Blog

Autonomiczna Kamera IP PTZ 4MP z Panelem Solarnym – Czy Słońce Wystarczy do Niezawodnego Monitoringu?

Zastanawiasz się nad autonomiczną kamerą IP zasilaną słońcem, z podglądem LTE i integracją Tuya? Obliczamy jej realne zapotrzebowanie na energię i sprawdzamy, czy popularne zestawy solarne mają sens w polskich warunkach.

Obietnica monitoringu miejsc bez dostępu do sieci elektrycznej jest niezwykle kusząca. Autonomiczne kamery IP, zasilane panelami fotowoltaicznymi, z funkcją zapisu na karcie SD i zdalnym dostępem przez sieć komórkową (LTE), wydają się odpowiedzią na te potrzeby. Producenci często oferują gotowe zestawy, ale czy deklarowane parametry wystarczą do stabilnej pracy zaawansowanej kamery? Przeprowadźmy szczegółowy bilans energetyczny dla popularnej konfiguracji.

Analizowany System – Specyfikacja:

Bierzemy pod lupę nowoczesną kamerę IP typu PTZ (obrotowa, z możliwością pochylenia i zoomu), charakteryzującą się:

• Rozdzielczością obrazu: 2560x1440 pikseli (określaną jako 4MP lub 2K).
• Zapisem: Na karcie pamięci SD.
• Komunikacją: Wbudowany modem LTE na kartę SIM.
• Analityką obrazu: Zaawansowane funkcje, np. detekcja ruchu, śledzenie obiektów.
• Trybem nocnym: Oświetlacz podczerwieni (IR) o deklarowanym zasięgu 15 metrów.
• Integracją: Możliwość podłączenia do ekosystemu inteligentnego domu Tuya.
• Zasilaniem: Panel fotowoltaiczny o deklarowanej mocy 60W i wymiarach 0,14 m² oraz akumulator o deklarowanej pojemności 30 000 mAh.

Krok 1: Szacowanie Zapotrzebowania Energetycznego Kamery (Moc Średnia w Watach)

Kamera PTZ 4MP z LTE, analityką i IR to urządzenie o znacznym i zmiennym poborze mocy. Rozbijmy go na składowe:

• Tryb dzienny (podstawowy): Nagrywanie w rozdzielczości 2K, podstawowa analiza, czuwanie modułu LTE. Pobór mocy: ok. 6-8 W. Wyższa rozdzielczość nieznacznie zwiększa obciążenie procesora.
• Tryb nocny (z IR): Dochodzi praca diod IR (zasięg 15m to standard, ale wymaga energii). Pobór mocy: ok. 11-16 W.
• Aktywna praca PTZ: Ruch silników (obrót, pochylenie, zoom) to znaczący, chwilowy wzrost poboru. Dodatkowe 10-15 W (łącznie 17-31 W w szczycie).
• Aktywna transmisja danych (LTE): Podgląd na żywo w 2K, wysyłanie nagrań, komunikacja z platformą Tuya. Pobór mocy modułu LTE to dodatkowe 3-8 W. Słaby zasięg sieci zwiększa pobór.
• Zaawansowana analityka/Śledzenie: Ciągłe przetwarzanie obrazu 2K pod kątem detekcji i śledzenia może podnieść bazowy pobór o 2-5 W.
• Komunikacja z ekosystemem Tuya: Nawet w spoczynku kamera może okresowo komunikować się z chmurą Tuya, generując niewielki, ale stały ruch sieciowy i minimalne obciążenie.

Uśredniony Dobowy Pobór Mocy:

Przyjmijmy realistyczny scenariusz użytkowania:

• 12 godzin pracy dziennej (średnio 8 W, uwzględniając analitykę i rozdzielczość 2K) = 96 Wh
• 12 godzin pracy nocnej (średnio 14 W, z IR 15m i analityką) = 168 Wh
• Łącznie 1 godzina aktywnej transmisji danych dziennie (podgląd/alerty Tuya, dodatkowe 6 W) = 6 Wh
• Łącznie 30 minut pracy PTZ dziennie (dodatkowe 12 W przez 0.5h) = 6 Wh

Całkowite szacowane dobowe zapotrzebowanie na energię: 96 + 168 + 6 + 6 = 276 Wh

Średnia moc ciągła: 276 Wh / 24 h ≈ 11,5 W

Dla zapewnienia marginesu bezpieczeństwa (np. na częstsze alerty Tuya, słabszy zasięg LTE), przyjmijmy średnie zapotrzebowanie na poziomie 13 W. Daje to dobowe zużycie 312 Wh.

