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便攜式六要素氣象站的太陽能供電系統需圍繞輕量化、可靠性與持續供電能力展開設計,其核心組件包括太陽能板、蓄電池、充電控制器及布線系統。
太陽能板作為能量來源,需根據氣象站日均功耗與光照條件選型。在日均日照超5小時的地區,可選用單晶硅太陽能板,其功率密度高,能高效轉化太陽能;若用于多云或陰雨較多的區域,多晶硅或薄膜太陽能板則更合適,雖效率略低,但弱光性能更優。功率配置上,需按氣象站滿負荷運行的日均耗電量(通常為10 - 30Wh)的2 - 3倍選取,例如日均耗電20Wh時,太陽能板功率應不低于40W,以確保連續3天陰雨天氣下仍能維持供電。
蓄電池是儲能關鍵,需選用深循環電池。鉛酸電池成本較低,但重量較大,適合對便攜性要求不高的場景;鋰離子電池能量密度高、自放電率低,更適合便攜式設備,不過需選擇工作溫度范圍寬(-20℃至60℃)的型號。容量計算需考慮放電深度(DOD),若采用鉛酸電池,建議DOD不超過50%,鋰離子電池可放寬至80%。例如,氣象站日均耗電20Wh,連續3天無光照時,鉛酸電池容量需不低于120Wh(12V/10Ah),鋰離子電池則需96Wh(12V/8Ah)。
充電控制器用于防止蓄電池過充或過放,需具備過壓保護、過流保護及溫度補償功能。對于便攜式設備,建議選擇PWM(脈沖寬度調制)型控制器,其成本低、體積小,適合中小功率系統;若系統功率超過100W,可考慮MPPT(最大功率點跟蹤)型控制器,能提升充電效率。系統布線需采用防水接頭與屏蔽線纜,太陽能板至充電控制器的線徑應不小于2.5mm2,以減少線路損耗。安裝時,太陽能板需朝向正南(北半球),傾斜角與當地緯度一致,光照吸收。