Автономное питание удалённого объекта: вышка, пост, вагончик в лесу

«Off-grid объект, вышка» — так звучала одна из заявок. За этой короткой строкой стоит принципиально другая инженерия: сети нет вообще, ошибиться в расчёте некому и нечем компенсировать. Если станция не вытянет декабрь, объект просто погаснет.

Главное отличие: считают по худшему месяцу

Сетевую станцию считают по году — недобор в декабре компенсирует избыток в июне, разницу добирает сеть. У автономного объекта такой возможности нет, поэтому расчёт ведётся по декабрю, самому тёмному месяцу.

В Беларуси киловатт установленной мощности даёт в декабре около 20 кВт·ч, то есть 0,65 кВт·ч в сутки. Объекту, который потребляет 2 кВт·ч в сутки (типичная вышка связи или метеопост: приёмопередатчик, модем, обогрев шкафа), зимой нужно порядка 3 кВт панелей — при том, что летом хватило бы 0,5 кВт.

Именно поэтому автономные массивы выглядят «избыточными»: летом они сбрасывают львиную долю выработки, и это нормально. Альтернатива — тащить туда линию или возить генератор.

Ёмкость — на пасмурную неделю, а не на ночь

Для дома резерв считают на вечер и ночь. Для автономного объекта — на 3–5 суток без солнца: в декабре в Беларуси легко случается неделя сплошной облачности. Тот же объект на 2 кВт·ч в сутки требует 8–10 кВт·ч полезной ёмкости, то есть 10–12 кВт·ч установленной с учётом глубины разряда.

Химия — только LiFePO4. Свинец на морозе теряет половину ёмкости, не переносит недозаряда, который на автономке неизбежен, и умирает за пару зим. Литий держит цикл и позволяет разряжать глубже.

Мороз: то, о чём забывают

LiFePO4 нельзя заряжать при отрицательной температуре — BMS просто заблокирует заряд, и объект встанет при полном солнце. Варианты:

• батарея с подогревом (нагреватель питается от самой батареи или от панелей);
• утеплённый бокс, где тепло даёт сама аппаратура — на вышках это самый простой путь;
• размещение внутри отапливаемого шкафа связи.

Подробнее — в статье о поведении LiFePO4 на морозе.

Что ставить

• Инвертор — автономный (off-grid) или гибридный в режиме без сети, обязательно с чистой синусоидой: аппаратура связи к форме напряжения чувствительна.
• Контроллер — только MPPT. PWM на длинных стрингах теряет до 30 %, а на автономке терять нечего.
• Резервный вход под генератор с автозапуском — страховка на аварийный случай, если станция всё же ушла в ноль.
• Мониторинг по сотовой сети. Объект без связи — объект, о поломке которого узнают через месяц.

Механика и сохранность

Наземный или кровельный каркас на удалённом объекте считают на полную ветровую нагрузку без скидок: чинить некому. Крепёж — только нержавеющий. Панели ставят так, чтобы зимой снег сходил сам: угол 45–60° вместо «оптимальных» 39°, потому что чистить их зимой никто не приедет — а зимняя выработка тут критична.

Отдельная тема — сохранность. На безлюдных объектах панели ставят повыше, крепёж делают неразборным снаружи, а мониторинг настраивают на сигнал при резком падении напряжения массива.

Расскажите, что за объект и какая у него суточная нагрузка, через контакты — посчитаем по декабрю и скажем честно, где солнце дешевле линии, а где нет. Оборудование — в разделе автономных станций.