Las estaciones base de telecomunicaciones fuera de la red en áreas remotas como montañas, islas y desiertos no pueden depender del suministro eléctrico de la red. En su lugar, utilizan un sistema energético híbrido que combina energía solar, baterías de almacenamiento de energía y generadores diésel.
El sistema utiliza la energía solar como fuente de energía preferida. Cuando la generación solar es insuficiente, la batería proporciona energía de respaldo. Cuando el SOC de la batería desciende hasta el umbral preestablecido, el generador se inicia automáticamente para complementar la energía.
Mediante una arquitectura de bus de CC de -48V, gestión de respaldo de batería y lógica de alarmas multinivel, el sistema garantiza el funcionamiento continuo de los equipos de telecomunicaciones en áreas sin cobertura eléctrica estable.
Un sistema de almacenamiento de energía para estaciones base de telecomunicaciones fuera de la red consta de cinco componentes principales:
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Componente |
Función |
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Fotovoltaico solar Módulo |
Convierte la energía solar en energía de CC mediante un controlador MPPT para cargar la batería o suministrar cargas directamente |
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Batería de almacenamiento de energía |
Almacena energía y suministra energía cuando no hay luz solar |
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Módulo rectificador |
Convierte la energía de CA del generador o de la red en energía de CC de -48V para las cargas y la carga de la batería |
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Generador / Inversor |
Proporciona energía adicional cuando la batería alcanza el nivel de advertencia |
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Controlador de energía EMS |
Coordina el flujo de energía y gestiona la conmutación de energía, el funcionamiento de respaldo y la lógica de alarmas |
En áreas fuera de la red, la energía solar, las baterías de almacenamiento de energía y los generadores trabajan juntos para mantener el funcionamiento continuo de las telecomunicaciones.
Todos los componentes del sistema están conectados al mismo bus de CC de -48V.
El controlador solar, los módulos rectificadores, el sistema de baterías y las cargas comparten la misma plataforma de tensión.
Esta arquitectura proporciona:
· Estructura simple del sistema;
· Capacidad de expansión flexible;
· Suministro de energía continuo cuando falla una fuente de energía.
Cualquier fuente de energía disponible puede suministrar energía al bus de CC, mientras que otras fuentes de energía pueden compensar cuando una fuente deja de estar disponible.
El sistema de energía de telecomunicaciones fuera de la red sigue una estrategia de gestión energética basada en prioridades.
La secuencia de operación normal es:
1. Energía solar
2. Energía de batería
3. Energía del generador
La energía solar se utiliza primero porque es la fuente de energía más limpia.
Cuando la generación solar es insuficiente, la batería se descarga para alimentar la carga.
Cuando el SOC de la batería disminuye hasta el umbral preestablecido, el sistema arranca automáticamente el generador.
Cuando la energía solar se recupera o la energía de la red está disponible, el sistema vuelve a cambiar al funcionamiento con energía solar o de la red.
El generador no arranca inmediatamente cuando el SOC de la batería alcanza el umbral.
El sistema evalúa múltiples condiciones, incluyendo:
Para evitar arranques y paradas frecuentes del generador, el sistema utiliza un mecanismo de confirmación con retraso.
Por ejemplo, cuando el SOC permanece por debajo del umbral durante un período determinado, como 5 minutos, el generador arranca.
Esto evita el funcionamiento innecesario del generador causado por fluctuaciones solares temporales.
Después de que el generador arranca, la batería continúa participando en el suministro de energía.
El generador y la batería trabajan juntos para soportar la carga, mientras que la energía adicional del generador carga la batería.
Cuando el SOC de la batería se recupera hasta un nivel seguro, como el 70%, y la carga permanece estable, el sistema detiene el generador y vuelve al funcionamiento con energía solar más batería.
Todo el proceso proporciona una transición de energía fluida sin afectar los servicios de telecomunicaciones.
La estimación precisa del SOC es la base de la gestión de la batería.
El sistema estima el SOC de la batería mediante:
Para baterías de litio, el voltaje por sí solo no puede determinar con precisión el SOC porque la plataforma de voltaje es relativamente estable.
Por lo tanto, el sistema necesita conteo de coulombios para realizar un cálculo preciso.
Durante la carga completa, el sistema calibra automáticamente el SOC al 100% para reducir errores acumulados.
La vida útil del ciclo de la batería está estrechamente relacionada con la profundidad de descarga.
Cuanto más profunda sea la descarga, menor será la vida útil del ciclo de la batería.
Por lo tanto, los sistemas de telecomunicaciones fuera de la red suelen establecer múltiples umbrales de protección contra descarga.
