stolpe: praktični vodnik za načrtovanje in naložbe

Sončna energija za telekomunikacijske stolpe lahko skrajša čas delovanja generatorja in izboljša energetsko neodvisnost, vendar paneli sami po sebi ne zagotavljajo zanesljivega telekomunikacijskega napajalnega sistema. Zasnova se mora ujemati z izmerjeno obremenitvijo lokacije, sončnimi viri v najslabši sezoni, ciljno avtonomijo, oknom enosmerne napetosti, omejitvami baterije in zahtevami po obnovi. Na mnogih lokacijah je najboljša rešitev upravljani hibridni sistem in ne lokacija brez generatorja.

Pri prvem pregledu lokacije ločim, kaj je mogoče izračunati, od tega, kaj je še treba izmeriti. Dnevno energijo in začasno velikost PV-ja je mogoče preveriti že zgodaj. Za tok baterije, toplotno obnašanje, obnovitev pri nizki sončni svetlobi in končno zasnovo zaščite so še vedno potrebni podatki o lokaciji in krivulje izdelka. Ta razlika preprečuje, da bi se zgodnja ocena neopazno spremenila v specifikacijo nakupa.

Zakaj se telekomunikacijska sončna energija razlikuje od navadne komercialne fotonapetostne energije

Komercialna streha običajno uporablja omrežje kot energetski blažilec. Bazna postaja, ki ni priključena na omrežje, nima tega razkošja. Če načrtovani sončni mesec dostavi manj energije, kot je bilo pričakovano, se stanje napolnjenosti baterije iz dneva v dan zmanjšuje, dokler se obremenitev ne odklopi ali se ne vklopi rezervni vir.

Tudi telekomunikacijske obremenitve imajo svojo obliko. Radijska lokacija ima lahko stalno osnovno povpraševanje, nihanja, povezana s prometom, kratke konice moči in hladilno obremenitev, ki sledi temperaturi okolice. Mikrovalovne povezave, ovire, nadzor, kontrola dostopa in grelniki omaric dodajajo manjše obremenitve, ki jih je enostavno spregledati. Prihodnji dodatki radijskih naprav so lahko pomembnejši od nekaj odstotnih točk učinkovitosti pretvorbe.

Potem je tu še enosmerni vmesnik. Številni telekomunikacijski sistemi delujejo na nominalnem -48 V enosmernem vodilu. Kjer arhitektura to dopušča, lahko fotonapetostni sistemi polnijo baterijo in napajajo enosmerne obremenitve prek MPPT krmilnika in sistema enosmernega napajanja brez nepotrebne pretvorbe enosmernega toka v izmenični tok v enosmerni tok. Za izmenične obremenitve je še vedno potreben razsmernik, vendar ga ne smemo dodajati iz navade.

Pred dimenzioniranjem komponent izberite operacijsko arhitekturo

Klasifikacija lokacije je na prvem mestu. Kakovost omrežja, dostop do goriva, razpoložljiva zemljišča, sončni viri in posledice izpadov določajo, katera arhitektura si zasluži podrobno modeliranje.

Čisto sončna konfiguracija je lahko v preglednici videti privlačna, ker odvzame gorivo. Vendar je skromen rezervni generator lahko cenejši od namestitve zadostne zmogljivosti sončne energije in baterij za pokrivanje redkega večdnevnega vremenskega dogodka. Nasprotno pa lahko prevelik generator, ki dlje časa deluje z nizko porabo goriva, zapravlja gorivo in ima težave z vzdrževanjem, ki se jim je mogoče izogniti. Ne priporočam odstranitve zadnjega rezervnega vira, dokler urni model ne preživi primerov nizke sončne energije in upravljavec ne sprejme preostale nevarnosti izpada.

Začnite z izmerjeno obremenitvijo in vremenskimi vplivi v projektnem obdobju

Zberite vsaj koordinate lokacije, urno ali 15-minutno obremenitev, konično porabo, vmesnike enosmernega in izmeničnega toka, zgodovino izpadov, zapise generatorja, temperaturo omarice, razpoložljivo površino PV in načrtovano širitev omrežja. Še posebej razkrivajo trije zapisi: sled obremenitve, ure delovanja generatorja in zgodovina dobavljenega goriva. Kadar pripovedujejo različne zgodbe, obravnavajte osnovno energetsko vrednost kot začasno in preden dimenzionirate opremo, ugotovite, zakaj.

