Menghidupkan komputer 30 watt di tengah gurun

Saya ingin memberi daya pada kotak linux kecil tanpa kepala di gurun selama 10+ jam sehari. Ini menarik ujung bawah 30-40 watt. Saya ingin tidak menggunakan generator dan pergi baterai + rute surya. Bisakah Anda memberi tahu saya pengaturan terbaik yang harus saya gunakan dalam hal ukuran baterai vs output panel surya?

EDIT: Menambahkan info tambahan: Gurun tempat unit ini akan berada selama seminggu akan memiliki sekitar 5 jam sinar matahari yang bisa digunakan setiap hari (Gurun Batu Hitam, awal September). Komputer adalah antar-jemput standar (mini-pc) dengan SSD dan wifi (lebih detail di komentar). Saya tahu saya bisa mendapatkan lebih rendah dari 30-watt PC tetapi untuk aplikasi dan beban pengguna saya harapkan, saya ingin tetap dengan apa yang saya miliki sekarang untuk versi awal (meskipun saran perangkat keras selalu diterima).

Saya akan mengisi baterai hingga penuh selama seminggu, yang akan memberi saya sedikit waktu tanpa pengaturan panel surya / matahari. Terima kasih.

Memperbarui! Saya mengambil beberapa saran di bawah ini dan mendapatkan NSLU2 tua dari Craigslist seharga $ 45. Sekarang saya menjalankan server web Debian dengan daya 2,5 watt! (6,4 watt dengan dua hard drive usb dan saat mentransfer file.) Saya mungkin dapat menjalankan seluruh pengaturan dari baterai sepanjang minggu tanpa perlu biaya.

Anda ingin catu daya bertenaga surya yang menyediakan 40 W selama 10 jam setiap hari, untuk 400 Wh per hari. Tentunya semua kekuatan ini awalnya masuk ke sistem melalui panel surya, jadi itu harus berukuran sesuai. Katakanlah catu daya switching dalam sistem adalah total 70% efisien. Kemudian ada daya yang hilang dalam menyimpan dan kemudian mengambilnya dari baterai. Katakanlah itu 70% lagi. Menggabungkan kedua, Anda memiliki efisiensi sekitar 50% dari output panel surya ke beban pamungkas.

Sekarang Anda tahu panel surya harus menghasilkan sekitar 800 Wh per hari. Dengan baterai yang sangat besar, hanya perlu menghasilkan ini rata-rata dalam waktu yang lama. Semakin kecil baterai, semakin kecil jendela rata-rata di mana panel masih harus menghasilkan daya ini. Seberapa masuk akal tergantung pada faktor yang belum Anda beri tahu kami.

Katakanlah Anda telah mengukur sistem sehingga Anda membutuhkan rata-rata 800 Wh / hari selama beberapa hari. Anda meninggalkan banyak informasi, seperti apa garis lintangnya dan karena itu berapa panjang minimum sinar matahari di musim dingin, berapa probabilitas kegagalan yang bisa Anda toleransi, berapa persentase minimum sinar matahari penuh yang diharapkan oleh lokasi Anda selama beberapa hari, dll. Misalnya, jika Anda menyimpulkan bahwa kasus terburuk selama beberapa hari Anda hanya dapat mengandalkan setara dengan 1 jam sinar matahari penuh per hari, maka panel harus dapat mengeluarkan 800 W di bawah sinar matahari penuh.

Pertanyaan selanjutnya adalah baterai. Dari contoh sebelumnya, sepertinya baterai harus dapat menjalankan sistem tanpa daya input untuk setidaknya penggunaan sehari penuh, yaitu 400 Wh ke dalam beban. Katakanlah setengah dari total kehilangan pasokan daya switching sebesar 70% yang diasumsikan di atas adalah antara baterai dan beban, yang berarti dari baterai ke beban adalah 84% efisien. 400 Wh / 84% = 480 Wh, yang mana baterai harus dapat menghasilkan tanpa daya input dan tanpa menjadi luar biasa dan karenanya secara signifikan menurunkan baterai.

Mari kita lihat bagaimana angka-angkanya bekerja untuk baterai asam timbal 12V. 48W / 12V = 4A tiriskan saat beban dinyalakan. Karena beban perlu dijalankan pada tingkat daya ini selama 10 jam, itu mewakili kapasitas 40 Ah. Namun, itu perlu diturunkan secara signifikan. Baterai timbal-asam 40 Ah baru dapat melakukan ini sekali pada suhu yang tepat, tetapi menjalankannya hingga habis akan membunuhnya. Untuk timbal-asam Anda menginginkan baterai "siklus dalam" tetapi masih turun secara signifikan. Sesuatu seperti baterai "kelautan" 80 Ah mungkin melakukannya. Teknologi baterai lainnya memiliki pengorbanan yang berbeda dengan seberapa penuh mereka dapat dilepaskan, rentang suhu operasi, waktu hidup, siklus hidup, biaya, ketersediaan, dll, dll.