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Nivel de protección |
Ejemplo de SOC |
Acción del sistema |
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Umbral suave |
30% |
Envía una alarma de batería baja e inicia la estrategia de prioridad del generador |
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Umbral estricto |
20% |
Desconecta cargas no críticas y mantiene en funcionamiento el equipo principal de telecomunicaciones |
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Protección extrema |
10% |
Desconecta todas las cargas y mantiene únicamente el funcionamiento del BMS |
Esta estrategia protege la batería de una descarga excesiva mientras prolonga el tiempo de respaldo del equipo crítico de comunicación.
El sistema calcula el tiempo de respaldo restante según:
El tiempo de respaldo estimado ayuda a los operadores a tomar decisiones de mantenimiento.
Cuando la operación del generador no está disponible o el suministro de combustible se retrasa, los operadores pueden reducir los servicios no críticos para prolongar el tiempo de operación del equipo principal de telecomunicaciones.
El sistema de alarmas clasifica diferentes condiciones según la gravedad de la falla y los requisitos de respuesta.
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Nivel de alarma |
Propósito |
Ejemplos |
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Alarma crítica de nivel 1 |
Requiere intervención inmediata |
Bajo voltaje de batería, falla de arranque del generador, falla completa del rectificador, voltaje anormal del bus de CC |
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Alarma de advertencia de nivel 2 |
Requiere atención y mantenimiento programado |
SOC bajo, falla de un solo módulo rectificador, baja salida fotovoltaica, alta temperatura de la batería |
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Alarma informativa de nivel 3 |
Proporciona referencia para el mantenimiento |
Anomalía en la velocidad del ventilador, advertencia del filtro, interrupción temporal de comunicación, equilibrado de batería |
Los diferentes niveles de alarma activan distintas estrategias de respuesta.
Alarma crítica de nivel 1
Las alarmas críticas requieren una acción inmediata. Las condiciones de activación incluyen:
Después de activarse, el sistema envía notificaciones mediante SMS, correo electrónico o aplicaciones móviles y puede ejecutar automáticamente acciones de emergencia como desconectar cargas no críticas.
Alarma de advertencia de nivel 2
Las alarmas de advertencia indican condiciones que requieren atención, pero sin riesgo de apagado inmediato.
Los ejemplos incluyen:
Estas alarmas se envían al personal de mantenimiento para su gestión programada.
Alarma informativa de nivel 3
Las alarmas informativas se utilizan principalmente como referencia operativa.
Los ejemplos incluyen:
Estos registros se almacenan en los registros del sistema y se utilizan para el mantenimiento preventivo.
El sistema de alarmas incluye funciones de confirmación con retardo y supresión de alarmas.
Durante operaciones normales como el arranque del generador o el encendido del sistema, las alarmas relacionadas pueden suprimirse temporalmente para evitar falsas alarmas.
Cuando ocurren fluctuaciones temporales del sistema, las alarmas se retrasan antes de activarse para reducir notificaciones innecesarias.
Todos los parámetros operativos del sistema de almacenamiento de energía telecomunicaciones fuera de la red pueden transmitirse mediante redes 2G/4G o enlaces de comunicación satelital.
Los datos monitoreados incluyen:
Los operadores pueden consultar datos en tiempo real y tendencias históricas mediante plataformas web o aplicaciones móviles.
El monitoreo remoto reduce las visitas al sitio y mejora la eficiencia del mantenimiento de los sitios de telecomunicaciones distribuidos.
Una estación base de telecomunicaciones fuera de la red utiliza energía solar, baterías de almacenamiento de energía y generadores diésel para mantener un funcionamiento continuo en áreas sin suministro eléctrico de la red.
El sistema consta de módulos fotovoltaicos solares, baterías de almacenamiento de energía, módulos rectificadores, generadores/inversores y controladores EMS.
El sistema prioriza la energía solar, utiliza las baterías cuando la generación solar es insuficiente y pone en marcha el generador cuando el SOC de la batería alcanza el umbral preestablecido.
El generador arranca después de que el sistema confirma que el SOC de la batería permanece por debajo del umbral preestablecido durante un período determinado.
El bus de CC de -48V conecta los controladores solares, los módulos rectificadores, las baterías y las cargas en la misma plataforma de voltaje, permitiendo un suministro eléctrico continuo.
El sistema utiliza múltiples umbrales de SOC para proporcionar advertencias, desconectar cargas no críticas y finalmente proteger la batería de daños irreversibles.
Los datos del sistema se transmiten a través de redes de comunicación y se muestran en plataformas web o aplicaciones móviles para la supervisión remota.
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