Использование фотовольтаических элементов для автономного энергообеспечения приборов радиоэлектроники на примере Wi-Fi-роутера

Введение. На сегодняшний день стремительно ухудшающееся состояние экологии требует инновационных решений для обеспечения электрической энергией различных устройств и систем. В связи с этим происходит постепенный переход на возобновляемые источники энергии, разновидностью которых является солнечная энергия. В данной статье описан Wi-Fi-роутер с питанием от современных фотоэлектрических преобразователей.

Цель работы. Разработка Wi-Fi-роутера с питанием от современных фотоэлектрических преобразователей. Материалы и метоДы. Система была разработана на основе Wi-Fi-роутера YF360-H и фотовольтаического элемента HVL-105/О.

Результаты. Приведен расчет фотоэлектрической системы. Исследованы вольт-амперные и ватт-амперные характеристики солнечной панели. Разработана схема питания от солнечной панели. Эффективность преобразования на рабочем участке составила 90 %. Определена емкость внешнего аккумулятора для автономной работы системы в течение 7 дней. Моделирование в среде MatLab продемонстрировало высокую эффективность разработанной системы.

Заключение. Расчет фактически генерируемой фотоэлектрической системой энергии показал, что фотовольтаический элемент HVL-105/О может применяться для питания Wi-Fi-роутера YF360-H при самых неблагоприятных для солнечных элементов погодных условиях.

1. Modeling of solar batteries operating modes / S.K. Sheryazov, Y. A. Nikishin, M. V. Schelybaev, A. S. Chigak, A. K. Doskenov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 949. P. 012088. doi:10.1088/1755-1315/949/1/012088

2. Gorecki K., Dabrowski J., Krac E. Modeling Solar Cells Operating at Waste Light // Energies. 2021. Vol. 14 (10). P. 2871. doi: 10.3390/en14102871

3. Исследование влияния угла падения светового воздействия на точность координатных измерений в линейном фоточувствительном приборе с переносом заряда для систем ориентации на Солнце / А. Э. Дегтерев, У. А. Кузьмина, И. А. Ламкин, И. И. Михайлов, М. М. Романович, С. А. Тарасов // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2020. № 10. С. 12-19.

4. Energy-Efficient Modernization of the Nobel's Mansion in Saint Petersburg: Solar Energy Supply Potential / E. Aronova, Z. Radovanovic, V. Murgul, N. Vatin, M. Shvarts // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725-726. P. 1505-1511. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.725-726.1505

5. Мургул В. А. Повышение энергоэффективности реконструируемых жилых зданий исторической застройки Санкт-Петербурга // Архитектон: изв. вузов. 2012. Т. 4, вып. 40. С. 54-62.

6. Solar energy: the physics and engineering of photovoltaic conversion, technologies and systems / A. Smets, K. Jager, O. Isabella, R. Swaaij, M. Zeman. Cambridge: UIT, 2016. 484 p.

7. Mammano R. Switching power supply topology: voltage mode vs. current mode // Texas Instruments Incorporated. 1999. Dallas, TX, Unitrode Design Note DN-62.

8. Mack R. Basic switching circuits. power sources and supplies / ed. by M. Brown. Netherlands: Elsevier, 2008. P. 13-28. doi: 10.1016/B978-0-7506-8626-6.00002-8

9. Hart D. W. Power electronics. NY: McGraw Hill, 2010. 496 p.

10. Al-Hanahi B. Y., Akin B. MPPT controlled battery charger design and simulation // Majlesi J. of Mechatronic Systems. 2017. Vol. 6, no. 3. P. 7-14.

11. Деменко Т. А., Финенко А. А. Аппаратная реализация алгоритмов для систем управления солнечными батареями // Вестн. МГТУ. 2015. № 2. С. 20-29.

12. Малинин Г. В., Серебрянников А. В. Слежение за точкой максимальной мощности солнечной батареи // Вестн. Чувашского ун-та. 2016. № 3. С. 76-93.

13. Русскин В. А., Семенов С. М., Диксон Р. К. Исследование алгоритмов поиска точки максимальной мощности для повышающего преобразователя напряжения солнечного инвертора // Изв. Томск. Политех. унта. 2016. Т. 327, № 4. С. 78-87.

14. Reliability modeling of renewable energy sources with energy storage devices / V. Mahajan, S. Mudgal, A. K. Yadav, V. Prajapati // Energy Storage in Energy Markets. NY: Academic press, 2021. p. 317368. doi: 10.1016/b978-0-12-820095-7.00003-0

15. Дизайн и стабилизация мощности фотоэлектрической системы с помощью matlab simulink / Х. А. Исса, Л. М. Абдали, К. А. Али, Б. А. Якимо-вич, М. Н. Аль-Малики // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2021, Севастополь, 20-23 сент. 2021/ СевГУ. Севастополь, 2021. С. 281-288.