Czynniki Zwiększające Zapotrzebowanie na Energię:

• Częste używanie PTZ: Obracanie, zoomowanie.
• Intensywna transmisja LTE: Częsty podgląd na żywo (szczególnie w wysokiej jakości 2K), wysyłanie długich nagrań, częste interakcje przez aplikację Tuya.
• Słaby zasięg sieci komórkowej: Zmusza modem do pracy z większą mocą.
• Ciągła praca IR: Długie noce, montaż w miejscu bez innego oświetlenia.
• Wysoka aktywność w kadrze: Powoduje ciągłą pracę analityki, częsty zapis i potencjalne alerty/transmisje.
• Niskie temperatury: Obniżają sprawność i dostępną pojemność akumulatora.
• Utrzymanie połączenia z chmurą Tuya: Nawet minimalne, ale stałe "pingowanie" serwerów.

Czynniki Zmniejszające Zapotrzebowanie na Energię:

• Ograniczenie ruchu PTZ: Ustawienie stałych presetów lub praca w trybie stacjonarnym.
• Transmisja tylko alarmowa: Zamiast ciągłego strumieniowania.
• Dobry zasięg LTE.
• Optymalizacja analityki: Precyzyjne strefy detekcji, harmonogramy.
• Korzystanie z harmonogramów pracy kamery.
• Umiarkowane temperatury.
• Redukcja rozdzielczości/bitrate (jeśli akceptowalne).

Krok 2: Weryfikacja Realności Deklaracji (Panel 60W / 0.14m² i Akumulator 30Ah)

Panel Fotowoltaiczny: Deklarowane 60 W z powierzchni 0,14 m².

• Standardowo, 1 m² panelu otrzymuje ok. 1000 W energii słonecznej w idealnych warunkach (STC). Nasz panel (0,14 m²) otrzymuje więc 140 W.
• Aby wygenerować 60 W mocy elektrycznej, sprawność musiałaby wynosić (60 W / 140 W) * 100% ≈ 42,8%.
• Wniosek: Jest to nierealistycznie wysoka sprawność. Dobrej klasy panele krzemowe osiągają 18-22%. Realna moc maksymalna (w idealnych warunkach STC) dla panelu tej wielkości to raczej 25-30 W. Przyjmijmy optymistyczne 28 W do dalszych obliczeń. Deklaracja 60W jest najprawdopodobniej chwytem marketingowym.

Akumulator: Deklarowana pojemność 30 000 mAh (30 Ah).

• Pojemność energetyczna (Wh) zależy od napięcia nominalnego pakietu. Przyjmując typowe dla takich systemów 12 V:
• Pojemność = 30 Ah * 12 V = 360 Wh.
• Wniosek: Pojemność 360 Wh jest technicznie osiągalna (odpowiada np. niewielkiemu akumulatorowi LiFePO4). Pozostaje pytanie, czy jest wystarczająca dla potrzeb kamery.

Krok 3: Bilans Energetyczny – Czy Produkcja Pokryje Zużycie?

• Dobowe zużycie energii: Jak obliczyliśmy, średnio 276 Wh (przy średniej mocy 11,5 W) lub 312 Wh (przy bezpiecznym założeniu 13 W średniej mocy). Przyjmijmy 312 Wh.
• Dobowa produkcja energii (Realistyczna):
  • Realna moc szczytowa panelu: 28 W.
  • Średnie dzienne nasłonecznienie w Polsce: Kluczowy, zmienny parametr. Uśredniając rocznie, można przyjąć ok. 3 "godziny szczytowe" (ESH). Zimą (grudzień-styczeń) wartość ta spada drastycznie, często poniżej 1 ESH/dzień. Latem (czerwiec-lipiec) może przekraczać 5 ESH/dzień.
  • Załóżmy średnioroczne 3 ESH: Dobowa produkcja = Moc panelu * ESH * Sprawność systemu (straty na regulatorze ładowania, konwersji napięcia, przewodach, ładowaniu/rozładowaniu akumulatora - przyjmijmy łącznie współczynnik 0.8).
  • Produkcja (średnioroczna) = 28 W * 3 h * 0.8 ≈ 67,2 Wh.
  • W okresie zimowym (np. 0.8 ESH): Produkcja = 28 W * 0.8 h * 0.8 ≈ 17,9 Wh.

