«МегаФон»
Компания
107,09
рейтинг
23 октября 2014 в 17:56

Разное → Репортаж: базовая станция на солнечных батареях



«МегаФон» в этом году перевел одну из своих базовых станций (БС) на Северном Кавказе (СКФО) на систему альтернативного питания — электричество для работы станции генерируется из солнечной энергии.

Немного о базовой станции
1. Построена в 2006 году на горе Таш-Баш (643 м над уровнем моря).
2. Зона покрытия: села Нижнее и Верхнее Казанище, совокупное население около 15 000 человек.
3. Питание — обычная линия электропередач плюс бензогенератор на случай внештатных ситуаций.
Почему решили переводить на альтернативные источники энергии? Причина проста: постоянные проблемы у поставщика электричества — до 20 аварий в месяц. Конечно, бензогенератор подстраховывал, но в таких условиях очень быстро выходили из строя аккумуляторы, их приходилось менять каждые шесть-восемь месяцев.
Не удивительно, что в «МегаФоне» решили эту проблему устранить раз и навсегда, установив альтернативный источник питания. Опыт уже был — в Таджикистане некоторые БС оператора «ТТ-Мобайл» (принадлежит «МегаФону») работают на солнечных батареях.





Проектирование
Самым сложным моментом при проектировании был расчет площади, угла наклона солнечных панелей в зависимости от географических координат объекта, мощности солнечного излучения в разрезе круглогодичного использования, максимальной и средней требуемой мощности нагрузки.
Необходимая мощность солнечных панелей рассчитывалась исходя из многих факторов: времени года, времени суток, погодных условий и географического положения. Оценку этих факторов проводили как для минимума — для худшего месяца (для данной местности — это январь), средних значений — для большей части года (февраль-ноябрь), так и для летнего максимума (для данной местности это июль).

Выбор системы
Устанавливаемая система должна была соответствовать целому ряду условий, обеспечивающих бесперебойную и безаварийную работу оборудования базовой станции. Самые важные из них:
— стабильное напряжение питания 40-60 В постоянного тока;
— требуемый ток нагрузки 80–100 А;
— необходимое время работы оборудования в темное время суток от аккумуляторных батарей;
— экономически обоснованный срок окупаемости оборудования.

Монтаж
Объект расположен в достаточно удобном для монтажа районе, подъездные дороги — федерального и республиканского значения.
Доставка и монтаж оборудования не вызвали особенных трудностей.

Из чего состоит система
Система состоит из панелей с фотоэлектрическими элементами, контроллера солнечной батареи, гибридной электропитающей установки, аккумуляторных батарей.
— Панели Сейчас на объекте функционирует 42 солнечные панели, каждая с 72 фотоэлементами. Общая площадь панелей — 53 кв. м, они способны генерировать до 5 кВт. Панели могут работать при температуре от –40 до +85 градусов по Цельсию.
Поверхность панелей защищена закаленным стеклом, прочности которого хватит для предотвращения всех возможных повреждений за исключением, конечно, актов целенаправленного вандализма.

— Батареи Емкости аккумуляторов хватает примерно на 12 часов автономной работы.
Естественно, подключение к электросети сохранено, но лишь в качестве резервного канала питания — при возможном падении емкости аккумуляторных батарей ниже 70% в условиях отсутствия электропитания от солнечных панелей (темное время суток, облачность).



Работает? Работает!
Реализация проекта заняла два месяца — летом 2014 года БС подключили к новому энергокомплексу. После преобразования комплекс выдает стандартные АС 380В, 50 Гц.
Специалисты «МегаФона» наблюдают за состоянием системы энергоснабжения станции дистанционно. Дежурный инженер эксплуатации при необходимости может через интерфейс удаленного управления вносить изменения в конфигурацию системы, контролировать состояние аккумуляторов, проводить мониторинг других технических параметров системы. С 15 июля, с момента запуска альтернативной системы питания, перебоев в работе оборудования не было.



Специального обслуживания солнечные батареи не требуют, то есть стоимость владения низкая. Первоначально на их закупку и установку, конечно, пришлось потратиться — стоимость проекта сравнима со стоимостью постройки высоковольтной линии передач. Не секрет, что главный минус этого альтернативного источника энергии — высокая цена. Но данный проект окупится уже за два-три года.

