Aurinkoenergiaa televiestintätorneille: Käytännön suunnittelu- ja sijoitusopas

Aurinkoenergialla teletorneissa voidaan lyhentää generaattorin käyntiaikaa ja parantaa energiaomavaraisuutta, mutta pelkät paneelit eivät tee luotettavaa telesähköjärjestelmää. Suunnittelun on vastattava kohteen mitattua kuormitusta, huonoimman vuodenajan aurinkoresursseja, tavoiteltua käyttöaikaa, tasajänniteikkunaa, akkujen rajoituksia ja talteenottovaatimuksia. Monissa paikoissa paras ratkaisu on hallittu hybridijärjestelmä generaattorittoman aseman sijaan.

Ensimmäisessä työmaakatselmuksessa erotan laskettavissa olevat asiat siitä, mitä vielä on mitattava. Päivittäinen energiankulutus ja alustava aurinkopaneelien koko voidaan arvioida jo varhaisessa vaiheessa. Akkuvirta, terminen käyttäytyminen, alhaisen auringonsäteilyn talteenotto ja lopullinen suojaussuunnittelu edellyttävät vielä työmaatietoja ja tuotekäyriä. Tämä erottelu estää varhaisen arvion muuttumisen hiljaisesti ostopäätökseksi.

Miksi tietoliikenneaurinkoenergia eroaa tavallisista kaupallisista aurinkopaneeleista

Liikekiinteistön katto käyttää yleensä sähköverkkoa energiapuskurina. Verkon ulkopuolisella tukiasemalla ei ole tätä ylellisyyttä. Jos suunniteltu aurinkokuukausi tuottaa odotettua vähemmän energiaa, akun varaustila laskee päivä päivältä, kunnes kuorma irrotetaan tai varavirtalähde käynnistyy.

Myös tietoliikennekuormilla on oma muotonsa. Radioasemalla voi olla tasainen peruskulutus, liikenteestä riippuvia vaihteluita, lyhyitä tehopiikkejä ja ympäristön lämpötilaa seuraava jäähdytyskuorma. Mikroaaltolinkit, estevalot, valvonta, kulunvalvonta ja kaappilämmittimet lisäävät pienempiä kuormia, jotka on helppo jättää huomiotta. Tulevat radiolisäykset voivat olla tärkeämpiä kuin muutama prosenttiyksikkö muuntotehokkuudesta.

Sitten on vielä tasavirtaliitäntä. Monet tietoliikennejärjestelmät toimivat nimellisjännitteellä -48 V tasavirtaväylä. Arkkitehtuurin salliessa aurinkopaneelit voivat ladata akkua ja syöttää tasavirtakuormia MPPT-ohjaimen ja tasavirtajärjestelmän kautta ilman tarpeetonta tasavirta-vaihtovirta-tasavirtamuunnosta. Vaihtovirtakuormille tarvitaan edelleen invertteri, mutta sitä ei pitäisi lisätä tottumuksen vuoksi.

Valitse käyttöarkkitehtuuri ennen komponenttien mitoitusta

Paikan luokittelu on etusijalla. Sähköverkon laatu, polttoaineen saatavuus, käytettävissä oleva maa, aurinkoenergian resurssit ja käyttökatkosten seuraukset määräävät, mikä arkkitehtuuri ansaitsee yksityiskohtaisen mallinnuksen.

Pelkkä aurinkopaneelien kokoonpano voi näyttää houkuttelevalta laskentataulukossa, koska se poistaa polttoainetta. Vaatimaton varageneraattori voi kuitenkin olla halvempi kuin riittävän aurinkosähkö- ja akkukapasiteetin asentaminen harvinaisen usean päivän säätapahtuman kattamiseksi. Toisaalta ylisuuri generaattori, joka käy kevyesti pitkiä aikoja, voi tuhlata polttoainetta ja kärsiä vältettävissä olevista huolto-ongelmista. En suosittele viimeisen varalähteen poistamista, ennen kuin tuntikohtainen malli on selvinnyt aurinkoenergian heikon tehon tapauksista ja käyttäjä on hyväksynyt jäljellä olevan sähkökatkoriskin.