Parameter:

• Tentukan "jam sinar matahari" sebagai 1 jam sinar matahari penuh (1000 W / m ^ 2) atau jumlah cahaya yang setara pada tingkat lebih rendah yang dikirim lebih dari 1 jam.
  Jam sinar matahari khas per hari di seluruh dunia di musim panas adalah 4 hingga 5 jam dengan kurang atau lebih sedikit di musim dingin.

  Sumber yang luar biasa adalah www.gaisma.com yang menyediakan insolasi terperinci (sinar matahari) dan hal-hal terkait untuk berbagai lokasi di seluruh dunia. Seperti Mauvis ditampilkan berada di San Francisco, AS, lihat http://www.gaisma.com/en/location/san-francisco-california.html

Rata-rata jam sinar matahari per hari setiap bulan untuk Januari hingga Desember ditampilkan di sana sebagai

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

Jadi insolasi tertinggi adalah rata-rata 7,7 jam sinar matahari per hari pada bulan Juni dan terendah adalah rata-rata 1,85 jam sinar matahari per hari pada bulan Desember.

Sebagai perbandingan, Nairobi di Kenya hanya memiliki 6,3 jam maksimum sinar matahari per hari (pada bulan Februari) TETAPI bulan terburuk dengan 4,4 jam / hari pada bulan Juli. Persyaratan panel surya di Nairobi akan kurang dari setengah persyaratan di SF.

• Silikon modern pada panel PV berlapis kaca akan menghasilkan area sekitar 130 Watt / m ^ 2.

• Jika Anda memiliki pengontrol pelacakan MPPT, Anda mungkin akan mendapatkan 95% dari ini ke dalam baterai. Tanpa MPPT Anda bisa mendapatkan 70% -80% tergantung kondisi. Mungkin lebih.
  Katakan 75% untuk perhitungan awal.

• Baterai asam timbal akan menghasilkan 80% energi yang tersimpan di dalamnya.
  Baterai LiFePo4 akan menghasilkan 90% energi yang tersimpan di dalamnya. Keduanya memiliki tingkat debit diri yang cukup rendah.

BEGITU

Energi yang tersedia dari PV (panel Photovoltaic / panel surya) yang disimpan ke baterai dan kemudian pulih adalah tentang:

• 130 W x 75% x 80% = ~ 80 Watt per meter persegi dalam sinar matahari LENGKAP .

Jika kapasitas baterai ini akan digunakan lebih dari 10 jam maka Watt yang didukung per meter persegi adalah 80/10 = 8 Watt beban peralatan per meter ^ 2 panel per jam sinar matahari.

Jika Anda ingin sistem berjalan selama N hari tanpa matahari (badai pasir? :-)) Anda membutuhkan N meter ^ 2 panel per 8 Watt atau Anda dapat memberi daya 8 / N Watt peralatan per meter persegi per jam sinar matahari.

Menggunakan angka 1,85 jam sinar matahari per Hari di bulan Desember, Anda dapat memberi daya 8W x 1,85 = ~ 15 Watts peralatan selama 10 jam dari rata-rata matahari hari di bulan Desember per meter persegi panel.

Jadi, untuk menjalankan peralatan 40 W Anda dengan aman di bulan Desember, Anda membutuhkan 40/15 = ~ 2,66 m ^ 2 panel atau sekitar 2,66 x 130W = 350 Watt panel surya. Perhatikan bahwa ini adalah untuk memberikan operasi satu hari 10 jam dari 1,85 jam setara dengan sinar matahari penuh.

Jika Anda ingin dapat bertahan 2 hari tanpa matahari, Anda harus menggandakannya menjadi panel 700 Watt.

Baterai harus berukuran untuk menangani jumlah energi ini. Di atas dihitung pada 75% energi panel yang digunakan untuk mengisi daya baterai, sehingga energi yang masuk

350W x 1.85 jam x 75% = ~ 480 Watt-jam.
Pada 12V itu 480/12 = 40 Amp jam kapasitas baterai.

Baterai dalam 100 Ah cukup untuk memenuhi kebutuhan.

Persyaratan di atas akan dikurangi oleh

• Pengontrol MPPT - moderat

• Baterai LiFePO4 - sedang

• Musim panas daripada insolasi musim dingin - masif - 300% + lebih banyak matahari.

• Peralatan bertenaga rendah - berpotensi sangat signifikan.