Če podatki o intervalih niso na voljo, namesto da vsako nazivno vrednost pomnožite s 24 urami, sestavite urnik po podsistemih. Vsako oceno označite kot izmerjeno, izračunano ali predpostavljeno. Ta majhna disciplina močno olajša naslednji pregled.

Dnevna energija se uporablja za oceno kapacitete fotonapetostnih sistemov in baterij. Najvišja moč se preverja ločeno, ker določa nazivne vrednosti krmilnika, usmernika, razsmernika, kabla, zbiralke in zaščite. Oboje je pomembno: lokacija z nizkim dnevnim povprečjem lahko še vedno proizvede visok kratkotrajni tok.

Izračun presejanja PV

E_source je energija, ki jo je treba dovajati na izbrani meji sistema. PSH_design je vrednost najvišjega števila sončnih ur za ustrezni mesec z nizko stopnjo sončnega obsevanja, ne zgolj letno povprečje. K_PV upošteva izgube na strani PV, kot so temperatura, umazanija, neusklajenost, ožičenje, delovanje MPPT in senčenje.

Meje izgub naj bodo vidne. Izgube v usmerniku in distribuciji spadajo v napajalno pot navzdol; temperatura modulov in umazanija spadata na stran fotonapetostne naprave. Če sta oboje skrita znotraj enega nejasnega "varnostnega faktorja", se lahko štejeta dvakrat ali pa ju v celoti spregledamo.

Izračun presejanja baterije

E_autonomy je energija obremenitve, potrebna, ko izbrani viri niso na voljo. DoD je dovoljena globina izpusta, η_path je učinkovitost od baterije do obremenitve, F_EOL je ohranjena zmogljivost, potrebna ob koncu življenjske dobe, in F_temp predstavlja uporabno zmogljivost pri projektni temperaturi. Faktorja ne uporabljajte ponovno, če je že vključen v deklarirano uporabno energijo izdelka.

Primer obdelanega presejanja

Predstavljajmo si hipotetično oddaljeno lokacijo s povprečno močjo 1.5 kW. Njena dobavljena obremenitev je 36 kWh na dan. Predpostavimo, da je izkoristek nižje v cevovodu 88 % in da je načrtovani odstopanje 10 %; ciljna poraba energije na strani vira je nato približno 45 kWh na dan. S 4.0 načrtovanimi urami največje sončne svetlobe in faktorjem zmanjšanja moči PV elektrarne 0.78 ima začetna zmogljivost približno 14.4 kWp.

Predpostavimo, da mora baterija nositi obremenitev 1.5 kW 12 ur. To pomeni 18 kWh. Pri 80 % dovoljene globine praznjenja, 94 % izkoristku poti in 80 % zadržanju na koncu življenjske dobe je začetna zahteva na nazivni ploščici približno 29.9 kWh pred zaokroževanjem modulov in korekcijo temperature. Zahtevana 24-urna avtonomija bi to številko približno podvojila.

Te številke niso citat. Opisujejo en niz predpostavk, ki so vse vidne v tabeli. Končna zasnova mora simulirati urno stanje napolnjenosti baterije, zaporedne dni s slabim vremenom, temperaturo, rast obremenitve in izpade virov. Prav tako mora zaokrožiti na združljive baterijske module in preveriti tok pri minimalni obratovalni napetosti.

Okrevanje je ček, ki ga ljudje pozabijo

Po izpadu ali dogodku nizkega sonca se telekomunikacijska obremenitev nadaljuje, medtem ko se baterija polni. V tem primeru je za obnovitev 18 kWh v šestih urah pri 92-odstotni učinkovitosti polnilne poti potrebnih približno 3.3 kW za polnjenje. Če dodamo še nadaljnjo obremenitev lokacije z močjo 1.5 kW, mora razpoložljivi vir zagotoviti vsaj 4.8 kW pred drugimi izgubami in rezervnim prostorom.

Baterija je torej lahko dovolj velika za avtonomijo, vendar ima premalo zmogljivosti fotonapetostnega sistema ali usmernika, da bi si jo opomogla pred naslednjim dogodkom. Simulacija stanja napolnjenosti bi morala pokazati tako najnižjo rezervo kot čas, potreben za njeno obnovitev.

