Cung cấp năng lượng cho một máy tính 30 watt ở giữa sa mạc

Tôi muốn cung cấp năng lượng cho một hộp linux nhỏ, không đầu, trên sa mạc trong hơn 10 giờ mỗi ngày. Nó rút ra mức thấp hơn 30-40 watt. Tôi không muốn sử dụng máy phát điện và đi theo con đường pin + năng lượng mặt trời. Bạn có thể cho tôi biết thiết lập tốt nhất mà tôi nên sử dụng về kích thước pin so với sản lượng pin mặt trời không?

EDIT: Thêm thông tin bổ sung: Sa mạc nơi đơn vị này sẽ hoạt động trong một tuần sẽ có khoảng 5 giờ ánh sáng mặt trời có thể sử dụng mỗi ngày (Sa mạc Black Rock, đầu tháng 9). Máy tính là một tàu con thoi tiêu chuẩn (mini-pc) với SSD và wifi (chi tiết hơn trong các bình luận). Tôi biết tôi có thể nhận được PC thấp hơn 30 watt nhưng đối với tải ứng dụng và người dùng tôi mong đợi, tôi muốn gắn bó với những gì tôi có bây giờ cho phiên bản ban đầu (mặc dù các đề xuất phần cứng luôn được chào đón).

Tôi sẽ sạc đầy pin trước cả tuần dài, điều này sẽ phân bổ cho tôi một chút thời gian mà không cần thiết lập bảng điều khiển năng lượng mặt trời / mặt trời. Cảm ơn.

Cập nhật! Tôi đã lấy một số lời khuyên dưới đây và nhận được một NSLU2 cũ từ Craigslist với giá 45 đô la. Bây giờ tôi đang chạy một máy chủ web Debian ở 2,5 watt! (6,4 watt với hai ổ cứng USB và trong khi truyền tệp.) Tôi có thể chạy toàn bộ thiết lập hết pin mà không cần phải sạc.

Bạn muốn có một nguồn cung cấp năng lượng mặt trời cung cấp 40 W trong 10 giờ mỗi ngày, với giá 400 Wh mỗi ngày. Rõ ràng tất cả sức mạnh này ban đầu đi vào hệ thống thông qua bảng điều khiển năng lượng mặt trời, vì vậy nó phải có kích thước phù hợp. Giả sử nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi trong hệ thống có tổng hiệu suất 70%. Sau đó, mất điện trong việc lưu trữ và sau đó lấy nó từ pin. Hãy nói rằng đó là 70% khác. Kết hợp cả hai, bạn có hiệu quả khoảng 50% từ đầu ra của tấm pin mặt trời đến tải cuối cùng.

Bây giờ bạn biết bảng điều khiển năng lượng mặt trời phải sản xuất khoảng 800 Wh mỗi ngày. Với một pin rất lớn, nó chỉ cần sản xuất trung bình này trong một thời gian dài. Pin càng nhỏ, cửa sổ trung bình càng nhỏ mà bảng vẫn phải tạo ra năng lượng này. Bao nhiêu là hợp lý tùy thuộc vào các yếu tố bạn đã nói với chúng tôi.

Giả sử bạn đã định cỡ hệ thống để bạn cần trung bình 800 Wh / ngày trong vài ngày. Bạn đã bỏ qua rất nhiều thông tin, như vĩ độ này là bao nhiêu và do đó độ dài tối thiểu của ánh sáng mặt trời trong mùa đông là bao nhiêu, xác suất thất bại bạn có thể chịu đựng được, bao nhiêu phần trăm mặt trời tối thiểu mà vị trí của bạn dự kiến ​​sẽ tính trung bình trong vài ngày, v.v. Ví dụ: nếu bạn kết luận rằng trường hợp xấu nhất trong vài ngày, bạn chỉ có thể tính tương đương với 1 giờ nắng đầy đủ mỗi ngày, thì bảng điều khiển cần có thể đưa ra 800 W dưới ánh sáng mặt trời đầy đủ.