Aloita mitatusta kuormituksesta ja suunnitteluajanjakson sääolosuhteista

Kerää vähintään paikan koordinaatit, tunti- tai 15 minuutin kuormitus, huippukulutus, tasavirta- ja vaihtovirtaliitännät, katkohistoria, generaattorin tiedot, kaapin lämpötila, käytettävissä oleva aurinkosähköalue ja suunniteltu verkon laajennus. Kolme tietoa on erityisen paljastavia: kuormituskäyrä, generaattorin käyntitunnit ja toimitetun polttoaineen historia. Kun ne kertovat erilaisia ​​asioita, käsittele energian vertailutasoa alustavana ja selvitä syy ennen laitteiden mitoitusta.

Jos aikavälitietoja ei ole saatavilla, laadi aikataulu osajärjestelmäkohtaisesti sen sijaan, että kertoisit jokaisen tyyppikilven luokituksen 24 tunnilla. Merkitse jokainen arvio mitatuksi, lasketuksi tai oletetuksi. Tämä pieni tarkistus tekee seuraavasta tarkastelusta paljon helpomman.

Päivittäistä energiankulutusta käytetään aurinkopaneelien ja akkujen kapasiteetin arviointiin. Huipputeho tarkistetaan erikseen, koska se määrittää ohjaimen, tasasuuntaajan, invertterin, kaapelin, virtakiskon ja suojausluokitukset. Molemmilla on merkitystä: kohde, jolla on alhainen päivittäinen keskiarvo, voi silti tuottaa suuren lyhytaikaisen virran.

PV-seulontalaskelma

E_source on energia, joka on toimitettava valitulle järjestelmän rajalle. PSH_design on kyseisen alhaisimman aurinkoisen kuukauden aurinkotuntien huippuarvo, ei pelkästään vuotuinen keskiarvo. K_PV ottaa huomioon aurinkopaneelipuolen häviöt, kuten lämpötilan, lian, epäsuhtaisuuden, johdotuksen, MPPT:n suorituskyvyn ja varjostuksen.

Pidä häviörajat näkyvissä. Tasasuuntaajan ja jakelun häviöt kuuluvat alavirran tehonsyöttöketjuun; moduulin lämpötila ja likaantuminen kuuluvat aurinkopaneelipuolelle. Jos molemmat ovat piilossa yhden epämääräisen "turvallisuuskertoimen" sisällä, ne voidaan laskea kahdesti tai ne voidaan jättää kokonaan huomiotta.

Akun seulontalaskelma

E_autonomy on tarvittava kuormaenergia, kun valitut lähteet eivät ole käytettävissä. DoD on sallittu purkaussyvyys, η_path on akun ja latauksen välinen hyötysuhde, F_EOL on käyttöiän lopussa vaadittava säilyvä kapasiteetti, ja F_temp edustaa käyttökelpoista kapasiteettia suunnittelulämpötilassa. Älä käytä kerrointa uudelleen, jos se sisältyy jo tuotteen ilmoitettuun käyttökelpoiseen energiaan.

Toimiva seulontaesimerkki

Tarkastellaan hypoteettista syrjäistä sijaintia, jonka keskimääräinen teho on 1.5 kW. Sen toimituskuorma on 36 kWh päivässä. Oletetaan, että alavirran hyötysuhde on 88 % ja suunnitteluvara on 10 %; lähdepuolen energiatavoite on silloin noin 45 kWh päivässä. Kun suunnitellut huippuaurinkotunnit ovat 4.0 ja aurinkosähkön alennuskerroin on 0.78, alkuperäinen järjestelmä on noin 14.4 kWp.

Oletetaan nyt, että akun on kannettava 1.5 kW:n kuorma 12 tunnin ajan. Se on 18 kWh. 80 %:n sallitulla purkaussyvyydellä, 94 %:n polkutehokkuudella ja 80 %:n elinkaaren lopun säilyvyydellä alkuperäinen tyyppikilven mukainen vaatimus on noin 29.9 kWh ennen moduulin pyöristystä ja lämpötilakorjausta. 24 tunnin autonomiavaatimus noin kaksinkertaistaisi tämän luvun.