Что будет дальше?
Мы надеемся на массовое применение таких технологий в будущем. Для этого нужен качественный прорыв в стоимости производства солнечных панелей (и в итоге их конечной стоимости) и/или роста КПД преобразования солнечной энергии в электрическую.

Есть надежда, что это произойдет в ближайшем будущем. В августе этого года лаборатория Ливерпульского университета объявила о том, что разработала новый, значительно менее затратный метод производства солнечных батарей определенного типа. Стоимость их выпуска может быть снижена за счет замены токсичных веществ, используемых при производстве, такими, которые можно найти в обычной соли для ванн. Более 90% солнечных батарей делают из кремния, примерно 7% — из теллурида кадмия. Последние тоньше и легче, но при их производстве используется токсичный и дорогой хлорид кадмия.
Ученые из Ливерпуля придумали, как заменить его нетоксичным хлоридом магния. По словам руководителя данного научного проекта, доктора Джона Мейджора, это поможет сократить стоимость солнечной энергии до уровня ископаемого топлива.
Пока этого не произошло, существует немного базовых станций, для которых было бы оправданно сооружение такого энергокомплекса. «МегаФон» планирует установить солнечные батареи еще на двух БС в ближайшем будущем.

Друзья, если у вас возникли вопросы — с удовольствием ответим на них в комментариях.

P.S.: Базовая станция стала теперь настолько особенной, что ей решили дать имя — станция названа в честь Анвара Гамидова, известного кумыкского поэта, переводчика и педагога, который родился в 1924 году как раз в селе Нижнее Казанище.
Автор: @MegaFon
«МегаФон»
рейтинг 107,09
Компания прекратила активность на сайте

Комментарии (56)

  • +10
    Специального обслуживания солнечные батареи не требуют, то есть стоимость владения низкая.

    А в стоимость владения не входит деградация панелей и аккумуляторов?
    • +1
      Износ оборудования не влияет на окупаемость проекта.
  • +3
    Специального обслуживания солнечные батареи не требуют