Câu hỏi tiếp theo là pin. Từ ví dụ trước, có vẻ như pin sẽ có thể chạy hệ thống mà không cần bất kỳ nguồn điện đầu vào nào trong ít nhất là sử dụng cả ngày, là 400 Wh vào tải. Giả sử một nửa tổng tổn thất cung cấp điện chuyển đổi 70% giả định ở trên là giữa pin và tải, có nghĩa là từ pin đến tải là hiệu quả 84%. 400 Wh / 84% = 480 Wh, đó là những gì pin có thể sản xuất mà không cần nguồn điện đầu vào và không có tính năng đặc biệt và do đó làm giảm đáng kể pin.

Chúng ta hãy xem các con số hoạt động như thế nào đối với pin axít chì 12V. Cống 48W / 12V = 4A khi tải được cấp nguồn. Vì tải cần chạy ở mức năng lượng này trong 10 giờ, tương đương với công suất 40 Ah. Tuy nhiên, điều đó cần phải được giảm đáng kể. Một loại pin chì 40 Ah mới có thể làm điều này một lần có lẽ ở nhiệt độ phù hợp, nhưng việc xả nó xuống chỗ trống sẽ giết chết nó. Đối với axit chì, bạn muốn có pin "chu kỳ sâu" nhưng vẫn giảm đáng kể. Một cái gì đó giống như pin "biển" 80 Ah có thể làm điều đó. Các công nghệ pin khác có sự đánh đổi khác nhau với mức độ chúng có thể được xả hoàn toàn, phạm vi nhiệt độ hoạt động, thời gian sống, vòng đời, chi phí, tính sẵn có, v.v.

Thông số:

• Xác định "giờ nắng" là 1 giờ ánh sáng mặt trời đầy đủ (1000 W / m ^ 2) hoặc một lượng ánh sáng tương đương ở mức độ thấp hơn được cung cấp trong hơn 1 giờ.
  Số giờ nắng thông thường mỗi ngày trên toàn thế giới vào mùa hè là 4 đến 5 giờ với ít hơn hoặc ít hơn nhiều vào mùa đông.

  Một nguồn tài nguyên tuyệt vời là www.gaisma.com cung cấp chi tiết về phơi nắng (ánh nắng mặt trời) và các vấn đề liên quan cho nhiều địa điểm trên toàn thế giới. Vì Mauvis được hiển thị như đang ở San Francisco Hoa Kỳ, hãy xem http://www.gaisma.com/en/location/san-francisco-california.html

Số giờ nắng trung bình mỗi ngày mỗi tháng từ tháng 1 đến tháng 12 được hiển thị ở đó như

• 2.05 3.05 4.49 5.93 7.06 7.72
  7.50 6.69 5.38 3.85 2.50 1.85

Vì vậy, tỷ lệ mắc bệnh cao nhất là trung bình 7,7 giờ nắng mỗi ngày trong tháng 6 và thấp nhất là trung bình 1,85 giờ nắng mỗi ngày trong tháng 12.

Để so sánh, Nairobi ở Kenya chỉ có 6,3 giờ nắng mỗi ngày tối đa trung bình (trong tháng 2) NHƯNG một tháng tồi tệ nhất là 4,4 giờ nắng / ngày vào tháng Bảy. Yêu cầu bảng điều khiển năng lượng mặt trời ở Nairobi sẽ ít hơn một nửa so với SF.

• Một silicon hiện đại trên bảng PV nhiều lớp bằng kính sẽ cung cấp diện tích khoảng 130 watt / m ^ 2.

• Nếu bạn có bộ điều khiển theo dõi MPPT, bạn có thể nhận được 95% số này vào pin. Nếu không có MPPT, bạn có thể nhận được 70% -80% tùy theo điều kiện. Có lẽ nhiều hơn.
  Nói 75% cho các tính toán ban đầu.

• Pin axit chì sẽ cung cấp 80% + năng lượng được lưu trữ vào nó.
  Pin LiFePo4 sẽ cung cấp 90% + năng lượng được lưu trữ trong đó. Cả hai đều có tỷ lệ tự xả đầy đủ thấp.

