Uzak Hava İstasyonlarında Kendi Suları için Imperative

Uzak hava istasyonları küresel iklim izlemenin arka kemiği oluşturur, tarım tahminleri, havacılık güvenliği ve felaket erken uyarı sistemleri. Bu yüklemeler genellikle en ulaşılamayan arazileri işgal eder - topları, Arctic tundra, çöl içleri ve okyanusu tasarımı - insan müdahalesi olmadan önce yalnızca bir mühendislik meydan okuma sistemindeki bir başarısızlıktır.

Bir Kendi Suslan Güç Sisteminin Temelleri

Her uzaktan hava istasyonu güç sistemi dört temel element üzerinde geri dönüyor: enerji üretimi, depolama, düzenleme ve yedekleme. Bu bileşenleri doğru şekilde istasyonun özerkliğini ve yaşam süresini belirler.

Yenilenebilir Enerji Kaynakları

[FONT:0)Solar fotovoltaik (PV) paneller[Döneticiler) Katı devlet doğası, düşük bakım ve maliyetle ilgili en yaygın kaynaktır. - Monokristal panellerde (>2%2), yüksek çözünürlükte veya kalıcı olarak bulutlu bölgelerden gelen küçük diziler ile tanışmaya izin verir.[Dönemli rüzgar türbinleri[Dönemli yüksek çözünürlükte 100-400 W derece yüksek çözünürlükte) Güneş enerjisinin birkaç ay boyunca özellikle de en az ısıtılabilirliği ve ısıtılabilirliği azaltılabilir.

Enerji Depolama Çözümleri

Piller gece operasyonu ve düşük yenilenebilir nesil dönemleri için enerji depolamak.ETHFLT:0)Lithium demir fosfat (LiFePO4)) bataryalar büyük ölçüde deşarj derinliği nedeniyle (80-% 90), daha uzun döngü ömrü (3,000-5,000 döngü), düşük sıcaklıklarda yüksek performanslı sistemler (BMS) ısıtılabilir.

Güç Yönetimi ve Düzenleme

AİLRAI:0) şarj cihazı[[Dönetici:0) hassas sensörler ve iletişim ekipmanları için gerilim sağlar. (MPPT) Kontrolücüler PWM kontrolörlerine kıyasla% 30'a kıyasla daha fazla enerji harcarlar, özellikle de panel gerilimi yüksek olduğunda soğuk havalarda.

Backup Power Options

Sağlam yenilenebilir nesil, aşırı hava olayları veya bileşen hataları bile pilleri boşaltabilir. AurFLT:0) Yakıt hücresi) şimdi bir kalıp daha yüksek enerji yoğunluğu ile düşük emisyonlu yedekleme sağlar. Daha büyük istasyonlar için, aİLDÜDÜSÜSÜSÜSÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayan veya Uydulu jeneratörü (DÜye) daha fazla bakım ve yakıt lojistik gerektirir. Birçok tasarım şimdi bir seçenek olarak daha fazla bakım gerektirir.

Uzak Kurulumlar için Tasarım

Proper tasarım, kapsamlı bir site değerlendirme ile başlar. Mühendisler, bu özel yer için en az bir yıllık tarihi hava verilerini toplamak zorundadır - reradiance, rüzgar hız dağılımı, sıcaklık aşırılıkları ve yağış modelleri.Bu veriler, ANABİ veya NREL'in SAM gibi simülasyon araçlarına sahiptir.

Coğrafi ve Climatic Faktörleri

Uzak güç tasarımının ilk kuralı, RockyT:0) Yük profiline yenilenebilir kaynağı eşleştirmek için (FLT:1) yeterlidir. Atacama Çölü, güneş tek başına yeterli; rüzgar katkısı, güneş dağlarında bir buzdolabında, rüzgar dik bir eğimde hüküm sürüyor veya dikey kablolar kullanarak yüksek ısıtmalı kablolarda yüksek ısıtmalı kablolar için yüksek ısıtmalı kablolar için yüksek ısıtmalı yüksek ısıtmalı kablolar için yüksek ısıtmalı kablolar ile dondurmalıdır.

Enerji Talep Analizi Analizi

Uzak bir istasyonda her watt sayılıyor.ETHFLT:0) Düşük güç sensörleri[Dönetici:0) Vaisala PTB330 barometresi gibi, sadece birkaç miliwatta sahiptir.[/FLT:2 Haberleşme cihazları [DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD|DDDDDD|Dış cihazları) [Dışkanlık değişkenleri için hesaplanmalıdır: Kışın ısıtılması, ısıtma sistemi, ısınabilir veya pilileri kullanmak için% 20-100 W,5'ye kadar harcıyor.

