Nešiojamieji saulės energijos tiekimo įrenginiai lauko darbams

Nešiojamojo energijos tiekimo įrenginio parinkimas realioms lauko sąlygoms

Galingumo ir Wh talpos pritaikymas didelės galios įrankiams ir prietaisams

Svarbu, kad elektros generatoriaus techniniai duomenys atitiktų įrangos faktines reikmes, jei norime išvengti problemų dirbdami nuošaliuose regionuose. Pirmasis žingsnis? Nustatyti maksimalų vatinį naudingąjį galingumą, kuris gali prireikti bet kuriuo konkrečiu laiko momentu. Paprasčiausiai sudėkite visų kartu veikiančių įrankių vartojamą galingumą („running watts“). Pavyzdžiui, pramoniniai plieniniai šviestuvai, kurių bendras galingumas apie 300 W, kartu su sukamuoju kūno gręžtu, kuriam reikia apytiksliai 1200 W, sudaro maždaug 1500 W bazinį nuolatinio veikimo galingumą. Tačiau svarbu prisiminti, kad didelės sukimo momento įrangai dažnai reikia 2–3 kartų didesnio galingumo tik paleidimo metu. Tai reiškia, kad mūsų 1200 W gręžtuvas trumpam gali sunaudoti net arti 3600 W. Todėl pasirinktinas elektros generatorius turi būti pajėgus išlaikyti ne tik nuolatinę apkrovą, bet ir šiuos trumpalaikius galingumo šuolius („surge demands“).

Kai vertinami energijos tiekimo sistemos, logiška palyginti vatais valandoje (Wh) išreikštą talpą su tuo, kiek ilgai ją tikrai reikia naudoti. Pavyzdžiui, 1000 Wh talpos akumuliatorius, kuris maitina įrenginį, nuolat sunaudojantį 400 vatų galią, atsižvelgus į apytiksliai 15 % nuostolius dėl invertoriaus, taip pat į akumuliatoriaus našumo mažėjimą laikui bėgant, užtikrintų tik apie dviejų valandų veikimo trukmę. Pramonės specialistai žino geriau nei tiesiog remtis skaičiais. Dauguma patyrusių technikų rekomenduoja rinktis akumuliatorius, kurių talpa būtų 20–30 % didesnė nei skaičiavimais nustatyta. Kodėl? Pirma, visada pasitaiko netikėtų galios poreikių, kurių niekas nebuvo numatęs. Tačiau svarbiausia – akumuliatoriai negyvena amžinai. Po šimtų įkrovos ciklų jų gebėjimas laikyti įkrovą žymiai sumažėja, todėl papildoma talpos atsarga užtikrina, kad įrenginiai toliau veiktų ten, kur reikia, net ir senėjant akumuliatoriui per jo daugiau nei 500 įkrovos ciklų gyvavimo trukmę.

Veikimo laiko įvertinimas kritinėms elektronikos sistemoms: nešiojamiesiems kompiuteriams, GPS įrenginiams, skrydžių bepiločiams orlaiviams (drone’ams) ir spektrometrams

Tikslaus veikimo laiko įvertinimo gavimas priklauso nuo to, kiek įrenginys pats suvartoja energijos, taip pat nuo visų išorės veiksnių, kurie įtakoja jo veikimą. Šaltas oras labai paveikia akumuliatorius. Litio jonų elementai pradeda prarasti maždaug 10 % naudingosios galios už kiekvieną 10 °C temperatūros sumažėjimą žemiau 20 °C, o situacija dar labiau pablogėja, kai temperatūra faktiškai nukrenta žemiau šalčio taško. Skaičiuojant numatomą veikimo laiką, dauguma ekspertų rekomenduoja įtraukti apytiksliai 25 % saugos rezervą. Tai padeda atsižvelgti į neišvengiamus temperatūros pokyčius, ekrano ryškumo nustatymų keitimus, reguliarius kalibravimo poreikius bei periodines energijos viršukus, kurie gali pasitaikyti paleidžiant skrydžių bepiločius orlaivius ar vykdant kitas intensyvias funkcijas.