    А как панели обслуживаются зимой? Нужно же снег сметать :) И будет ли выдаваемой мощности хватать для БС?
    • 0
      А есть ли там снег в этих широтах? Я вот если честно, не знаю.
      • 0
        Ну вот рядом Махачкала, а там средняя температура зимой 1,7 градусов, а ночью опускается ниже нуля.
    • +1
      Да-да. А помимо снега есть ещё и намерзающий лёд и снежные лапы. Их только вручную счищать. Как с этим будете бороться? Есть такой опыт?
    • 0
      Замой угол наклона острее и снег скатывается сам, ну можно пыль протереть. Так поверхность панелей спрятана за оргстекло, если не ошибаюсь, то обслуживание не требуется.
      Единственная опасность — это хулиганье, которое может расстрелять поверхность из ружей или пневматики. Местным это делать незачем, а вот посторонние весьма часто гадят на операторском оборудовании, к сожалению.
    • +1
      Специального обслуживания панели не требуют. Панели установлены под углом к горизонту, на возвышенности, «мертвых зон, безветренных» нет, так что основная масса снега удаляется воздушными потоками. В зимнее время резервом по мощности является внешнее энергоснабжение.
    • +1
      Добрый вечер!
      Специального обслуживания панели не требуют. Они установлены под углом к горизонту, на возвышенности, «мертвых» безветренных зон нет, так что основная масса снега удаляется воздушными потоками. В зимнее время резервом по мощности является внешнее энергоснабжение.
  • 0
    Почему аккумуляторы подключены последовательно, а не по-отдельности к контроллеру?
    • 0
      Скорее всего, там двухвольтовые АКБ с бОльшей емкостью.
      • 0
        Вопрос был в интеллектуальном контроле заряда и состояния батарей.
        Он невозможен по отдельности для каждой батареи при последовательном подключении.
        Многоканальные контроллеры сильно дороже? Не окупаются? В этом был вопрос.
        • 0
          Он невозможен по отдельности для каждой батареи при последовательном подключении.
          — почему? На обычных БС, где стоят по 4 группы АКБ, в ряду 4 АКБ по 12В подключенных последовательно, есть решения, которые подключаются к каждому АКБ и следя за емкостью, напряжением, температурой.
          Если же Вы имели ввиду заряд конкретного АКБ, то да, Вы правы, такое не возможно. Самый верный способ проверить состояние АКБ — сделать контрольный разряд.
          Смысл ставить навороченный конроллер? Да, это дороже. Мы знаем нагрузку и емкость АКБ и можем рассчитать «время стояния» на АКБ, как не крути с контроллером, а АКБ выходят из строя все равно в примерно равный период времени, при соблюдении условий эксплуатации. И их заменят в плановом порядке раньше, чем они достигнет минимальной остаточной емкости.
          При текущей стоимости такого оборудования оно устанавливается, как правило, на транспортных узлах или высоко прибыльных БС, где они окупаются за период использования. (как обещает производитель, деградация панелей происходит сейчас не ранее чем через 10 лет)
          Немного о контроллерах, если можно, функционал у всех сейчас примерно одинаков у всех производителях, вопрос только в цене. Основная важная функция в них для АКБ, это параметр «температурная компенсация» контролер, если проще выразится, компенсирует в зависимости от температуры АКБ его емкость с помощью повышения/понижения напряжения.
          Если немного сумбурно — прошу прощения.
    • 0
      Двух-вольтовые аккумуляторы собраны в цепь напряжением 48 В, это рабочее напряжение питания нашего оборудования.
  • 0
    Насколько снизится ветровая нагрузка, если увеличить промежутки между панелями?
    • 0
      Полагаю, увеличатся затраты на крепление и защиту каждой отдельной панели
    • 0
      Существующий каркас, на котором установлены солнечные панели спроектирован с учетом класса ветровой нагрузки данного района.
    • 0
      Добрый вечер!
      Существующий каркас, на котором установлены солнечные панели, спроектирован с учетом класса ветровой нагрузки данного района.
  • 0
    По опыту таких станций раз в год (максимум два) надо будет аккумуляторы забирать и восстанавливать, а следовательно на время их отсутствия ставить замену. Не дешевле ли получится предыдущий вариант с такими затратами?
    • +1
      Простите, зачем их забирать и восстанавливать, что Вы подразумеваете под процессом восстановления?
      • 0
        Свинцовые аккумуляторы при заряде от солнечных батарей работают в крайне неоптимальном режиме. После максимум двух лет использования их емкость может упасть до 60% от номинальной. Для восстановления емкости нужно пара циклов заряда/разряда малым током, а это сложно и неудобно делать на месте.
        Такая проблема есть в труднодоступных районах в Альпах с питанием автономных объектов от солнечных батарей. Уже лет как 7 есть.
        • 0
          Насколько я понял статью — у Мегафона есть возможность удаленно «крутить ручки», т.е. подключаем оборудование к электросети, отключаем аккумуляторы и дальше можно делать с ними все что угодно, например заряжать/разряжать, измерять фактическую емкость и т.д.
          • 0
            Так с учетом надежности электроснабжения проще было не дергаться и оставить генератор.
            Да и судя по комментарию ниже у них аккумулятор из основного источника стал резервным, так что вопрос неактуален, поскольку ничего общего с надежностью установка батарей и панелей не имеет, так, на правах рекламы.
        • 0
          Современные контроллеры ЭПУ позволяют это делать. Вывозить АКБ нет необходимости.
          Современные АКБ нет требуют этого т.к. не теряют емкость, их не нужно тренировать. Например, по технологии AGM или гелевые АКБ, Если они работают в буферном режиме, то прослужат долго, согласно паспорта АКБ, если из постоянно разряжать-заряжать, то около 30% емкости быстро потеряют и уже никакая тренировка не поможет.
          • 0
            Данных по аккумуляторам нет. АГМ по испытаниям в этом плане не настолько хороши (точнее не дают преимуществ при таком использовании), а вот гелевые вполне подходят. Но сказано просто об аккумуляторах, а гелевые вроде как пока не стали батареями «по умолчанию».
            И как я писал ниже, то вообще непонятно использование аккумуляторов. В стать они названы основным источником, ниже автор называет их вспомогательным. Потому выводов и режиме их использования сделать практически невозможно.
            • 0
              У них ненадежное сетевое питание.
              Сеть есть — АКБ заряжены — все ок.
              Днем нет сетевого напряжения — работают панели.
              Ночью нет сетевого напряжения — работают АКБ.
              Цель не экономить топливо (если бы был ДГУ), а повышение надежности эл. снабжения БС: сетевое напряжение, Солнце и АКБ — отличный комплект для хорошей надежности.
              Остается, конечно, вариант, что нет 380В и туман третий день, но это уже теория вероятности.
              • 0
                Так в статье написано:

