J'aimerais alimenter une petite boîte Linux sans tête dans le désert pendant plus de 10 heures par jour. Il tire l'extrémité inférieure de 30 à 40 watts. J'aimerais ne pas utiliser de générateur et emprunter la voie batterie + solaire. Pouvez-vous me dire la meilleure configuration que je devrais utiliser en termes de taille de batterie par rapport à la sortie du panneau solaire?
EDIT: Ajout d'informations supplémentaires: Le désert où cette unité sera pendant une semaine aura environ 5 heures de soleil utilisable chaque jour (Black Rock Desert, début septembre). L'ordinateur est une navette standard (mini-pc) avec SSD et wifi (plus de détails dans les commentaires). Je sais que je peux obtenir un PC inférieur à 30 watts, mais pour l'application et la charge utilisateur que j'attends, je voudrais m'en tenir à ce que j'ai maintenant pour la version initiale (bien que les suggestions matérielles soient toujours les bienvenues).
Je chargerai complètement la batterie avant le séjour d'une semaine, ce qui me donnerait un peu de temps sans configuration de panneau solaire / solaire. Merci.
Mise à jour! J'ai pris quelques conseils ci-dessous et j'ai obtenu un ancien NSLU2 de Craigslist pour 45 $. Maintenant, je lance un serveur Web Debian à 2,5 watts! (6,4 watts avec deux disques durs USB et pendant le transfert de fichiers.) Je peux peut-être exécuter toute la configuration avec une batterie toute la semaine sans avoir besoin de charger.
la source
Réponses:
Vous voulez une alimentation solaire qui fournit 40 W pendant 10 heures par jour, pour 400 Wh par jour. De toute évidence, toute cette énergie provient à l'origine du système via le panneau solaire, elle doit donc être dimensionnée en conséquence. Supposons que les alimentations à découpage du système soient efficaces à 70% au total. Ensuite, il y a une perte d'énergie lors du stockage et de sa récupération ultérieure dans la batterie. Disons que c'est encore 70%. En combinant ces deux, vous avez environ 50% d'efficacité de la sortie du panneau solaire à la charge ultime.
Vous savez maintenant que le panneau solaire doit produire environ 800 Wh par jour. Avec une très grande batterie, il suffit de produire cette moyenne sur une longue période. Plus la batterie est petite, plus la fenêtre de moyenne est petite où le panneau doit encore produire cette puissance. Le montant raisonnable dépend de facteurs que vous ne nous avez pas indiqués.
Supposons que vous ayez dimensionné le système de sorte que vous ayez besoin de la moyenne de 800 Wh / jour sur quelques jours. Vous avez laissé de nombreuses informations, telles que la latitude à laquelle il se trouve et donc la longueur minimale de lumière solaire en hiver, la probabilité de défaillance que vous pouvez tolérer, le pourcentage minimum de plein soleil que votre emplacement attend en moyenne sur quelques jours, etc. Par exemple, si vous concluez que le pire des cas sur quelques jours, vous ne pouvez compter que sur l'équivalent d'une heure de plein soleil par jour, alors le panneau doit être capable de produire 800 W en plein soleil.
La prochaine question est la batterie. Dans l'exemple précédent, il semble que la batterie devrait être en mesure de faire fonctionner le système sans aucune puissance d'entrée pendant au moins une journée complète, ce qui représente une charge de 400 Wh. Disons que la moitié de la perte totale d'alimentation à découpage de 70% supposée ci-dessus se situe entre la batterie et la charge, ce qui signifie que la batterie à la charge est efficace à 84%. 400 Wh / 84% = 480 Wh, c'est ce que la batterie doit pouvoir produire sans puissance d'entrée et sans qu'elle soit exceptionnelle et donc dégrade considérablement la batterie.
Voyons comment les chiffres fonctionnent pour une batterie au plomb 12V. 48W / 12V = drain 4A lorsque la charge est alimentée. Étant donné que la charge doit fonctionner à ce niveau de puissance pendant 10 heures, cela représente une capacité de 40 Ah. Cependant, cela doit être considérablement réduit. Une nouvelle batterie au plomb-acide de 40 Ah peut le faire une fois, peut-être à la bonne température, mais la décharger pour la vider la tuera. Pour le plomb-acide, vous voulez une batterie à «cycle profond», mais vous obtenez toujours un déclassement important. Quelque chose comme une batterie "marine" de 80 Ah pourrait le faire. D'autres technologies de batterie ont des compromis différents avec la capacité de décharge complète, la plage de températures de fonctionnement, la durée de vie, les cycles de vie, le coût, la disponibilité, etc., etc.
la source
Paramètres:
Définissez «heure d'ensoleillement» comme 1 heure de plein soleil (1 000 W / m ^ 2) ou une quantité équivalente de lumière à un niveau moindre délivrée sur plus d'une heure.