Odločitve o komponentah, ki vplivajo na zanesljivost na terenu

Postavitev in struktura PV

Montaža modulov neposredno na stolp lahko prihrani prostor na tleh, vendar višina stolpa ne izboljša samodejno proizvodnje sončne energije. Antene, jeklene konstrukcije, kabli in bližnje rastlinje lahko mečejo kompleksne sence. Dodatna vetrovna površina, strukturna obremenitev, težko čiščenje in dostop za delo na višini lahko odtehtajo prihranek prostora. Če tehnik ne more varno očistiti ali zamenjati modula, njegov teoretični izkoristek ni zelo uporaben. Talne panele je pogosto lažje orientirati, pregledati in razširiti, če ima kompleks varno, nezasenčeno zemljišče.

Preverite veter, sneg, korozijo, stanje tal ali temeljev in napetost nizkih temperatur. Nadzor vegetacije spada v načrt vzdrževanja; vrsto panelov, ki je ob zagonu čista, lahko leto kasneje zasenčite.

Baterija in BMS

Litijev železov fosfat se zaradi svoje življenjske dobe in toplotnih lastnosti pogosto uporablja za shranjevanje energije v telekomunikacijah, vendar kemija ne zagotavlja dobrega sistema. Preglejte uporabno energijo, neprekinjeni in konični tok, omejitve polnjenja pri nizkih temperaturah, zmanjšanje nazivne moči pri visokih temperaturah, zaščito sistema za upravljanje stavb (BMS), uravnoteženje celic ali modulov, rezervno komunikacijo in garancijske pogoje.

Vzporedne baterije morajo imeti validirano strategijo delitve toka, združljivo vdelano programsko opremo in zaščito posameznih vej. Pred priključitvijo je treba nadzorovati razlike v stanju napolnjenosti, da se prepreči vdorni ali krožni tok.

Pot enosmernega napajanja in hibridni krmilnik

Krmilnik odloča, kdaj fotovoltaika oskrbuje obremenitev, polni baterijo, zažene generator ali uporablja omrežje. Njegove prioritete bi morale odražati servisno politiko in ne generičnih tovarniških privzetih nastavitev. Kritično rezervo je morda treba zaščititi pred rutinskimi cikli varčevanja z gorivom. Prav tako bi morali pragovi zagona in zaustavitve generatorja preprečevati hitro menjavanje ciklov in omogočati učinkovito polnjenje.

Preverite celotno območje napetosti baterije glede na nazivno telekomunikacijsko obremenitev -48 V, nastavitvene vrednosti usmernika in nizkonapetostni odklop. Za mešane lokacije z izmeničnim in enosmernim tokom preslikajte vsako stopnjo pretvorbe in njeno učinkovitost.

Kabinet in varstvo okolja

Zunanje ohišje potrebuje več kot le standardno stopnjo zaščite IP. Dolgoročno zanesljivost lahko vplivajo sončna svetloba, kondenzacija, sol, prah, žuželke, kabelske uvodnice, drenaža in notranja toplota. Temperaturni senzorji bi morali predstavljati baterijske module in vroče komponente, ne le zrak v bližini dovoda.

Ogrevanje, prezračevanje in hlajenje porabljajo energijo, zato jih vključite v model obremenitve. Na vročih lokacijah lahko omarica, ki varuje življenjsko dobo baterije, poveča tudi dnevno potrebo po energiji. Na hladnih lokacijah je morda potrebno nadzorovano ogrevanje, preden je dovoljeno polnjenje.

Spremljanje, ki vodi k ukrepanju

Koristni oddaljeni podatki vključujejo energijo vira, obremenitev lokacije, stanje napolnjenosti baterije, razpon celic ali modulov, temperaturo, zagone generatorja, raven goriva, dogodke zaščite in stanje komunikacije. Nadzorna plošča, ki prikazuje 100-odstotno stanje napolnjenosti, ni dokaz, da lahko baterija zagotovi nazivno energijo. Prepričljivejši so testi zmogljivosti, zgodovina dogodkov in podatki o trendih. Pred predajo nastavite lastništvo alarmov in odzivne čase ter poskrbite, da lokalni krmilnik ohrani varno delovanje, ko povezava z oblakom ali povratno povezavo ni na voljo.

