Introducción
Estaciones de monitoreo remoto—clima, medio ambiente, petróleo & gas, agricultura, seguridad—A menudo operan lejos de una red eléctrica confiable. Una combinación batería solar + litio El sistema proporciona energía sostenible, eficiente y duradera fuera de la red para sensores, controladores de borde y módulos de comunicación.
¿Por qué baterías de litio para monitoreo remoto?
Tamaño compacto con alto Wh/kg — Ideal para montaje en postes y sitios con gabinetes limitados.
Típicamente 2,000–5.000 ciclos dependiendo de la tasa DoD/C y del perfil térmico.
Con un diseño adecuado, un rendimiento confiable en todos los ámbitos. -40℃ ~ 85℃ .
Mantiene la carga durante las temporadas de poca luz solar y reduce el mantenimiento del camión.
Nota: La carga por debajo de 0 ℃ requiere estrategias de carga de baja temperatura dedicadas o paquetes de autocalentamiento.
Consideraciones clave de diseño
1) Dimensionamiento de los paneles solares
- Basado en el consumo diario de energía y la irradiación solar local (PSH).
- Incluir margen (10–30%) por variabilidad estacional y suciedad.
2) Capacidad de la batería
- Tamaño para carga nocturna y días de autonomía (p.ej, 2–5 días).
- Preferir DoD ≤ 80% para larga vida útil; ≤ 50% para activos de misión crítica.
3) BMS & Controles
- Sobretensión/subtensión, sobrecorriente, cortocircuito, temperatura y equilibrado de celdas.
- Integración de controlador de carga/MPPT compatible con SoC para proteger el paquete.
4) Protección del medio ambiente
- Carcasa IP65+; revestimiento protector para PCB en sitios costeros y polvorientos.
- Diseño térmico para extremos de calor/frío (calentadores, difusores de calor o ventilación).
Dimensionamiento del sistema & Ejemplos
Fórmulas básicas
| Parámetro | Fórmula | Notas |
|---|---|---|
| Energía diaria (Wh/día) | Potencia de carga (W) × 24 | Ajuste el ciclo de trabajo si es intermitente. |
| Almacenamiento requerido (Wh) | Energía diaria × Días de la Autonomía ÷ DoD utilizable | DoD utilizable: 0.5–0,8 típico para el litio. |
| Batería Ah (en el sistema V) | Almacenamiento requerido ÷ Voltaje del sistema | Redondear y sumar 10–Margen de diseño del 20%. |
| Matriz fotovoltaica (W) | Energía diaria ÷ Horas pico de sol ÷ η | η (eficiencia de extremo a extremo) típicamente 0.7–0.8. |
Ejemplo — Estación meteorológica de montaña
| Artículo | Valor | Resultado |
|---|---|---|
| Carga continua | 80 W | Energía diaria = 1.920 Wh |
| Días de la Autonomía | 4 días | Almacenamiento = 7,680 Wh / 0,8 DoD = 9,600 Wh |
| Voltaje del sistema | 48 V | Batería &asímp; 200 Ah (añadir margen → 220–240 Ah) |
| Horas pico de sol | 4.0 h | PV ≈ 1,920 ÷ (4.0 × 0,75) &asímp; 640 W (añadir 20% → ~770 W) |
Los números anteriores son ilustrativos; para el diseño final se deben utilizar la irradiancia y la temperatura específicas del sitio.
Especificaciones recomendadas (resumen)
| Categoría | Recomendación | Razón fundamental |
|---|---|---|
| Química | LiFePO₄ (LFP) o NMC con BMS | LFP para longevidad/estabilidad térmica; NMC para mayor densidad energética. |
| Temperatura de funcionamiento | -40℃ ~ 85℃ (a nivel de sistema) | Requiere una estrategia térmica a nivel de paquete y gabinete. |
| Departamento de Defensa (diario) | ≤ 80% (≤ 50% para seguro de vida premium) | Prolonga la vida útil del ciclo y reduce el estrés. |
| Recinto | IP65+ aluminio/acero con aislamiento | Robustez ambiental; blindaje EMI. |
| Controlador | MPPT con sensor de temperatura & lógica de carga de baja temperatura | Maximice la cosecha; proteja las celdas en cargas bajo cero. |
| Escucha | Telemetría, alarmas y registros de SoC/SoH | Diagnóstico remoto y mantenimiento preventivo. |
Diagrama de bloques del sistema (SVG en línea)
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