VÌ THẾ

Năng lượng có sẵn từ một PV (bảng quang điện / bảng năng lượng mặt trời) được lưu vào pin và sau đó được phục hồi là về:

• 130 W x 75% x 80% = ~ 80 Watts mỗi mét vuông trong ánh nắng mặt trời ĐẦY ĐỦ .

Nếu dung lượng pin này được sử dụng trong hơn 10 giờ thì Công suất được hỗ trợ cho mỗi mét vuông là 80/10 = 8 Watts tải thiết bị trên mỗi mét ^ 2 bảng mỗi giờ nắng.

Nếu bạn muốn hệ thống chạy trong N ngày mà không có mặt trời (bão cát? :-)) bạn cần N mét ^ 2 bảng trên 8 Watts hoặc bạn có thể cung cấp năng lượng thiết bị 8 / N Wat mỗi mét vuông mỗi giờ nắng.

Sử dụng 1,85 giờ nắng mỗi ngày trong tháng 12, bạn có thể cung cấp năng lượng 8W x 1,85 = ~ 15 Watts thiết bị trong 10 giờ so với mặt trời trung bình của tháng 12 trên mỗi mét vuông.

Vì vậy, để chạy 40 W thiết bị của bạn một cách an toàn trong tháng 12, bạn sẽ cần 40/15 = ~ 2,66 m ^ 2 tấm hoặc khoảng 2,66 x 130W = 350 Watts tấm pin mặt trời. Lưu ý rằng điều này là để cung cấp một ngày hoạt động trong 10 giờ từ 1,85 giờ tương đương với mặt trời đầy đủ.

Nếu bạn muốn có thể chịu được 2 ngày không có nắng, bạn cần tăng gấp đôi con số đó lên 700 Watts.

Pin cần phải có kích thước để xử lý lượng năng lượng này. Những điều trên được tính toán trên 75% năng lượng của bảng điều khiển được sử dụng để sạc pin, vì vậy năng lượng trong là

350W x 1,85hr x 75% = ~ 480 watt-giờ.
Ở mức 12 V đó là 480/12 = 40 Ampe dung lượng pin.

Pin chu kỳ sâu 100 Ah có khả năng đủ.

Yêu cầu trên sẽ được giảm bởi

• Bộ điều khiển MPPT - vừa phải

• Pin LiFePO4 - vừa phải

• Mùa hè thay vì phơi nắng mùa đông - đồ sộ - hơn 300% mặt trời.

• Thiết bị hỗ trợ thấp hơn - có khả năng rất đáng kể.

FWIW: Tôi đã bắt đầu trả lời này vài giờ trước nhưng không hoàn thành nó. Bây giờ tôi thấy Olin bây giờ cũng đã cung cấp một câu trả lời dài. Tôi sẽ không đi quá lâu nếu câu trả lời của anh ấy đã ở đó khi tôi bắt đầu.

Thông tin về Gaisma:

Burning Man là trong sa mạc Black Rock ở Nevada, 120 dặm về phía bắc của Reno.
Các thông tin sau đây nên được áp dụng hợp lý.

Cách ly = Nắng-giờ = trung bình 4,95 cho tháng 9
và 5,92 mỗi ngày trong tháng 8.
Vì BM là vào đầu tháng 9, nói rằng 5 giờ tương đương với mặt trời đầy đủ mỗi ngày.
Có khoảng 2 ngày ẩm ướt mỗi tháng vào khoảng thời gian này - hy vọng chúng là trò đùa trong BM :-).

Tôi sẽ để độc giả trích xuất các chi tiết tốt từ sơ đồ tuyệt vời dưới đây. Tôi có thể nhận xét nếu có bất cứ điều gì không thể hiểu được (cũng xem trang trợ giúp gaisma).
Dòng BM sẽ cao hơn một chút so với dòng ngày màu cam vào cuối tháng Chín.
Mặt trời mọc khoảng 6:40 sáng và hoàng hôn khoảng 7 giờ tối.
Góc mặt trời vào giữa trưa khoảng 50 độ trên đường chân trời.
9 giờ sáng đến 3 giờ chiều mặt trời góc 20 độ hoặc cao hơn đường chân trời.