Za dodatno gradivo za načrtovanje projektov, osredotočeno posebej na telekomunikacijske lokacije, se lahko kupci in inženirske ekipe pri pripravi vprašanj o lokaciji posvetujejo s temi viri o sončnih telekomunikacijskih energetskih sistemih kot sekundarno referenco.

Primerjajte skupne stroške življenjskega cikla, ne le panelov v primerjavi z dizelskim gorivom

Sončna svetloba nima računa za gorivo, vendar ima solarni telekomunikacijski sistem še vedno kapitalske, servisne in nadomestne stroške. Za primerjave dizelskega goriva uporabite ceno dobavljenega goriva na stolpu, ne nacionalne cene na črpalki. Stanje cest, razdalja, varnost in velikost vsake dobave lahko znatno spremenijo številko. Poštena primerjava je diskontirani strošek zagotavljanja zahtevane razpoložljivosti v obdobju projekta.

Zaženite vsaj tri primere: trenutni obratovalni model, hibridno solarno zasnovo in zasnovo z več obnovljivimi viri energije. Preizkusite ceno goriva, leto zamenjave baterij, rast prometa, donos sončne energije in predpostavke o financiranju. Predpostavke raje prikažem poleg rezultata; ena sama številka donosnosti prikrije preveč.

Operacije, varnost in vidiki skupnosti

Daljinsko spremljanje zmanjša nepotrebna potovanja, vendar ne odpravlja fizičnega vzdrževanja. Pri zagonu je treba preveriti polarnost, zaščito, navor, kartiranje alarmov, stanja krmilnika, zagon generatorja, obnovitev baterije in dejanski pretok energije. Nato namesto čakanja na alarm nizke napetosti spremljajte trend podatkov. Prvih nekaj tednov je vredno pozorno spremljati, saj razkrijejo napačne nastavitvene vrednosti, nepričakovano senčenje in obremenitve, ki v pregledu niso bile vključene.

Kraja in nedovoljeno vdiranje si zaslužita pozornost pri načrtovanju. Plošče, baterije, gorivo in baker lahko privabijo krajo. Ograje, zaznavanje nedovoljenih vdorov, skrite pritrdilne elemente, označevanje sredstev, nadzorovan dostop in smiselna postavitev opreme je treba upoštevati skupaj. Varnostni ukrepi morajo še vedno omogočati varno vzdrževanje in izolacijo v nujnih primerih.

Telekomunikacijski energetski projekt zaseda tudi zemljišča in spreminja lokalne vzorce dela. Zgodnji pogovori z lastniki zemljišč in skupnostmi lahko rešijo pomisleke glede dostopa, vegetacije, bleščanja, hrupa in varnosti. Kjer je to izvedljivo, usposobite lokalne tehnike in opredelite lokalno podporo za rezervne dele. Projekt, ki zmanjša dobavo dizelskega goriva, vendar ne pusti vzdrževalnega sistema, je rešil le polovico problema.

Ko solarni telekomunikacijski sistem morda ni prava prva poteza

Sončna energija ni samodejno najboljša naložba pri vsakem stolpu. Ponovno premislite o arhitekturi, kadar ima lokacija močno senčenje skozi vse leto, ni varnega prostora, kratko preostalo najemno dobo, negotovo rast obremenitve ali zelo zanesljivo nizkocenovno omrežje z majhno izpostavljenostjo izpadom. V ekstremno nizkih sončnih obdobjih so lahko generator, razširitev omrežja ali hibrid vetrne in sončne elektrarne bolj racionalni kot zelo velike rezerve fotovoltaike in baterij.

Včasih bi morala biti prva naložba učinkovitost: popravilo hladilnih krmilnikov, odstranitev zastarele opreme, odprava izgub enosmernega toka ali konsolidacija obremenitev. Vsakih neprekinjenih 100 W odvzete moči prihrani 2.4 kWh na dan in zmanjša tako potrebe po fotonapetostnih sistemih kot baterijah.