FWIW: Saya memulai balasan ini beberapa jam yang lalu tetapi tidak menyelesaikannya. Saya sekarang melihat Olin sekarang juga memberikan jawaban yang agak panjang. Saya tidak akan pergi sejauh itu jika jawabannya ada di sana ketika saya mulai.

Informasi Gaisma:

Burning Man berada di Gurun Black Rock di Nevada, 120 mil di utara Reno.
Informasi Reno berikut ini harus dapat diaplikasikan secara wajar.

Insolation = Sunshine-jam = 4,95 rata-rata untuk bulan September
dan 5,92 per hari untuk bulan Agustus.
Karena BM dalam penggunaan awal September katakanlah 5 jam setara dengan sinar matahari penuh per hari.
Ada sekitar 2 hari basah per bulan sekitar waktu ini - harap mereka mencatat selama BM :-).

Saya akan meninggalkan pembaca untuk mengekstrak detail halus dari diagram hebat berikut di bawah ini. Saya dapat berkomentar jika ada yang tidak dapat dipahami (lihat juga halaman bantuan gaisma).
Garis BM akan sedikit di atas garis hari oranye yang untuk akhir September.
Matahari terbit sekitar 6:40 pagi dan matahari terbenam sekitar 7 malam.
Sudut matahari pada tengah hari sekitar 50 derajat di atas cakrawala.
09:00 hingga 15:00 sudut matahari 20 derajat atau lebih tinggi di atas cakrawala.

Matahari berayun dari sekitar 110 derajat ke 230 derajat 9 pagi sampai 3 sore = +/- 60 derajat
sinus 60 derajat adalah 0,87 sehingga panel penunjuk pada posisi matahari tengah hari akan kehilangan sekitar 13% dari energi yang tersedia pada posisi 3pm dan 9 pagi. Jadi memindahkan panel sekali atau dua kali sehari secara manual akan menghasilkan keuntungan sederhana.

Perubahan sudut di atas cakrawala selama periode puncak matahari adalah (50-20) = 30 = +/- 15 derajat sehingga perubahan sudut vertikal tidak bermanfaat sepanjang hari.

Perhatikan bahwa matahari berada pada ketinggian maksimum sekitar jam 1 siang. Hemat di siang hari. Menyesuaikan komentar jam 9 pagi dan 3 sore menjadi waktu sungguhan (10 pagi hingga 4 sore) akan lebih baik memusatkan hasil pada puncak siang yang sebenarnya. TETAPI hasilnya tidak akan jauh berbeda.

Perhatikan bahwa saat matahari terbit dan terbenam pada hari ini grafik ini diplot (garis oranye) matahari terbit dan terbenam sekitar +/- 90 derajat dari sudut tengah hari. Untuk tanggal-tanggal sebelumnya pada 21 Juni, matahari terbenam dan naik secara progresif lebih jauh melewati 90 derajat dari tengah hari, jadi jika Anda ingin panel mendapatkan semua sinar matahari, maka perlu menunjuk "di belakang" itu posisi menunjuk tengah hari yang normal. yaitu matahari terbit dan terbenam "di atas bahu Anda" di bulan-bulan musim panas.

12VDC ke catu daya daya PC

Pertanyaan ini berkaitan dengan PC yang didukung oleh 12VDC ditanyakan pada bulan September 2011.

Pengguna membeli power supply 12V ke micro-At dari ebay.
Tampaknya berpotensi berguna dalam aplikasi Anda dan menunjukkan apa yang tersedia dan juga, berguna, tingkat kerumitan yang diperlukan dalam 'menggulung sendiri'.

Dibeli dari sini

Dan terlihat seperti ini:

PW-200-M 200W micro-ATX DC / DC Mini ITX Power Supply PSU

Mereka bilang:

• Berikan daya pada motherboard Pentium 4 dengan super kecil, bebas kabel PW-200-M 200W micro-ATX DC ke DC power supply yang bekerja dengan jajaran lengkap motherboard mini-ITX.

  Menampilkan operasi bebas noise dan rendah panas, catu daya ini terhubung langsung ke konektor ATX motherboard Anda yang memberikan solusi daya yang cepat, ringkas, dan nyaman.

  Manfaat:
  Satu-satunya pasokan micro-ATX DC-DC bebas kabel yang sesuai dengan jajaran lengkap motherboard mini-ITX Mendukung Pentium 4 dan memberi daya pada kebanyakan motherboard hingga 3.0GHz. Daya PC Anda dan periferal dari catu daya tunggal 12V Total noise -pengoperasian bebas Menghubungkan langsung ke konektor ATX motherboard Menyediakan hingga 200W dari pasokan 12V tunggal 200.000 jam masa hidup Ukuran yang kompak menghemat ruang: 57 x 61mm PW-200-M 200W micro-ATX DC ke catu daya DC adalah merek baru dan tidak digunakan.