Norėdami apskaičiuoti kasdienį vata valandų (Wh) poreikį: padauginkite kiekvieno įrenginio galią (vatais) iš numatomų aktyvaus veikimo valandų, sudėkite visus rezultatus, tada pridėkite 25 % atsargą. Pavyzdžiui, 90 W nešiojamojo kompiuterio ir 50 W spektrometro veikimas po 6 valandas reikalauja (90 × 6) + (50 × 6) = 840 Wh – plius 210 Wh atsarga = mažiausiai 1050 Wh naudingos talpos .

Pirmiausia saulės energija: nešiojamųjų maitinimo stočių veikimo laiko optimizavimas nuo tinklo

MPPT prieš PWM valdiklius: saulės energijos derliaus maksimalizavimas kintančiomis sąlygomis

Dirbant su saulės energijos sistemomis, valdiklio tipas lemia viską – kiek faktiškai energijos bus paimta iš tų saulės baterijų, o tai reiškia viską – nuo to, ar veikla lauke vyks sklandžiai. Maksimalaus galios taško sekimo (MPPT) valdikliai veikia kitaip nei impulsinio pločio moduliavimo (PWM) valdikliai: jie nuolat koreguoja tiek įtampą, tiek srovę. Lauko bandymai parodė, kad šie MPPT valdikliai gali išgauti apie 30 % daugiau naudingos energijos iš tų pačių saulės baterijų, ypač susidūrus su neidealios realybės sąlygomis, kurios mums visiems gerai žinomos: pavyzdžiui, kai pusė saulės baterijų masyvo yra šešėlyje, o kita dalis gauna saulės šviesą, arba kai debesys greitai juda dangumi, keisdami šviesos sąlygas visą dieną. Papildoma energija yra labai svarbi, kai negalima pristatyti naujų akumuliatorių. Pagalvokite apie nuotolinius bepiločių orlaivių (dronų) reisus arba mokslinius prietaisus, kuriems reikia visiškai įkrauti akumuliatorius prieš išvykstant į svarbias duomenų rinkimo užduotis. Kitas didelis privalumas? MPPT valdikliai be jokių problemų tvarko įtampų neatitikimus tarp skirtingų saulės baterijų ir akumuliatorių bankų. Ši tolerancija leidžia technikams kurti saulės baterijų masyvus, kurie laikui bėgant gali būti plečiami, nesirūpinant tikslia atitiktimi – tai tampa ypač vertinga vietose, kur orų sąlygos yra visiškai neprognozuojamos.

Daugiašaltinio įkrovimas (saulės energija + kintamojo srovės įkrovimas + transporto priemonės įkrovimas) nepertraukiamam darbo eigai užtikrinti

Veiklos nepertraukiamam vykdymui užtikrinti reikia protingų pakrovimo strategijų, kurios išeina už paprastų atsarginių sistemų ribų. Lauko brigados, kurios ilgiau dirba lauke, kai dirba nuo elektros tinklo nutolusiose vietose, labai daug remiasi saulės baterijomis kaip pagrindiniu energijos šaltiniu. Taip pat jos prijungia įrenginius prie kintamosios srovės lizdų kiekvieną kartą, kai trumpam grįžta į bazinę stovyklą, nes daugelis įrenginių gali įkrautis nuo visiško išsikrovimo iki 80 % per mažiau nei valandą. Ir nepamirškite 12 V automobilio įkroviklių, kurie įrenginius maitina judant iš vienos darbo vietos į kitą. Šiandienos pažangiosios energijos stotys automatiškai tvarko visus šiuos skirtingus energijos šaltinius. Saulės energija, žinoma, turi pirmenybę dienos metu, o naktį ar blogo orų metu sistema automatiškai perjungia į tinklo maitinimą. Transporto priemonės įkrovos funkcija užtikrina veiklą be visiško sunkvežimio akumuliatoriaus išsikrovimo. Tokiu mišriu požiūriu darbuotojai neturės prastovų net tada, kai kelias dienas iš eilės saulės sąlygos būtų neprognozuojamos.