                «подключение к электросети сохранено, но лишь в качестве резервного канала питания»

                Резервное подразумевает, что АКБ+панели, но если проблемы, то включается внешнее питание.

                Ниже автор уже пишет:
                «На данном объекте есть внешнее электроснабжение, нагрузка на АКБ минимальна.»

                но это уже противоречит тому, что внешнее электроснабжение — резервный источник. Так что информация неполная и делать выводы просто нельзя.
                • 0
                  Наверно, отвечают разные люди под одним аккаунтом :)
    • +1
      На данном объекте есть внешнее электроснабжение, нагрузка на АКБ минимальна.
      • 0
        А здесь эта фраза звучит наоборот:
        «подключение к электросети сохранено, но лишь в качестве резервного канала питания — при возможном падении емкости аккумуляторных батарей ниже 70% в условиях отсутствия электропитания от солнечных панелей (темное время суток, облачность).»
        Как-то слово «резервный» не подтверждает использование сети в основном.
  • +1
    > После преобразования комплекс выдает стандартные АС 380В, 50 Гц.

    Почему преобразовываете в 380В а не использовать более низкии напряжения?
    • +1
      Э… может потому, что нужен трехфазный ток?
    • +1
      Или по тому что оборудование стандартизированно и, по крайней мере, уже имеется
      • 0
        А ещё, наверное, потому, что резервными каналами остаются старые — именно такие.
    • 0
      Напряжение солнечной батареи отличается от стандартного, а ставить большое количество DC/DC преобразователей довольно затратно, так остается старая схема питания от внешнего источника по 380 переменки.
    • 0
      Обогреватели/кондиционеры в климатическом шкафу и собственные нужды ДГУ, вероятно, 220/380AC. При текущем КПД оборудовании 380АС/-48DC это можно смело делать.
    • 0
      Уровень преобразованного напряжения от солнечных панелей – 48 В, далее установлен преобразователь для потребителей 220/380 В
  • +2
    Вот скажите мне, как они считают срок окупаемости если выработанной электроэнергии за 3 года работы этой штуки не хватит даже на то, чтобы купить эти панели?

    5 квт х 24 часа х 365 дней х 3 года х 4 рубля за киловат час = 525 600 рублей. Этого не хватит даже на панели.

    Или речь идет обо всей базовой станции?
    • 0
      Ну как минимум надо еще провод для электроэнергии затащить, а если она в удалении находится, так еще и трансформаторку свою воткнуть. И все это также надо обслуживать.
    • 0
      5 квт х 24 часа х 365 дней х 3 года х 4 рубля за киловат час = 525 600 рублей. Этого не хватит даже на панели.

      Давайте не будем забывать что 5кВт это «пиковая» мощность, это раз. Два, все 24 часа панели не будут выдавать эти самые 5 кВт. Ну и три, 525 600 хватит на панели более чем, да и не только на панели.
    • 0
      В статье также упоминались выходящие из стоя аккумуляторы. Возможно если посчитать стоимость их замены (стоимость аккумуляторов, зарплаты инженерам) за 3 года, то цифры сблизятся.
    • 0
      в окупаемость входит стоимость генераторов, топлива и батарей, выходящих из строя на предыдущей системе.
  • +2
    Причина проста: постоянные проблемы у поставщика электричества — до 20 аварий в месяц. Конечно, бензогенератор подстраховывал, но в таких условиях очень быстро выходили из строя аккумуляторы, их приходилось менять каждые шесть-восемь месяцев.