Reddans ve Reliability

Kendi kendini korumak için birçok başarısızlık modları hayatta olmalıdır.[DÜye Olmayanlar:0) Kırmızı şarj cihazı (eskiden sorumlu kontroller[Döneticiler) Bir yıldırım grevi birincil kontrole zarar verirse, güneş panelleri mevcut olan mesafeleri (eskiden) sürekli olarak güvenli bir şekilde depoya veya hasarlı hücrelere taşımaya izin verir.[Döneticileri)

Enerji Verimliliğinin İncelenmesi

Yükün azaltılması, nesli ve depolama kapasitesini eklemekten neredeyse her zaman daha ucuzdur. Her tasarım bir enerji denetimi ve agresif verimlilik önlemleri ile başlamalıdır.

Low-Power Electronics ve Sleep Modes

Modern mikrokontroller, aritme gibi modern mikroböpektifler:0)Tensilica Xtensa[Dönetici:0)[Döneticiler:0))))))))))))))) Katı olmayan periferiler, gerçek zamanlı saat işlevselliğini korurken, mikroampörler (Dördüşük saat işlevselliğini korurlar.[Döneticileri))))))))) CPU'da bulunan ve birkaç saniye boyunca gerekli olan verileri yalnızca birkaç saniye boyunca kullanabilir.

Verimli İletişim Protokolü

Uydu üzerindeki transformasyon enerji yoğundur. a.Ücretsiz:0) veya [DÜDÜT:1] verileri sıkıştırma ve toplu taşıma ile ilgili yaklaşım, iletişim enerjilerini azaltır.In istasyonları için hücresel aralığı, [[DÜcretsiz|SÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Yazılım-Defined Power Management

Akıllı bir güç yönetimi algoritması sürekli olarak batarya gerilimi, güneş akımı ve yükleri izler. Şarj durumunda, şarj durumunu bir eşiğin altında bırakabilir, bu, temel yükleri kullanabilir (FLT:0) ve [[Dönemli yükleri tahmin etmek için[Döneticileri) ve [[Dönemli olmayan yükleri [Dönemli olmayan yükleri [Düzücükler, kamera, yüksek frekanslı iletimler). Bazı sistemler kullanılabilir.

Harsh Ortalarında Bakım ve Durability

Gerçekten kendi kendini korumak için her 1-3 yılda bir kez daha bakım gerektirmez. Bu, mekanik ve elektrik tasarımı gerektiren bir belgedir.

Enküre Koruma ve Termal Yönetim

Tüm elektronikler temizlenmiş olmalıdır:0)IP66 veya NEMA 4X) Toz, su ve böcekler.Uzgun havalarda ısı parçaları veya termoelektrikli soğutucular [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Korozyon ve UV Direnişi

Denize paslanmaz çelik bağlantı, alüminyum çerçeveler ve UV-stabilize plastikler genişletilmiş bir bileşen yaşamı.ASIFLT:0)Konformal kaplama)[Dönetici takmak için çelik borular veya yüksek nemler için korozyonu engeller. Kablo bez ve konektörler yıl boyunca dikkate alınmalıdır; ancak likat:2).Veerson Powerpole) veya spec dairesel konektörler[FLT: 5)

Uzaktan İzleme ve Tahminsel Bakım

En iyi tasarlanmış sistemler bile başarısız olur. AurFLT:0)remote telemetri ünitesi), batarya gerilimi, sıcaklık ve güneş akımının, erken tahmin edilebilir bakım algoritmalarının belirlenmesine izin verebilir.QUUAĞU gibi modern platformlar (örneğin, güneş enerjisinin tahmini olarak) [Dörtücük telemetri hizmetleri)

Hibrit ve Akıllı Güç Sistemlerinde Yenilikler

Son on yılda hem donanım hem de uzaktan güç için kontrol stratejilerinde önemli gelişmeler görüldü.