Les heures d'ensoleillement typiques par jour dans le monde en été sont de 4 à 5 heures avec moins ou beaucoup moins en hiver.
Une superbe ressource est www.gaisma.com qui fournit une insolation détaillée (ensoleillement) et des questions connexes pour de nombreux endroits dans le monde. Comme Mauvis est présenté comme étant à San Francisco aux États-Unis, voir http://www.gaisma.com/en/location/san-francisco-california.html
Les heures d'ensoleillement moyennes par jour chaque mois de janvier à décembre y sont indiquées
7,50 6,69 5,38 3,85 2,50 1,85
L'insolation la plus élevée est donc une moyenne de 7,7 heures d'ensoleillement par jour en juin et la plus faible est de 1,85 heure d'ensoleillement par jour en décembre.
À titre de comparaison, Nairobi au Kenya n'a que 6,3 heures d'ensoleillement par jour en moyenne max (en février) MAIS le pire mois de 4,4 heures d'ensoleillement / jour en juillet. Les besoins en panneaux solaires à Nairobi seraient inférieurs de moitié à ceux de SF.
Un panneau photovoltaïque moderne en silicium sur verre laminé fournira environ 130 watts / m2 de surface.
Si vous avez un contrôleur de suivi MPPT, vous obtiendrez peut-être 95% de celui-ci dans la batterie. Sans MPPT, vous pouvez obtenir 70% à 80% selon les conditions. Peut-être plus.
Dites 75% pour les calculs initiaux.
La batterie au plomb fournira 80% + d'énergie stockée dans celle-ci.
La batterie LiFePo4 fournira 90% + d'énergie stockée en elle. Les deux ont des taux d'autodécharge suffisamment bas.
DONC
L'énergie disponible à partir d'un PV (panneau photovoltaïque / panneau solaire) économisée sur batterie puis récupérée est d'environ:
Si cette capacité de batterie doit être utilisée pendant 10 heures, la puissance en watts prise en charge par mètre carré est de 80/10 = 8 watts de charge d'équipement par mètre ^ 2 de panneau par heure d'ensoleillement.
Si vous voulez que le système fonctionne pendant N jours sans soleil (tempête de sable? :-)), vous avez besoin de N mètre ^ 2 de panneau par 8 Watts ou vous pouvez alimenter 8 / N Watts d'équipement par mètre carré par heure d'ensoleillement.
En utilisant le chiffre de 1,85 heures d'ensoleillement par jour de décembre, vous pouvez alimenter 8 W x 1,85 = ~ 15 watts d'équipement pendant 10 heures à partir d'un soleil moyen de décembre par mètre carré de panneau.
Ainsi, pour faire fonctionner votre équipement de 40 W en toute sécurité en décembre, vous aurez besoin de 40/15 = ~ 2,66 m ^ 2 de panneaux ou environ 2,66 x 130 W = 350 watts de panneaux solaires. Notez qu'il s'agit de fournir un jour de fonctionnement de 10 heures à partir de 1,85 heure d'équivalent plein soleil.
Si vous voulez pouvoir résister à 2 jours sans soleil, vous devez doubler cela à 700 watts de panneau.
La batterie doit être dimensionnée pour gérer cette quantité d'énergie. Ce qui précède a été calculé sur 75% de l'énergie du panneau utilisée pour charger la batterie, donc l'énergie
350 W x 1,85 h x 75% = ~ 480 wattheures.
À 12V, c'est 480/12 = 40 Ampères de capacité de la batterie.
Une batterie à décharge profonde de 100 Ah est susceptible de suffire.
L'exigence ci-dessus sera réduite de
Contrôleur MPPT - modéré
Batterie LiFePO4 - modérée
Insolation d'été plutôt que d'hiver - massive - 300% + plus de soleil.
Équipement de moindre puissance - potentiellement très important.
