为沙漠中的30瓦计算机供电

我想为沙漠中一个无头的小型Linux盒供电，每天工作10多个小时。它消耗30-40瓦的低端。我不想使用发电机，而是走电池+太阳能路线。您能告诉我关于电池大小与太阳能电池板输出的最佳设置吗？

编辑：添加其他信息：该单元将在一周内的沙漠每天将有大约5个小时的可用阳光（9月初，黑岩沙漠）。该计算机是带有SSD和wifi的标准班车（微型电脑）（注释中有更多详细信息）。我知道我的PC功率可以低于30瓦，但是对于我期望的应用程序和用户负载，我希望坚持使用最初版本的现有功能（尽管总是欢迎硬件建议）。

我将在为期一周的住宿之前为电池充满电，这将使我有一点时间没有设置太阳/太阳能电池板。谢谢。

更新！我在下面接受了一些建议，并从Craigslist上以45美元的价格购买了旧的NSLU2。现在，我正在以2.5瓦的功率运行Debian Web服务器！（6.4瓦特，两个USB硬盘驱动器，并在传输文件时。）我整个星期都可以用电池来运行整个设置，而无需充电。

您需要一个每天10小时提供40 W功率，每天400 Wh的太阳能电源。显然，所有这些能量最初都是通过太阳能电池板进入系统的，因此必须相应调整大小。假设系统中的开关电源的总效率为70％。这样一来，在存储电池和随后从电池中取回电能时，就会失去动力。假设这是另外70％。结合这两者，从太阳能电池板输出到极限负载，您的效率约为50％。

现在您知道太阳能电池板每天必须产生约800 Wh的电量。有了非常大的电池，只需要长时间就可以产生平均值。电池越小，面板仍然必须产生此功率的平均窗口就越小。多少合理取决于您尚未告知我们的因素。

假设您已经确定了系统的大小，以便几天内平均需要800 Wh /天。您遗漏了很多信息，例如纬度是多少，因此冬天的最小日照长度是多少，您可以容忍的故障几率，几天内您期望的平均日照最小百分比，等等。例如，如果您得出结论认为几天之内最坏的情况，您每天只能依靠相当于1个小时的全日照，那么面板需要能够在全日照下输出800W。

下一个问题是电池。从前面的示例来看，看起来电池应该能够在没有任何输入功率的情况下运行系统，至少需要整天使用，即负载达到400 Wh。假设上面假设的开关电源总损耗的70％的一半在电池和负载之间，这意味着从电池到负载的效率为84％。400 Wh / 84％= 480 Wh，这是电池在没有输入功率的情况下必须能够生产的功率，并且如果没有异常功率，则电池会严重退化。

让我们看看数字如何计算出12V铅酸电池。负载供电时，48W / 12V = 4A漏极。由于负载需要在此功率水平下运行10个小时，因此代表40 Ah的容量。但是，这需要大大降低。一个新的40 Ah铅酸电池也许可以在合适的温度下执行一次，但是将其耗尽将其杀死。对于铅酸，您需要“深度循环”电池，但仍然会大幅降低。诸如80 Ah的“船用”电池可能会做到这一点。其他电池技术在如何充分放电，工作温度范围，使用寿命，生命周期，成本，可用性等方面具有不同的权衡。

参数：

• 将“日照小时”定义为充满阳光的1小时（1000 W / m ^ 2）或在超过1小时的时间内传递的较少量的等效光。
  夏季，全球每天典型的日照时间为4到5个小时，而冬季则更少。

  www.gaisma.com是一个绝佳的资源，它为全球许多地方提供了详细的日照（阳光）和相关事项。如图所示，Mauvis位于美国旧金山，请访问http://www.gaisma.com/en/location/san-francisco-california.html

此处显示的1月至12月每个月的平均日照时间为

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

因此，最高的日照是6月的平均每天7.7个日照小时，而最低的是12月的平均日照1.85个小时。

相比之下，肯尼亚的内罗毕每天平均最高日照时间为6.3（2月），但最糟糕的月份是7月，日照时间为4.4。内罗毕的太阳能电池板要求将不到SF的一半。

• 现代的玻璃硅层压玻璃面板将提供约130瓦特/ m ^ 2的面积。

• 如果您有MPPT跟踪控制器，那么其中的95％可能会带入电池。没有MPPT，您可能会获得70％-80％的收益，具体取决于条件。也许更多。
  假设初始计算为75％。

• 铅酸电池将存储其中的80％+的能量。
  LiFePo4电池将提供90％+的存储能量。两者均具有足够低的自放电率。

所以

从PV（光伏面板/太阳能面板）中保存到电池中然后回收的可用能量约为：

• 130宽×75％×80％= 80〜瓦特每平方米在FULL阳光。

如果要使用此电池容量超过10个小时，则每平方米支持的瓦数为80/10 =每阳光小时每米^ 2面板的8瓦设备负载。

如果要使系统在没有阳光的情况下运行N天（沙尘暴？:-)），则每8瓦需要N米^ 2的面板，或者您可以在每个日照小时每平方米为8 / N瓦的设备供电。

使用12月每天的1.85日照小时数，您可以为每平方米面板平均12月日的太阳照度提供8W x 1.85 =〜15瓦的设备功率，持续10小时。

因此，要在12月安全运行40瓦设备，您将需要40/15 =〜2.66 m ^ 2的电池板或约2.66 x 130W = 350瓦的太阳能电池板。请注意，这是要从1.85小时的满太阳当量提供10天的一天运行。

如果您希望能够承受2天的日照，则需要将其倍增至700瓦面板。

电池需要调整大小以处理这种电量。以上是根据75％的面板能量用于为电池充电而计算的，因此输入的能量为

350W x 1.85hr x 75％=〜480瓦时
在12V电压下，电池容量为480/12 = 40安培小时。

一个100 Ah的深循环电池就足够了。

上述要求将减少

• MPPT控制器-适中

• 磷酸铁锂电池-适中

• 夏天而不是冬天的日照-大量-太阳多出300％+。

• 较低功率的设备-可能非常重要。

FWIW：我是在几个小时前开始此回复的，但还没有完成。我现在看到奥林现在也提供了一个冗长的答案。如果我开始时他的回答在那里，我就不会花那么多时间。

Gaisma信息：

燃烧的人位于里诺以北120英里的内华达州的黑岩沙漠中。
以下Reno信息应合理适用。

日照= 9月的平均日照时间=平均为4.95
，八月的平均日照时间为5.92。
由于BM是在9月初使用，因此请说相当于每天5个小时的日照。
这段时间每月大约有2个潮湿的日子-希望它们在BM :-)期间活跃起来。

我将让读者从下面的奇妙图表中提取详细信息。如果无法理解任何内容，我可以发表评论（另请参阅gaisma帮助页面）。
BM线将略高于9月下旬的橙色日线。
日出时间大约是6:40 am，日落大约是7pm。
中午的太阳角大约比地平线高50度。
上午9点至下午3点太阳角在地平线上方20度或更高。

太阳从大约110度到230度从上午9点到下午3点摆动= +/- 60度60度
正弦值为0.87，因此在午间太阳位置的指点面板在下午3点和上午9点位置会损失约13％的可用能量。因此，每天手动移动面板一次或两次将产生适度的收益。

在太阳峰值期间，地平线上方的角度变化为（50-20）= 30 = +/- 15度，因此垂直角度变化一天都不值得。

请注意，太阳在下午1点左右达到最高高度。夏令时。将我的上午9点和下午3点的评论调整为真实时间（上午10点至下午4点）会更好地将结果集中在真实的正午高峰，但结果不会有太大变化。

请注意，在白天的日出和日落时，会绘制此图（橙色线），太阳升起并从中午角开始大约+/- 90度。对于早至6月21日的日期，太阳会从中午开始逐渐升起并超过90度，因此如果要使面板获得所有阳光，则需要将其指向“背后”，这是正常的中午指向位置。也就是说，在夏季，太阳升起并落在您的肩膀上。

12VDC至PC电源

2011年9月，提出了与12VDC供电的PC相关的问题。

用户从ebay购买了12V的micro-At电源。
它看起来在您的应用程序中可能很有用，并且可以显示可用的内容和唯一的内容，例如，“滚动自己”时所需的复杂程度。

从这里买的

看起来像这样：

PW-200-M 200W微型ATX DC / DC迷你ITX电源PSU

他们说：

• 这款超小型无电缆PW-200-M 200W微型ATX DC至DC电源可为所有Pentium 4主板供电，该电源可与所有mini-ITX主板一起使用。

  该电源具有无噪音，低热量的运行特性，可直接连接到主板的ATX连接器，从而提供了快速，紧凑和方便的电源解决方案。

  优势：
  唯一一款与全系列mini-ITX主板兼容的微型ATX DC-DC无电缆电源，支持Pentium 4并为大多数主板提供高达3.0GHz的功率通过单个12V电源为PC和外围设备供电总噪声免操作，直接连接至主板ATX连接器，可通过单个12V电源提供高达200W的功率200,000小时的使用寿命紧凑的尺寸可节省空间：57 x 61mm PW-200-M 200W micro-ATX DC至DC电源是全新的，没用过。