Hybrid Solar-Wind with MPPT Optimizasyon Optimizasyonu

Hem güneş hem de rüzgar ayrı MPPT kontrolörleri ortak bir DC otobüsü beslemeli. NewurFLT:0) Yükleyicileri (Dörtücük)[Döneticileri tarafından belirlenen) veya şarj cihazı (Dörtücük)) tarafından kullanılan (Dörtücük) veya yüksek enerji için bir yük olarak hizmet eden (Dörtücük) bir şarj cihazının içine konmasını sağlamak için bir yük olarak hizmet eder.

Enerji Tahmini için Makine Öğrenmesi

NOAA ve akademik laboratuvarlarda araştırmacılar, istasyonun operasyon programını geliştirdiler (örneğin, yüksek rüzgar veya güneş enerjisini kullanan büyük bir veri yüklemesini öngördüler.)

Ultra kapasitelior-Battery Hybrids

[FONT:0]Lithium-ion kapasitors[DÜDÜSÜDÜSÜSTÜSÜSÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜKLERİN BÜYÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ

Vaka Çalışmaları: Başarılı Uygulamalar

Gerçek dünya örnekleri en iyi uygulamaları göstermektedir.

Antarktika Otomatik Hava İstasyonları (AWS)

Wisconsin'in AWS programı, kış sıcaklıklarının düşmesi gereken Antarktika Plakları istasyonlarını dağıtıyor - 80 °C ve sürekli karanlık dört ay sürüyor. Bu istasyonlar, yüksek çözünürlükte bulunan küçük bir güneş paneliyle çalışan hafife alındı.[Dönemli koşullara rağmen, sadece yıllık batarya yedeklerine güvenecekler).

Alp Hava İstasyonu Washington

New Hampshire'daki Mount Washington Gözlemevi, çok düşük rüzgar hızlarını üretmeye başlayan ve 231 mph'de kaydedilmiştir.Onlar aurFLT:0) dört 330 W güneş paneli ve 400 W VAWT ile sürekli olarak hafife alınan bir sistemdir.

Uzak Güç Sistemlerinde Geleceği Trendleri

Bir sonraki nesil kendi çatı istasyonları yeni malzemeler ve daha derin entegrasyondan yararlanacaktır.

Perovskite Solar Hücreleri

Perovskite güneş hücreleri %26'yı aştı ve hafif, esnek çarşaflar olarak üretilebilirler. İstasyonların kendi başına bütün konutları bir güç jeneratörüne dönüştürebilirler. birincil dezavantajları - nemlendirme teknikleri ile çözülebilir. beş yıl içinde, kilo ve nakliye maliyetlerini azaltırlar.

Gelişmiş Battery Chemistries

[FONT:0)Sodium-iyon aküler [Döntgen: 1) Düşük sıcaklıklarda, lityum-iyondan daha iyi çalışır ve bol miktarda malzeme kullanırlar. henüz kitlesel üretilen ancak daha sürdürülebilir ve soğuk-tolerant bir çözüm olabilir. [Dönemli bataryalar[Dönemli)

Çevre Phenomena'dan Enerji

Araştırmacılar, ultra kapasiteli bir batarya için fotonatif olarak geliştiriliyor (Döneticileri) [Dönetici ve hava arasındaki sıcaklık farkı kullanarak, potansiyel olarak düşük güç sensörü için yeterli değil, orta iklimlerde herhangi bir batarya için yeterli.

Yazılım Tanımlanmış Güç Paylaşımı

Future istasyonları, küçük bir mesafe güç hattıyla bir dağın gölgesinde olan bir komşu istasyonuyla güç paylaşabilir. Bu konsept vadilerdeki çevresel izleme dizilerini ve kanyonları ile ayırt etmek için araştırılır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Uzak hava istasyonları için kendi kendini aydınlatan bir güç sistemi tasarlamak, dünyanın en zorlu yerlerini dengelemek, düşük güç elektronikleri ve makine öğrenimi-yeterli enerji yönetimi, mümkün olan her şeyi ispatlamak için bir sistem oluşturmaktır.En kötü üretim, yüksek kaliteli iklim verileri kullanarak, en zorlu yerleri planlamak için - en kötü ortam için - bu kritik konumdaki en zor konumları sağlamak için online gözlemleyici veya makine öğrenimine dayalı enerji yönetimi, mümkün olan her türlü platformun sınırlarını zorlamak.

En iyi uygulamalar hakkında daha fazla okuma için, [[FONTD:0)U.S. Enerji Enerji Teknolojileri Ofisi) tarafından belirlenen bir programdır.TheDANFLT:2TOREL (BMT) [FONTDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.