Nämä luvut eivät ole lainauksia. Ne kuvaavat yhtä joukkoa oletuksia, jotka kaikki näkyvät taulukossa. Lopullisen suunnitelman on simuloitava akun varaustilaa tunneittain, peräkkäisiä huonon sään päiviä, lämpötilaa, kuormituksen kasvua ja virransyöttökatkoksia. Sen on myös pyöristettävä yhteensopiviin akkumoduuleihin ja varmistettava virta pienimmällä käyttöjännitteellä.

Toipuminen on tarkistus, jonka ihmiset unohtavat

Sähkökatkon tai hämärän jälkeen tietoliikennekuormitus jatkuu akun latautumisen aikana. Esimerkissä 18 kWh:n palauttaminen kuuden tunnin sisällä 92 %:n latausreitin hyötysuhteella vaatii lataukseen noin 3.3 kW. Lisää tähän jatkuva 1.5 kW:n kohdekuorma, ja käytettävissä olevan lähteen on tuotettava vähintään 4.8 kW ennen muita häviöitä ja latausvaraa.

Akku voi siis olla riittävän suuri autonomiseen toimintaan, mutta yhdistettynä liian pieneen aurinkopaneelien tai tasasuuntaajan kapasiteettiin palautuakseen ennen seuraavaa tapahtumaa. Varaustilan simuloinnin tulisi näyttää sekä pienin varaus että sen palauttamiseen tarvittava aika.

Kenttäluotettavuuteen vaikuttavat komponenttipäätökset

Aurinkosähkön sijoittelu ja rakenne

Moduulien asentaminen suoraan torniin voi säästää maatilaa, mutta tornin korkeus ei automaattisesti paranna aurinkoenergian tuotantoa. Antennit, teräsrakenteet, kaapelit ja lähellä oleva kasvillisuus voivat heittää monimutkaisia ​​varjoja. Lisääntynyt tuulialue, rakenteellinen kuormitus, vaikea puhdistus ja työskentely korkealla voivat olla suuremmat kuin tilansäästö. Jos teknikko ei pysty puhdistamaan tai vaihtamaan moduulia turvallisesti, sen teoreettinen tuotto ei ole kovin hyödyllinen. Maahan asennetut järjestelmät on usein helpompi suuntaa, tarkastaa ja laajentaa, edellyttäen, että alueella on turvallinen, varjoton maa.

Tarkista tuuli, lumi, korroosio, maaperän tai perustusten kunto ja kylmän lämpötilan jännite. Kasvillisuuden torjunta kuuluu huoltosuunnitelmaan; käyttöönoton yhteydessä tyhjä paneelirivi voidaan varjostaa vuoden kuluttua.

Akku ja BMS

Litiumrautafosfaattia harkitaan laajalti tietoliikennelaitteiden tallennusratkaisuihin sen käyttöiän ja lämpöominaisuuksien ansiosta, mutta kemialliset ominaisuudet eivät takaa hyvää järjestelmää. Tarkista käyttökelpoinen energia, jatkuva ja huippuvirta, matalan lämpötilan latausrajat, korkean lämpötilan kuormituksen alentaminen, rakennusautomaatiojärjestelmän suojaus, kennojen tai moduulien tasapainotus, tietoliikenteen varajärjestelmä ja takuuehdot.

Rinnakkaisakuilla tulisi olla validoitu virranjakostrategia, yhteensopiva laiteohjelmisto ja yksilöllinen haaroitussuoja. Ennen kytkentää lataustilaerot on tarkistettava käynnistysvirran tai kiertovirran välttämiseksi.