Analiza Bilansu Energetycznego:

Wnioski z Bilansu:

Nawet przy średniorocznym poziomie nasłonecznienia, panel jest w stanie wyprodukować zaledwie ok. 21,5% (67.2 / 312) energii potrzebnej do dobowego zasilenia kamery. W okresie zimowym ta wartość spada do dramatycznych 5,7% (17.9 / 312). System jest chronicznie niedostatecznie zasilany.

Krok 4: Dlaczego Zasilanie Tej Kamery z Tego Zestawu Solarnego To Ryzykowny Pomysł?

1. Zbyt Mała Produkcja Energii: Podstawowy problem to rażąca dysproporcja między zapotrzebowaniem zaawansowanej kamery (PTZ, 4MP, LTE, analityka, IR, Tuya – ok. 312 Wh/dobę) a możliwościami produkcyjnymi małego panelu (realnie ok. 67 Wh/dobę średniorocznie, <20 Wh/dobę zimą).
2. Niewystarczająca Autonomia Akumulatora: Akumulator o pojemności 360 Wh, nawet jeśli startuje w pełni naładowany (co przy tak małym panelu jest trudne do osiągnięcia), zapewni zasilanie kamery zużywającej 312 Wh/dobę przez: 360 Wh / (312 Wh/dobę) ≈ 1,15 doby. W praktyce, dni bez słońca lub z bardzo małym nasłonecznieniem szybko wyczerpią zapas energii. Aby zapewnić realną autonomię na np. 3-4 dni pochmurne, potrzebny byłby akumulator o pojemności co najmniej 3 * 312 Wh ≈ 936 Wh, czyli prawie 3 razy większy.
3. Problem Zimowy i Pogodowy: Niskie nasłonecznienie zimą, krótkie dni, częste zachmurzenie przez cały rok – to warunki, w których ten zestaw solarny nie ma szans naładować akumulatora i zapewnić ciągłej pracy. Kamera będzie działać sporadycznie, głównie w słoneczne dni.
4. Wprowadzające w Błąd Dane Marketingowe: Deklarowana moc panelu (60W) jest nierealistyczna dla jego rozmiaru (0.14 m²) i wprowadza użytkownika w błąd co do możliwości systemu. Opieranie decyzji zakupowej na takich danych prowadzi do rozczarowania.
5. Szybsza Degradacja Akumulatora: Ciągła praca w stanie niedoładowania i częste głębokie rozładowania znacząco skracają żywotność akumulatora.

Podsumowanie:

Autonomiczna kamera IP PTZ o rozdzielczości 4MP, z modułem LTE, analityką, IR i integracją Tuya, jest urządzeniem wymagającym energetycznie (średnio 11-14 W, dobowo ponad 300 Wh). Zasilanie jej popularnym zestawem z małym panelem fotowoltaicznym (o realnej mocy szczytowej ok. 25-30 W) i niewielkim akumulatorem (rzędu 360 Wh) jest w polskich warunkach klimatycznych receptą na niestabilne działanie i częste przerwy w monitoringu, szczególnie poza sezonem letnim.

Realnie działający, autonomiczny system tego typu wymagałby:

• Znacznie większego panelu fotowoltaicznego: O mocy szczytowej minimum 120-180 W, aby zapewnić wystarczającą produkcję energii nawet przy częściowym zachmurzeniu i w okresach przejściowych.
• Znacznie pojemniejszego akumulatora: Zapewniającego co najmniej 3-5 dni autonomii, czyli o pojemności rzędu 1000-1500 Wh.
• Rzetelnej kalkulacji uwzględniającej lokalne warunki nasłonecznienia i realny pobór mocy przez wszystkie funkcje kamery.

Zanim zainwestujesz w solarny zestaw do monitoringu, dokładnie przeanalizuj jego specyfikację, zweryfikuj realność podawanych parametrów i przeprowadź własny bilans energetyczny. Pozwoli to uniknąć kosztownego rozczarowania i zapewnić, że system spełni swoje zadanie.