Vprašanja, ki jih je treba zastaviti v zahtevku za ponudbo za sončno telekomunikacijo

• Kateri izmerjeni profil obremenitve, konična moč in primer prihodnje rasti so bili uporabljeni?
• Kateri nabor podatkov o sončni svetlobi, mesec načrtovanja in vremenska leta podpirajo velikost PV?
• Katere izgube in marže so vključene in kje so njihove meje?
• Koliko energije baterije doseže obremenitev na začetku in koncu življenjske dobe?
• Kaj se zgodi med zaporednimi dnevi s slabim soncem?
• Koliko časa traja okrevanje, medtem ko obratovalna obremenitev še vedno deluje?
• Katere obremenitve ostanejo na enosmernem toku in kje je potrebna pretvorba izmeničnega toka?
• Kako se ravna z zagonom, zaustavitvijo, obremenitvijo in okvaro generatorja?
• Kakšne so temperaturne in tokovne omejitve baterije?
• Kako so obravnavani senčenje, veter, korozija, prah, kondenzacija in kraje?
• Kateri alarmi so na voljo lokalno in oddaljeno ter kdo se nanje odzove?
• Kateri tovarniški in gradbeni sprejemni testi dokazujejo vsak način delovanja?
• Kateri rezervni deli, podpora za vdelano programsko opremo in terenske storitve so na voljo?
• Kdo je odgovoren za zamenjavo baterij, prevoz in ravnanje z njimi ob koncu njihove življenjske dobe?

Kako Huijue pristopa k energiji telekomunikacijskih lokacij

Huijue razvija integrirane telekomunikacijske rešitve za napajanje, ki združujejo oskrbo, distribucijo, varnostno kopiranje, zaščito in spremljanje glede na obratovalne zahteve lokacije. Glede na projekt lahko arhitektura vključuje fotonapetostno proizvodnjo, MPPT krmiljenje, shranjevanje v litijevih baterijah, nazivno napajanje -48 V DC, vhod iz omrežja ali generatorja, nadzor okolja in daljinsko upravljanje energije.

Predlog se mora začeti z dokazi, ne z vnaprej določeno velikostjo omarice. Koristni vhodni podatki so koordinate, profil obremenitve, ciljna avtonomija, napetostno okno, zgodovina omrežja in generatorja, podnebne omejitve, razpoložljiva sončna površina, komunikacijski protokol in pričakovana širitev. Na podlagi tega lahko inženirska ekipa primerja arhitekture in ugotovi, katere predpostavke je treba potrditi na terenu.

Pogosta vprašanja

Ali lahko telekomunikacijski stolp deluje izključno na sončno energijo?

Da, kjer so sončni vir, nezasenčeno območje, zmogljivost shranjevanja in obremenitev združljivi. Model časovnih vrst bi moral še vedno preizkusiti sezono z nizko sončno energijo in potrebno obnovitev. Kritična mesta lahko ohranijo generator ali drug rezervni vir za redke dogodke.

Koliko sončnih panelov potrebuje bazni stolp?

Samo na podlagi vrste stolpa ni zanesljivega odgovora. Število panelov je odvisno od dnevne obremenitve, nazivne vrednosti panelov, sončne svetlobe v načrtovanem mesecu, temperature, senčenja, sistemskih izgub, orientacije in rastne rezerve. Začnite s kWh na dan, ne s splošnim pravilom za panel na stolp.

Ali telekomunikacijska lokacija na sončno energijo vedno potrebuje razsmernik?

Ne. Številne telekomunikacijske obremenitve uporabljajo nazivno -48 V enosmernega toka in jih je mogoče napajati prek ustrezne enosmerne arhitekture. Za obremenitve z izmeničnim tokom je potreben razsmernik. Odstranitev nepotrebnih pretvorbenih stopenj lahko zmanjša izgube in poenostavi pot napajanja.

Koliko avtonomije baterije je primerno?

Operater mora opredeliti avtonomijo glede na cilj storitve, vreme, zanesljivost vira in odzivni čas. Lokacija, ki jo podpira omrežje, lahko potrebuje več ur, medtem ko oddaljena lokacija, ki ni priključena na omrežje, lahko potrebuje veliko več časa. Daljša avtonomija poveča stroške, porabo energije in potrebo po obnovi.

Ali je mogoče namestiti sončne celice na telekomunikacijski stolp?

Lahko so v nekaterih inženirskih konfiguracijah, vendar je treba oceniti strukturo, obremenitev vetra, senčenje, napeljavo kablov, radiofrekvenčno okolje in dostop za vzdrževanje. Montaža na tla je pogosto enostavnejša, če je na voljo varno zemljišče.