Tasavirtalähde ja hybridiohjain

Ohjain päättää, milloin aurinkopaneelit palvelevat kuormaa, lataavat akun, käynnistävät generaattorin tai käyttävät verkkoa. Sen prioriteettien tulisi heijastaa huoltopolitiikkaa eikä yleisiä tehdasasetuksia. Kriittinen reservi voi olla tarpeen suojata rutiininomaisilta polttoaineensäästöjaksoilta. Samoin generaattorin käynnistys- ja pysäytyskynnysten tulisi estää nopea sykliminen ja mahdollistaa tehokas latauslohko.

Varmista koko akun jännitealue nimellisarvoa -48 V vasten, tasasuuntaajan asetusarvot ja matalajännitteisen irtikytkentä. Sekakäyttöisissä AC- ja DC-kohteissa kartoita jokainen muuntovaihe ja sen hyötysuhde.

Kaappi ja ympäristönsuojelu

Ulkokotelo tarvitsee enemmän kuin pelkän IP-luokituksen. Auringon säteily, kondensaatio, suola, pöly, hyönteiset, kaapelien läpiviennit, vedenpoisto ja sisäinen lämpö voivat kaikki vaikuttaa pitkäaikaiseen luotettavuuteen. Lämpötila-antureiden tulisi mitata akkumoduuleja ja kuumia komponentteja, ei pelkästään ilmanottoaukon lähellä olevaa ilmaa.

Lämmitys, ilmanvaihto ja jäähdytys kuluttavat energiaa, joten ne on sisällytettävä kuormitusmalliin. Lämpimissä kohteissa akun käyttöikää suojaava kaappi voi myös lisätä päivittäistä energiankulutusta. Kylmissä kohteissa saatetaan tarvita hallittua lämmitystä ennen latauksen sallimista.

Seuranta, joka johtaa toimintaan

Hyödyllisiä etätietoja ovat muun muassa lähteen energia, kohteen kuormitus, akun varaustila, kennojen tai moduulien hajautus, lämpötila, generaattorin käynnistykset, polttoaineen taso, suojaustapahtumat ja tiedonsiirron tila. 100 %:n varaustilaa näyttävä kojelauta ei ole todiste siitä, että akku pystyy tuottamaan nimellisenergiansa. Kapasiteettitestit, tapahtumahistoria ja trenditiedot ovat vakuuttavampia. Aseta hälytyksen omistus ja vasteajat ennen luovutusta ja varmista, että paikallinen ohjain säilyttää turvallisen toimintansa, kun pilvi- tai runkoverkkoyhteys ei ole käytettävissä.

Ostajat ja suunnittelutiimit voivat tutustua näihin aurinkosähköjärjestelmiin liittyviin resursseihin toissijaisena lähteenä laatiessaan kysymyksiään työmaa -asioista saadakseen lisätietoa erityisesti televiestintäkohteita koskevasta projektisuunnittelumateriaalista .

Vertaa kokonaiskustannuksia elinkaarelle, älä pelkästään paneeleita verrattuna dieseliin

Sunlightilla ei ole polttoainelaskua, mutta aurinkosähköjärjestelmällä on silti pääoma-, huolto- ja korvauskustannuksia. Dieselin vertailussa käytä polttoaineen toimitushintaa tornissa, älä valtakunnallista pumppuhintaa. Tien kunto, etäisyys, turvallisuus ja kunkin toimituksen koko voivat muuttaa lukua merkittävästi. Reilu vertailu on vaaditun saatavuuden toimittamisen diskontattu kustannus projektin aikana.

Testaa ainakin kolme tapausta: nykyinen toimintamalli, aurinkohybridimalli ja korkeamman uusiutuvan energian käyttöasteen omaava malli. Testaa polttoaineen hintaa, akkujen vaihtovuotta, liikenteen kasvua, aurinkoenergian tuottoa ja rahoitusoletuksia. Mieluummin näytän oletukset tuloksen vieressä; yksi takaisinmaksuluku peittää liikaa.