Kodėl nešiojamieji maitinimo šaltiniai užtikrina aukštesnę patikimumą vietoje

Senosios kartos dujų generatoriai kelia tikrus sunkumus žmonėms, dirbantiems lauke. Garsus triukšmas trukdo kalbėtis, sutrikdo gyvūnų stebėjimo pastangas ir bendrai trukdo bendrauti su vietinėmis bendruomenėmis. Be to, išmetamosios dujos negali būti toleruojamos uždarose patalpose, pvz., mobiliuosiuose tyrimų laboratorijose arba skubiosios pagalbos prieglaudose, kur reikalingas švarus oras. Ir nepamirškime visų galvos skausmų, susijusių su kuro tiekimu. Kuro vežimas, saugaus saugojimo vietų radimas, galimų priliejimų valdymas bei stebėjimas, kad kuras nesupiltų laikui bėgant, prideda daug papildomų sąnaudų, nepatogumų ir rizikos veiksnių veiklai.

Šiandieninės nešiojamųjų elektros energijos stočių privalumai – tylus veikimas ir švarūs išmetamieji dujų kiekiai, be to, jos yra pakankamai tvirtos, kad ištvertų net sunkų naudojimą. Modeliai nuo 1000 iki 3000 vatinės valandos gali tiekti energiją beveik viskam, kas reikalauja didelės galios: elektriniams grąžtams, laboratorinėms priemonėms, net mažiems oro kompresoriams statybvietėje. Įmontuoti grynojo sinusoidinio bangos keitikliai apsaugo jautrią įrangą nuo netikėtų elektros svyravimų ar staigių įtampų šuolių, kurie galėtų ją pažeisti. Šios įrangos taip pat turi patikimą šiluminę valdymo sistemą ir IP65 apsaugos klasę, todėl jos patikimai veikia tiek šaltuoju metų laiku (iki –20 °C), tiek karštu oru (iki 60 °C), o taip pat puikiai ištveria lietų ir dulkes. Tačiau svarbiausia – kaip gerai jos veikia kartu su saulės baterijomis, kai prijungiamos per modernius MPPT įkrovos valdiklius. Tokia konfigūracija reiškia visišką nepriklausomybę nuo degalų talpų ir degalų tiekimo linijų, nereikia laukti pristatymų ir visiškai nėra prastovų dėl to, kad kažkas pamiršo papildyti dyzelino atsargas.

Pagrindiniai profesionalaus naudojimo lauke atrankos kriterijai

Ištvermė, nešiojamumas ir IP reitinguota apsauga šiurkštiems aplinkos sąlygoms

Lauko sąlygomis naudojamos elektros energijos tiekimo stotys patiria žymiai didesnį nusidėvėjimą nei įprasti vartotojai. Pagalvokite apie viską, kas su jomis nutinka, kai jos nuolat vežiojamos – kraunamos, iškraunamos, vibracijos vežant, taip pat dulkių patekimas, lietus, kuris prasiskverbia į visur, ir temperatūros svyravimai nuo karščiausios iki šaltiausios. Pirkdami tokias stotis, dėmesį turėtumėte skirti modeliams, turintiems bent IP54 apsaugos klasės įrangą. Šie korpusai neleidžia patekti dulkių dalelėms ir atlaiko vandens burtelius iš bet kurios krypties, todėl yra idealūs sunkiomis sąlygomis, pvz., statybos aikštelėse arba dirvožemio tyrimuose aplinkos tyrimų tikslais. Nepasitikėkite ir rinkodaros terminais, tokiomis kaip „tvirtos“. Svarbiausia yra tai, kad korpusai būtų pagaminti iš sustiprinto plastiko, kad būtų kampų apsauginiai elementai, kurie sugeria smūgius, o taip pat aukštos kokybės užraktai, kurie tikrai lieka uždaryti. Svarbus taip pat ir svorio pasiskirstymas. Paprastai geriausiai tinka įrenginiai, sveriantys mažiau nei 30 svarų (apie 13,6 kg), ypač jei jie turi patogius rankenas ir jų svoris yra lygiai pasiskirstytas, kad jie neturėtų pernelyg „viršutinio“ svorio jausmo. Pagal Outdoor Power Equipment Institute (Lauko elektrinės įrangos instituto) praeitais metais atliktus bandymus, profesionalios klasės įrenginiai gali ištverti apie tris kartus didesnį smūgių ir vibracijų poveikį nei įprasti vartotojų modeliai, todėl jie lauke dažniau neišsikrauna.

