Przewidywanie wydajności paneli PV
Zasilanie mobilnych wież to bardzo trudny temat, kiedy na miejscu nie ma stałego źródła prądu. Zasilanie monitoringu panelami PV (fotowoltaicznymi) pozwala wieżom przez większość czasu działać bez podłączenia do sieci, ale zapewnienie im wystarczającej ilości prądu często jest niełatwym zadaniem.
AlarmTower – uproszczony potencjał produkcyjny PV w skali roku
Powyższy wykres sugeruje, że w idealnych warunkach zasilanie monitoringu panelami PV sprawdza się bardzo dobrze od marca do września. Takie wykresy pokazują rozkład czasu nasłonecznienia w perspektywie miesięcznej – nie biorą pod uwagę zdarzeń rzadkich i zmienno-pogodowych, występujących częściej zimą. Nie należy patrzeć tu na wartości, ale na stosunek spadków do szczytu możliwości. Niestety jest to również wariant bardzo optymistyczny spadku wydajności paneli PV.
Zasilanie monitoringu panelami PV – analiza danych historycznych
Poniżej przedstawiono wyniki rzeczywiste otrzymanej energii z dużego zestawu paneli PV analizowanego w AlarmTower przez cały rok 2021. Instalacja profesjonalna, ale nie idealna, z niedoskonałymi kątami i z nieodkrytymi po horyzont przestrzeniami jak z kreskówki Lucky Luke. Subiektywnie szacowana korzystność ustawienia i lokalizacji jak na Polskę to 90%. Jak widać, rzeczywiste dane nieco odbiegają od danych „wzorcowych” już w kwestii proporcji poszczególnych miesięcy względem szczytu.
AlarmTower – wyniki doświadczalne PV miesiące 2021
Dla pozyskiwania energii na potrzeby bieżące, uzupełnione dostawami z elektrowni w celu oszczędzania oraz dla produkcji pod sprzedaż można posłużyć się powyższym wykresem – i to wystarczy. Jeżeli jednak mamy zapewnić ciągłość zasilania bez dodatkowego źródła energii, trzeba zagłębić się w szczegóły do poziomu możliwego do zbuforowania okresu, czyli mniej więcej jednej doby, ewentualnie dwóch dób w naszym przypadku.
Poniżej przyjrzymy się różnym miesiącom bez zachowania kolejności, rozważając różne przypadki.
AlarmTower – wyniki doświadczalne PV styczeń 2021
Przerwa w zasilaniu w dniach 13 – 19 stycznia spowodowałaby również przerwę w działaniu urządzenia. Lecz nie tylko to. Już same dni 1, 2, 3, 5, 6 oraz 22 –30 stycznia, to dni „za słabe” na utrzymanie działania. A produkcja w tych dniach to około 5% nominalnej mocy paneli.
AlarmTOWER – wyniki doświadczalne PV grudzień 2021
Najgorszy okres dla zasilania monitorgu panelami PV
Grudzień to zdecydowanie najgorszy miesiąc do produkcji energii z paneli. W grudniu 2021 w zasadzie było jedynie kilka dni, które pozwoliłyby sprawnie funkcjonować systemowi. W czasie, gdy sprawność instalacji spada poniżej 10%, konieczne byłoby znaczne rozbudowanie zasilania PV, aby zapewnić optymalną efektywność. A przetrwanie dłuższego spadku 5%, to już znacznie większe wyzwanie.
Posiłkując się uzyskanymi danymi, dokonamy bardzo luźnej analizy, przeliczając w zaokrągleniu znane nam wartości. Jeżeli system będzie pobierał 40 W, to na dobę zużyje około 1 kWh. Z naszych obserwacji wynika, że panel 370-400 W jest w stanie wygenerować 3 kWh w szczycie. Jeżeli wydajność spada do 5%, to panel dostarczy w okolicach 0,15 kWh. Urządzeniu o poborze 40 W należałoby zapewnić więc około 7 paneli, by mogło funkcjonować. Kolejne 7 –10, by naładować w tym samym czasie bufor – akumulatory. Taki zabieg i tak nie uodporni naszej instalacji na powyższe kilkudniowe przerwy, a co najwyżej na 3 dni.
AlarmTOWER – wyniki doświadczalne luty 2021
Choć luty prezentuje się lepiej, to jednak można spodziewać się problemów w dniach 4 –14 lutego oraz 16 –19 lutego. Awaria jest wysoce prawdopodobna, a wraz z nią przerwa w zasilaniu. Konieczna będzie wymiana akumulatorów co dwa dni lub zagwarantowanie dodatkowego zasilania, np. paliwożernego agregatu prądotwórczego.
AlarmTOWER – wyniki doświadczalne PV marzec 2021
Podsumowanie analizy
Podsumowując, na poniższym wykresie przedstawiamy zapotrzebowanie na energię instalacji oraz przebieg produkcji energii z dwóch dużych 400 W paneli PV. Jak widać, sprawdza się to w lecie, ale w zimie już nie. Niestety uczulamy, że również w lecie mogą pojawić się dłuższe przerwy w produkcji energii, jednak o tej porze roku są one raczej sporadyczne.
Kolejnym problemem jest to, że nie mamy pewności, czy na budowie, którą obsługuje wieża, jakaś koparka lub dźwig nie zasłania nam paneli przez większą część dnia. Oczywiście zdarzają się również w lecie takie dni, że rzeczywista produkcja prądu spada poniżej 10%. Jeżeli takich dni będzie już więcej, to system zawiedzie bez dodatkowego zasilania.
Alternatywne rozwiązanie zasilania monitoringu panelami PV
Rozwiązanie AlarmTower to połączenie kilku ekologicznych systemów produkujących prąd. Jeśli z jakiegoś powodu nie sprawdza się fotowoltaika, pomaga jej ogniwo paliwowe.
Monitorujemy zdalnie pojemność płynu potrzebnego do produkcji prądu i na odpowiednim etapie jesteśmy w stanie reagować tak, żeby tych przerw w działaniu systemu nie było wcale. Źródła, jakie wykorzystujemy, nie pozostawiają śladu węglowego. Urządzenie działa w miarę możliwości w oparciu o energię pozyskaną z paneli, a w razie niedoboru – energią z generatora alkoholowego.
Monitorowanie poziomu energii i zasilanie dodatkowe
Zastosowanie dodatkowego zasilania „awaryjnego” jest rozwiązaniem droższym, ale pewnym. Wykorzystanie paliwa zostaje zminimalizowane – ogranicza się jedynie do momentu deficytu PV. AlarmTower może monitorować, uzupełniać zapas paliwa i gwarantować zryczałtowany stały koszt eksploatacji urządzenia.
Połączenie powyższych technologii stanowi najpewniejsze na rynku rozwiązanie. Pod względem niezawodności i przewidywalności trudno nawet porównywać je z ochroną opartą na personelu osobowym. Więcej na ten temat w artykule: Ochrona obiektów i problemy ze stróżami na budowie.