    Почему при прежней схеме, когда аккумуляторы использовались для питания нагрузки довольно редко и короткое время (пока не запустится генератор), они изнашивались так сильно, что вы решили перейти к новой схеме, при которой они будут использоваться для питания нагрузки каждую ночь? Как достигается уменьшение износа при явно более интенсивном использовании?
    • 0
      В прежней схеме не было стационарного генератора, АКБ работали очень много, из-за частых отключений внешнего электроснабжения. В новой схеме также отсутствует ДГУ, а внешнее электроснабжение играет роль резерва в дневное время, и основной канал питания- в ночное время, нагрузка на АКБ минимальна. Одна из задач солнечных панелей заключается как раз в поддержании АКБ в рабочем состоянии, недопущении циклов заряд-разряд в дневное время.
      • +1
        Т.е. один цикл заряда-разряда есть каждые сутки при уходе в ночь? Какой алгоритм переключения между внешним и автономным питанием? Какой уровень заряда аккумуляторов поддерживается ночью?
  • 0
    На предпоследней фотографии видно, что 24 аккумулятора подключены последовательно и нет цепей балансировки. С одной стороны логично, чем больше напряжение из цепи аккумуляторов, тем проще его поднять до заданных величин, но тем больше вероятного того, что одна из банок начнёт деградировать и утащит за собой всю батарею. Как у вас отслеживаются и решаются подобные проблемы?
    • 0
      Это решается поэлементным мониторингом АКБ с выводом аварии и контролем напряжения на АКБ.
    • 0
      Свинцовые (свинцово-кислотные) аккумуляторы обычно и так состоят из последовательно соединенных ячеек, и они балансируются сами за счет изменения характеристик (внутреннего сопротивления) каждой ячейки в процессе заряда/разряда. Более того, одинаковые аккумуляторы можно соединять последовательно для повышения напряжения, по тем же самым причинам.
      В данном варианте используются аккумуляторы из одной ячейки, и для них также справедливо все сказанное выше, т.е. они не требуют балансировки.
      Поэтому остается только следить за общим состоянием всей батареи.
  • 0
    Только пару недель назад принимал у нас в Приморье такую же систему энергоснабжения на солнечных панелях.
    Какая у вас мощность потребления технологического оборудования БС+РРЛ?
    Сколько потребляют собственные нужды? Обогрев климатического шкафа и прочее.
    Каким контроллером управляются панели (заряд акб, например)?
    До какого напряжения разряжаются АКБ и запускается ДГУ?

    • 0
      — Мощность потребления технологического оборудования БС+РРЛ 4 кВт
      — Сколько потребляют собственные нужды? Обогрев климатического шкафа и прочее. 1 кВт
      — На данном объекте нет ДГУ.
  • 0
    Мне в настоящее время очень интересно направление относительно компактного ветрогенератора, на хабре описывалась эта установка.
    Очень жаль, что технических характеристик установки мало (пусть и пишут о успешных испытаниях). Интересно, не планируете попробовать их тестировать как питание базовых станций? Обещают в этом годы опытные образцы.
    • 0
      Для питания базовых станций ветрогенератор должен иметь постоянно выдаваемую мощность около 7 кВт, в настоящий момент использование ветрогенератора рассматривается лишь совместно с солнечными панелями и ДГУ.
  • 0
    Специально для таких случаев (20 отключений в месяц) есть литий-ионные аккумуляторы для телекома, например: www.saftbatteries.com/battery-search/evolion%C2%AE
    Такой аккумулятор обеспечивает более 4000 циклов при глубине разряда 80-100%, т.е. более 10 лет эксплуатации в таком тяжелом режиме.

    Они же могут использоваться и для гибридных установок, так как ставить еще один комплект свинца (даже с небольшой глубиной циклирования до 30% разряда) может привести к необходимости менять еще большее количество аккумуляторов, но чуть реже (как замечено выше раз в год-два).
  • 0
    Будет интересно также услышать, стало ли это выгодным решением через пару лет, хотя бы. Все-таки перестройка под солнечные батареи недешевое удовольствие. Окупится ли?
  • 0
    Пока окупаемость затеи не очевидна.

    Фактически, вы установили панели не из-за аккумуляторов, а чтобы не возить туда генератор.

    Было бы интересно посмотреть реальные суммы затрат и экономии.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное