砂漠の真ん中で30ワットのコンピューターに電力を供給する

砂漠にある小さなヘッドレスのLinuxボックスに1日10時間以上電源を供給したいのですが。それは30-40ワットの下限を引き出します。発電機を使わずにバッテリー＋ソーラールートに行きたいです。バッテリーサイズとソーラーパネル出力の観点から、使用すべき最適な設定を教えていただけますか？

編集：追加情報の追加：このユニットが1週間存在する砂漠では、1日あたり約5時間の太陽光が利用できます（ブラックロックデザート、9月上旬）。コンピューターはSSDとwifi（コメントで詳細）を備えた標準的なシャトル（ミニPC）です。30ワット未満のPCを入手できることはわかっていますが、期待するアプリケーションとユーザーの負荷については、最初のバージョンで現在持っているものに固執したいと思います（ただし、ハードウェアの提案はいつでも歓迎します）。

1週間の長期滞在の前にバッテリーを完全に充電します。これにより、太陽/太陽電池パネルの設定なしで少し時間が割り当てられます。ありがとう。

更新！以下のアドバイスを参考にして、Craigslistから古いNSLU2を45ドルで購入しました。現在、Debian Webサーバーを2.5ワットで実行しています。（2つのUSBハードドライブでファイルを転送している間は6.4ワット。）充電なしで、セットアップ全体を1週間バッテリーで実行できる場合があります。

毎日10時間、40 Wを供給し、1日あたり400 Whの太陽光発電電源が必要です。明らかに、この電力はすべてもともとソーラーパネルを介してシステムに供給されるため、それに応じたサイズにする必要があります。システムのスイッチング電源が合計で70％効率的であるとしましょう。次に、保存して後でバッテリーから取り出すときに電力が失われます。それがもう70％だとしましょう。これら2つを組み合わせると、ソーラーパネルの出力から最終的な負荷まで約50％の効率になります。

これで、ソーラーパネルが1日あたり約800 Whを生成する必要があることがわかりました。非常に大きなバッテリーの場合、これは長期間平均してこれを生成する必要があるだけです。バッテリーが小さいほど、パネルがこの電力を生成する必要がある平均化ウィンドウは小さくなります。どの程度が妥当かは、あなたが私たちに伝えていない要因に依存します。

数日の平均で800 Wh /日が必要になるようにシステムのサイズを設定したとします。これがどの緯度にあるか、したがって冬の日光の最小の長さはどれくらいか、許容できる障害の確率はどれくらいか、場所が数日間で平均して予測する完全な日光の最小パーセンテージなど、多くの情報を省略しました。たとえば、数日間で最悪のケースであると結論付けた場合、1日あたり1時間の完全な太陽に相当するものしか期待できない場合、パネルは完全な太陽光の下で800 Wを出力できる必要があります。

次の質問はバッテリーです。前の例から、少なくとも1日の使用、つまり負荷が400 Whの場合、バッテリーは入力電力なしでシステムを実行できるはずです。上記で想定した70％の合計スイッチング電源損失の半分がバッテリーと負荷の間であるとしましょう。つまり、バッテリーから負荷への84％の効率です。400 Wh / 84％= 480 Wh。これは、バッテリーが入力電力なしで、また例外的でなく、したがってバッテリーを大幅に劣化させずに生成できる必要があるものです。

12V鉛蓄電池の数値がどのように機能するかを見てみましょう。負荷に電力が供給されている場合、48W / 12V = 4Aドレイン。負荷はこの電力レベルで10時間実行する必要があるため、40 Ahの容量を表します。ただし、これは大幅に軽減する必要があります。新しい鉛蓄電池40 Ahバッテリーは、おそらく適切な温度でこれを行うことができますが、空になるまで実行すると、バッテリーが停止します。鉛酸の場合は、「ディープサイクル」のバッテリーが必要ですが、それでも大幅にディレーティングします。80 Ahの「マリン」バッテリーのようなものがそれを行うかもしれません。他のバッテリーテクノロジーは、どれだけ完全に放電できるか、動作温度範囲、寿命、ライフサイクル、コスト、可用性など、さまざまなトレードオフがあります。

パラメーター：

• 「日照時間」は、1時間の完全な太陽光（1000 W / m ^ 2）、または1時間を超えて供給されるより低いレベルの同等の光量として定義します。
  夏の世界の1日あたりの通常の日照時間は4〜5時間で、冬の日照時間はこれよりも短いか、はるかに短くなります。

  優れたリソースはwww.gaisma.comで、世界中のさまざまな場所に詳細な日射量（日光）と関連事項を提供しています。Mauvisが米国サンフランシスコにいると示されているため、http： //www.gaisma.com/en/location/san-francisco-california.htmlを参照してください。

1月から12月までの毎月の平均日照時間は、

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

したがって、最高の日射量は、6月の1日あたりの平均日照時間7.7日であり、最低日射量は、12月の1日あたり平均日照時間1.85日です。

比較すると、ケニアのナイロビでは、1日あたりの平均日照時間がわずか6.3日（2月）ですが、最悪の月は1日あたりの日照時間が4.4日/日で、最悪のケースは1日あたりです。ナイロビのソーラーパネル要件は、SFの半分未満になります。

• 最新のシリコンオンガラスラミネートPVパネルは、約130ワット/ m ^ 2の面積を実現します。

• MPPTトラッキングコントローラーを使用している場合、この95％がバッテリーに入る可能性があります。MPPTを使用しない場合、条件に応じて70％〜80％が得られます。おそらくもっとある。
  最初の計算には75％と言います。

• 鉛蓄電池はそれに蓄えられたエネルギーの80％+を提供します。
  LiFePo4バッテリーはそれに蓄えられたエネルギーの90％+を提供します。両方とも十分に低い自己放電率を持っています。

そう

バッテリーに保存されて回収されたPV（太陽電池パネル/太陽電池パネル）から利用可能なエネルギーは、およそ次のとおりです。

• 130 W x 75％x 80％=〜完全な太陽光の下で1平方メートルあたり80ワット。

このバッテリー容量を10時間以上使用する場合、1平方メートルあたりのサポートされるワット数は80/10 =日照時間あたりパネルの1メートル^ 2あたり8ワットの機器負荷です。

システムを太陽なしでN日間稼働させる場合（砂嵐？:-)）、8ワットあたりNメートル^ 2のパネルが必要です。または、1日あたりの日照時間あたり1平方メートルあたり8 / Nワットの装置に電力を供給することができます。

12月1日あたりの1.85日照時間を使用すると、パネルの1平方メートルあたり12月の平均太陽から10時間8W x 1.85 =〜15ワットの装置に電力を供給することができます。

したがって、40 Wの機器を12月に安全に稼働させるには、40/15 =〜2.66 m ^ 2のパネル、または約2.66 x 130W = 350ワットのソーラーパネルが必要になります。これは、1.85時間の完全な太陽に相当する時間から、10時間の1日の操作を提供することに注意してください。

日差しのない2日間に耐えられるようにするには、パネルを700ワットに倍増する必要があります。

バッテリーは、この量のエネルギーを処理できるサイズにする必要があります。上記は、バッテリーの充電に使用されているパネルエネルギーの75％で計算されたので、エネルギーは

350W x 1.85hr x 75％=〜480ワット時。
12Vでは、480/12 = 40アンペア時のバッテリー容量です。

100 Ahのディープサイクルバッテリーで十分です。

上記の要件は、

• MPPTコントローラ-中程度

• LiFePO4バッテリー-中程度

• 冬ではなく夏の日射量-大規模-太陽光が300％以上。

• 低電力機器-潜在的に非常に重要です。

FWIW：私はこの返信を数時間前に開始しましたが、完了しませんでした。私は今、Olinが長めの回答を提供していることを確認します。私が始めたときに彼の答えがそこにあったならば、私はそんなに長くはならなかっただろう。

Gaisma情報：

バーニングマンは、リノの北120マイルにあるネバダ州のブラックロック砂漠にあります。
次のReno情報は妥当な範囲で適用できます。

日射量=日照時間= 9月は平均4.95
日、8月は1日あたり5. 92 日。
BMは9月上旬にあるので、1日あたり5時間相当の完全な太陽を使用します。
この時期には月に約2日間の雨が降ります-BMの期間中にメモをとってください:-)。

読者に、以下の素晴らしい図から細部を抽出してもらいます。理解できないことがあればコメントできます（gaismaヘルプページも参照してください）。
BMラインは、9月下旬のオレンジのデイラインよりわずかに上になります。
日の出は午前6時40分頃、日の入りは午後7時頃です。
正午の地平線から約50度の太陽の角度。
午前9時から午後3時の太陽の角度は、地平線から20度以上です。

太陽の揺れは約110度から230度、午前9時から午後3時= +/- 60度
正弦は0.87なので、正午の太陽の位置のポインティングパネルは、午後3時と午前9時の位置で利用可能なエネルギーの約13％を失います。したがって、1日1回または2回パネルを手動で移動すると、適度な効果が得られます。

太陽のピーク時の地平線上の角度変化は（50-20）= 30 = +/- 15度なので、垂直角度の変化は1日を通して価値がありません。

太陽は午後1時に最大の高さにあることに注意してください。夏時間調整。私の午前9時と午後3時のコメントを実際の時間（午前10時から午後4時）に調整すると、正午のピークに結果を集中させることができますが、結果はそれほど変わりません。

このグラフが日の出と日の入りでプロットされた（オレンジ色の線）ことに注意してください。太陽は昇り、正午から約+/- 90度に設定されます。6月21日までの過去の日付では、太陽は正午から90度を超えて徐々に沈み、昇るので、パネルにすべての日光を取り入れたい場合は、通常の正午のポインティング位置の「後ろ」を指す必要があります。つまり、太陽は昇り、夏の月に「肩越し」に沈みます。

12VDCからPC電源への電源

12VDCから給電されるPCに関するこの質問は、2011年9月に行われました。

ユーザーはebayから12VからマイクロAtの電源を購入しました。
それはあなたのアプリケーションで潜在的に有用であるように見え、何が利用可能で何がスローであるかを示します。

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そして、このように見えました：

PW-200-M 200WマイクロATX DC / DCミニITX電源装置PSU

彼らが言う：

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  メリット：
  mini-ITXマザーボードの全範囲に準拠する唯一のケーブル不要のマイクロATX DC-DC電源は、Pentium 4をサポートし、ほとんどのマザーボードに最大3.0GHzの電力を供給し、12Vの単一電源からPCと周辺機器に電力を供給-freeオペレーションマザーボードATXコネクタに直接接続単一の12V電源から最大200Wを提供200,000時間の寿命コンパクトサイズでスペースを節約：57 x 61mm PW-200-M 200WマイクロATX DC-DC電源は真新しい未使用。