Toimintaan, turvallisuuteen ja yhteisöön liittyvät näkökohdat

Etävalvonta vähentää tarpeetonta matkustamista, mutta se ei poista fyysistä huoltoa. Käyttöönoton yhteydessä tulisi tarkistaa napaisuus, suojaus, vääntömomentti, hälytysten kartoitus, ohjainten tilat, generaattorin käynnistys, akun palautuminen ja todellinen energian virtaus. Jälkeenpäin trendaa tiedot sen sijaan, että odottaisit matalajännitehälytystä. Muutamaa ensimmäistä viikkoa kannattaa seurata tarkasti, koska ne paljastavat väärät asetusarvot, odottamattomat varjostukset ja kuormitukset, jotka puuttuivat kartoituksesta.

Varkauksiin ja luvattomaan käsittelyyn on kiinnitettävä suunnittelussa huomiota. Paneelit, akut, polttoaine ja kupari voivat kaikki houkutella varkauksia. Aitaus, luvattoman käsittelyn havaitseminen, piilotetut kiinnikkeet, omaisuuden merkitseminen, kulunvalvonta ja laitteiden järkevä sijoittelu tulisi ottaa huomioon yhdessä. Turvatoimenpiteiden on silti mahdollistettava turvallinen huolto ja eristäminen hätätilanteessa.

Televiestintäenergiahanke vie myös maata ja muuttaa paikallisia työskentelytapoja. Varhainen keskustelu maanomistajien ja yhteisöjen kanssa voi ratkaista kulkuyhteyksiin, kasvillisuuteen, häikäisyyn, meluun ja turvallisuuteen liittyviä ongelmia. Kouluta paikallisia teknikkoja tarvittaessa ja määrittele paikallinen varaosatuki. Hanke, joka vähentää dieselin toimituksia, mutta ei jätä huollettavaa järjestelmää jäljelle, on ratkaissut vain puolet ongelmasta.

Kun aurinkosähköjärjestelmä ei välttämättä ole oikea ensimmäinen askel

Aurinkoenergia ei ole automaattisesti paras sijoitus jokaiseen torniin. Harkitse arkkitehtuuria uudelleen, jos paikalla on voimakasta ympärivuotista varjoa, ei turvallista tilaa, lyhyt jäljellä oleva vuokrasopimus, epävarmaa kuormituksen kasvua tai erittäin luotettava ja edullinen sähköverkko, jossa on vähän sähkökatkoksia. Äärimmäisen alhaisen aurinkoenergian kaudet voivat myös tehdä generaattorista, sähköverkon laajennuksesta tai tuuli-aurinkoenergiahybridistä järkevämpää vaihtoehtoa kuin erittäin suuret aurinkosähkö- ja akkuvarastot.

Joskus ensimmäisen investoinnin tulisi olla tehokkuus: jäähdytyksen säätölaitteiden korjaaminen, vanhentuneiden laitteiden poistaminen, tasavirtahäviöiden korjaaminen tai kuormien yhdistäminen. Jokainen jatkuva 100 W:n poisto säästää 2.4 kWh päivässä ja vähentää sekä aurinkosähkön että akkujen tarvetta.

Kysymyksiä, jotka kannattaa sisällyttää aurinkosähkön tarjouspyyntöön

• Mitä mitattua kuormitusprofiilia, huipputehoa ja tulevaa kasvutapausta käytettiin?
• Mikä aurinkodata, suunnittelukuukausi ja säävuodet tukevat aurinkosähkön kokoa?
• Mitä tappioita ja katteita tähän sisältyy, ja missä niiden rajat kulkevat?
• Kuinka paljon akun energiaa kuorma saavuttaa käyttöiän alussa ja lopussa?
• Mitä tapahtuu peräkkäisten huonon aurinkoisen päivän aikana?
• Kuinka kauan toipuminen kestää, kun jännitesyöttö on edelleen käynnissä?
• Mitkä kuormat pysyvät tasavirralla ja missä tarvitaan vaihtovirtamuunnosta?
• Miten generaattorin käynnistys, pysäytys, kuormitus ja vikaantuminen käsitellään?
• Mitkä ovat akun lämpötila- ja virtarajat?
• Miten varjostumiseen, tuuleen, korroosioon, pölyyn, kondensaatioon ja varkauksiin puututaan?
• Mitä hälytyksiä on saatavilla paikallisesti ja etänä, ja kuka reagoi?
• Mitkä tehdas- ja työmaakokeet osoittavat kunkin toimintatilan?
• Mitä varaosia, laiteohjelmistotukea ja kenttäpalveluita on saatavilla?
• Kuka vastaa akun vaihdosta, kuljetuksesta ja käytöstä poistetun akun käsittelystä?