FWIW: J'ai commencé cette réponse il y a quelques heures mais je ne l'ai pas terminée. Je vois maintenant qu'Olin a également fourni une réponse assez longue. Je ne serais pas allé si loin si sa réponse avait été là quand j'ai commencé.
Informations sur Gaisma:
Burning Man se trouve dans le désert de Black Rock au Nevada, à 120 miles au nord de Reno.
Les informations Reno suivantes doivent être raisonnablement applicables.
Insolation = Heures de soleil = moyenne de 4,95 pour septembre
et 5,92 par jour pour août.
Comme BM est au début de septembre, utilisez 5 heures équivalent plein soleil par jour.
Il y a environ 2 jours de pluie par mois à cette époque - j'espère qu'ils sont pris pendant le BM :-).
Je vais laisser les lecteurs extraire les petits détails du merveilleux diagramme suivant ci-dessous. Je peux commenter si quelque chose ne peut pas être compris (voir également la page d'aide de Gaisma).
La ligne BM sera légèrement au-dessus de la ligne orange de jour qui est pour fin septembre.
Lever du soleil vers 6h40 et coucher du soleil vers 19h.
Angle du soleil à midi à environ 50 degrés au-dessus de l'horizon.
9 h à 15 h angles de soleil de 20 degrés ou plus au-dessus de l'horizon.
Le soleil oscille d'environ 110 degrés à 230 degrés de 9 heures à 15 heures = +/- 60 degrés. Le
sinus de 60 degrés est de 0,87, de sorte que les panneaux de pointage à la position du soleil de midi perdraient environ 13% de l'énergie disponible à 15 heures et à 9 heures. Ainsi, le déplacement manuel des panneaux une ou deux fois par jour produirait des gains modestes.
Le changement d'angle au-dessus de l'horizon pendant les périodes de pointe du soleil est (50-20) = 30 = +/- 15 degrés, donc le changement d'angle vertical ne vaut pas la journée.
Notez que le soleil est à sa hauteur maximale vers 13 heures. L'heure d'été. Ajuster mes commentaires de 9 h et 15 h aux heures vraies (10 h à 16 h) permettrait de mieux centrer les résultats sur le vrai pic de midi, MAIS les résultats ne varieront pas beaucoup.
Notez qu'au lever et au coucher du soleil le jour de ce graphique a été tracé (ligne orange) le soleil se lève et se couche à environ +/- 90 degrés de l'angle de midi. Pour les dates antérieures remontant au 21 juin, le soleil se couche et se lève progressivement sur de plus grandes distances au-delà de 90 degrés à partir de midi, donc si vous voulez qu'un panneau reçoive toute la lumière du soleil, il devra pointer "derrière" sa position de pointage normale à midi. c'est-à-dire que le soleil se lève et se couche "par-dessus votre épaule" pendant les mois d'été.
Alimentation 12VDC vers PC
Cette question relative aux PC alimentés en 12VDC a été posée en septembre 2011.
L'utilisateur a acheté une alimentation 12V à micro-At auprès d'ebay.
Il semble potentiellement utile dans votre application et montre ce qui est disponible et ralentit, utilement, le niveau de complexité requis pour «rouler le vôtre».
Acheté d'ici
Et ressemblait à ceci:
PW-200-M 200W micro-ATX DC / DC Mini ITX Alimentation PSU
Ils disent:
Alimentez n'importe quelle carte mère Pentium 4 avec cette très petite alimentation micro-ATX DC-DC PW-200-M 200W sans câble qui fonctionne avec toute la gamme de cartes mères mini-ITX.
Offrant un fonctionnement silencieux et à faible chaleur, cette alimentation se connecte directement au connecteur ATX de votre carte mère, offrant une solution d'alimentation rapide, compacte et pratique.
Avantages:
La seule alimentation micro-ATX DC-DC sans câble compatible avec la gamme complète de cartes mères mini-ITX Prend en charge Pentium 4 et alimente la plupart des cartes mères jusqu'à 3,0 GHz Alimentez votre PC et vos périphériques à partir d'une seule alimentation 12V Bruit total -fonctionnement gratuit Se connecte directement au connecteur ATX de la carte mère Fournit jusqu'à 200 W à partir d'une seule alimentation 12V Durée de vie de 200 000 heures La taille compacte vous fait gagner de l'espace: 57 x 61 mm L'alimentation micro-ATX DC-DC PW-200-M 200W micro-ATX inutilisé.
la source