Išmanusis stebėjimas, programėlės integracija ir nuotolinis maitinimo valdymas

Realiojo laiko informacija apie maitinimo būsenos pokyčius viską keičia technikams, kurie anksčiau praleisdavo valandas, kol ištaisydavo problemas po jų įvykimo. Dauguma aukščiausios klasės profesionalių įrenginių yra su Bluetooth ir „Wi-Fi“ programėlėmis, kurios rodo, kiek dar truks veikimo laikas, kiek vatais šiuo metu naudoja kiekvienas lizdas, ankstesnius energijos suvartojimo modelius ir net baterijos būklės duomenis, pvz., kiek kartų ji buvo įkrauta bei apytikslę jos likusią tarnavimo trukmę. Lauko brigados gali išjungti nebūtinus lizdus, kai baterija išsikrauna iki tam tikro lygio (pvz., apie 20 %), kad sutaupytų energiją svarbioms funkcijoms, tokioms kaip GPS sekimas, ryšių sistemos ar duomenų registratorių veikimas. Šios debesų platformos vienu metu renka visą šią naudojimo informaciją iš kelių įrenginių, todėl padeda prognozuoti, kada gali prireikti techninės priežiūros, ir geriau planuoti energijos poreikius artėjančioms užduotims. Kai kurie Nacionalinės geomokslų dėstytojų asociacijos specialistų atlikti tyrimai parodė, kad komandos, dirbančios su šiais susietais stacionariais įrenginiais, turėjo maždaug 40 procentų mažiau netikėtų gedimų. Jie tai priskyrė daugiausia ankstyvam perspėjimui apie perkrovą ir automatiniam mažiau svarbios įrangos maitinimo nutraukimui dar prieš tai, kai iš tikrųjų išsijungtų kritinės sistemos.

Dažnai užduodami klausimai

Kokia yra svarba tinkamai parinkti nešiojamųjų elektros energijos stočių vatinę galia?

Tinkamai parinkta vatinė galia užtikrina, kad elektros energijos stotis galėtų tvarkyti tiek įprastus, tiek didesnius trumpalaikius apkrovos šuolius, taip neleidžiant įrenginiams sugesti ir išvengiant prastovų.

Kaip temperatūra veikia baterijos našumą?

Temperatūrai nukritus žemiau 20 °C, litio jonų baterijų naudingoji galia sumažėja maždaug 10 % kiekvienais 10 °C temperatūros sumažėjimo laipsniais.

Kodėl saulės energijos sistemose MPPT valdikliai yra pageidautini už PWM valdiklius?

MPPT valdikliai yra efektyvesni, nes jie gali išgauti iki 30 % daugiau energijos iš saulės baterijų, ypač kintančiomis šviesos ir šešėlio sąlygomis.

Kokie yra esminiai veiksniai, renkantis nešiojamąją elektros energijos stotį?

Pagrindiniai veiksniai apima patikimumą, IP klasės apsaugą, nešiojamumą, protingą stebėjimą, programėlės integraciją bei gebėjimą valdyti kelis energijos šaltinius.