Miten Huijue lähestyy telealan työmaiden energiankäyttöä

Huijue kehittää integroituja tietoliikenneratkaisuja, jotka yhdistävät sähkönsyötön, jakelun, varmuuskopioinnin, suojauksen ja valvonnan kohteen toimintavaatimusten mukaisesti. Projektista riippuen arkkitehtuuri voi sisältää aurinkosähkön tuotannon, MPPT-ohjauksen, litiumakkujen varastoinnin, nimellisjännitteen -48 V tasavirtalähteen, verkko- tai generaattorisyötön, ympäristön säädön ja energian etähallinnan.

Ehdotuksen tulisi alkaa todisteista, ei ennalta määrätystä kaapin koosta. Hyödyllisiä lähtötietoja ovat koordinaatit, kuormitusprofiili, tavoitekapasiteetti, jänniteikkuna, sähköverkon ja generaattorin historia, ilmastorajat, käytettävissä oleva aurinkopaneelien pinta-ala, tietoliikenneprotokolla ja odotettu laajennus. Näiden perusteella suunnittelutiimi voi vertailla arkkitehtuureja ja tunnistaa, mitkä oletukset vaativat kenttävahvistusta.

Usein kysyttyjä kysymyksiä

Voiko teletorni toimia kokonaan aurinkoenergialla?

Kyllä, jos aurinkoenergian resurssi, varjoimaton alue, varastointikapasiteetti ja kuormitus ovat yhteensopivia. Aikasarjamallin tulisi silti testata aurinkoenergian vähäisyyttä ja vaadittua palautumista. Kriittiset kohteet saattavat säilyttää generaattorin tai muun varalähteen harvinaisia ​​tapahtumia varten.

Kuinka monta aurinkopaneelia tukiasema tarvitsee?

Pelkästään tornityypin perusteella ei ole luotettavaa vastausta. Paneelien lukumäärä riippuu päivittäisestä kuormituksesta, paneelin nimellisarvosta, suunnitellun kuukauden auringonvalosta, lämpötilasta, varjostuksesta, järjestelmän häviöistä, suunnasta ja kasvumarginaalista. Aloita kWh-päivämäärällä, älä yleisellä paneeli-kohtaisella tornisäännöllä.

Tarvitseeko aurinkoenergialla toimiva televiestintälaitos aina invertterin?

Ei. Monet tietoliikennekuormat käyttävät nimellisjännitettä -48 V DC, ja niitä voidaan syöttää sopivan DC-arkkitehtuurin kautta. Vaihtovirtakuormille tarvitaan invertteri. Tarpeettomien muunnosvaiheiden poistaminen voi vähentää häviöitä ja yksinkertaistaa virransyöttöreittiä.

Kuinka pitkä akunkesto on sopiva?

Operaattorin tulisi määritellä järjestelmän toiminta-aika palvelukohteen, sään, lähteen luotettavuuden ja vasteajan perusteella. Verkkoon kytketyssä kohteessa järjestelmän toiminta-aika voi olla tuntikausia, kun taas etäisessä, verkosta riippumattomassa kohteessa järjestelmän toiminta-aika voi olla paljon pidempi. Pidempi toiminta-aika lisää kustannuksia, jalanjälkeä ja talteenoton tarvetta.

Voiko aurinkopaneeleja asentaa teletorniin?

Joissakin suunnitelluissa kokoonpanoissa ne voivat toimia, mutta rakenne, tuulikuorma, varjostus, kaapelien reititys, radiotaajuusympäristö ja huoltoyhteydet on arvioitava. Maahan asennus on usein yksinkertaisempaa, kun käytettävissä on turvallinen maa-alue.