Mặt trời dao động từ khoảng 110 độ đến 230 độ 9 giờ sáng đến 3 giờ chiều = +/- 60 độ
sin 60 độ là 0,87, do đó, các tấm pin ở vị trí mặt trời giữa trưa sẽ mất khoảng 13% năng lượng có sẵn ở các vị trí 3 giờ chiều và 9 giờ sáng. Vì vậy, di chuyển bảng một hoặc hai lần trong ngày một cách thủ công sẽ tạo ra lợi nhuận khiêm tốn.

Thay đổi góc trên đường chân trời trong thời gian mặt trời cao điểm là (50-20) = 30 = +/- 15 độ nên thay đổi góc dọc không đáng giá trong cả ngày.

Lưu ý rằng mặt trời ở độ cao tối đa vào khoảng 1 giờ chiều. Tiết kiệm ánh sáng ban ngày. Điều chỉnh nhận xét 9 giờ sáng và 3 giờ chiều của tôi thành thời gian thực (10 giờ sáng đến 4 giờ chiều) sẽ giúp kết quả trung tâm tốt hơn vào kết quả BUT vào buổi trưa thực sự sẽ không thay đổi nhiều.

Lưu ý rằng vào lúc bình minh và hoàng hôn vào ban ngày, biểu đồ này được vẽ (đường màu cam) mặt trời mọc và lặn ở khoảng +/- 90 độ từ góc giữa trưa. Đối với những ngày trước đó bắt đầu từ ngày 21 tháng 6, mặt trời lặn và tăng dần khoảng cách lớn hơn 90 độ so với giữa trưa, vì vậy nếu bạn muốn một bảng điều khiển để có được tất cả ánh sáng mặt trời, nó sẽ cần phải chỉ "phía sau" vị trí chỉ vào giữa trưa bình thường. tức là mặt trời mọc và đặt "trên vai bạn" trong những tháng mùa hè.

Bộ nguồn 12VDC sang PC

Câu hỏi này liên quan đến PC được cung cấp từ 12VDC đã được hỏi vào tháng 9 năm 2011.

Người dùng đã mua một bộ nguồn từ 12 đến micro-At từ ebay.
Nó có vẻ hữu ích trong ứng dụng của bạn và hiển thị những gì có sẵn và slo, một cách hữu ích, mức độ phức tạp cần có trong 'cán của chính bạn'.

Mua từ đây

Và trông như thế này:

PW-200-M 200W micro-ATX DC / DC Mini ITX

Họ nói:

• Cấp nguồn cho bất kỳ bo mạch chủ Pentium 4 nào với bộ nguồn siêu nhỏ PW-200-M 200W micro-ATX DC sang DC này, hoạt động với đầy đủ các bo mạch chủ mini-ITX.

  Với tính năng hoạt động không gây ồn, nhiệt độ thấp, bộ nguồn này kết nối trực tiếp với đầu nối ATX bo mạch chủ của bạn cung cấp giải pháp năng lượng nhanh, gọn và tiện lợi.

  Lợi ích:
  Nguồn cung cấp micro-ATX DC đến DC không có cáp duy nhất tương thích với đầy đủ các bo mạch chủ mini-ITX Hỗ trợ Pentium 4 và cung cấp năng lượng cho hầu hết các bo mạch chủ lên đến 3.0GHz Cung cấp cho PC và các thiết bị ngoại vi của bạn từ một nguồn cung cấp 12 V Hoạt động không có kết nối Kết nối trực tiếp với đầu nối ATX của bo mạch chủ Cung cấp tới 200W từ một nguồn cung cấp 12 V duy nhất trong vòng đời 200.000 giờ Kích thước nhỏ gọn giúp bạn tiết kiệm không gian: 57 x 61mm Bộ nguồn DC-DC-micro-ATX DC-DC 200 DC là hoàn toàn mới và không sử dụng