Το MagiCube είναι ένα κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας περίβλημα από σκυρόδεμα που αναπτύχθηκε από την POYNTING για την προστασία των μπαταριών του σταθμού βάσης από κλοπή. Αποτελείται από έναν προχυτό κύβο από οπλισμένο σκυρόδεμα που μπορεί να χωρέσει έως και 28 τυπικές μπαταρίες 200Ahr 12V. Οι τοίχοι, η οροφή και το δάπεδο από οπλισμένο σκυρόδεμα MagiCube έχουν πάχος περίπου 200 μέτρων χωρίς ορατή πόρτα ή μηχανισμό ανοίγματος που παρέχει υψηλό επίπεδο ασφάλειας. Το MagiCube αναπτύχθηκε κυρίως για να επιτρέπει στους χειριστές να αφαιρούν μπαταρίες από τα δοχεία του σταθμού βάσης, προστατεύοντας έτσι όχι μόνο τις μπαταρίες από κλοπή, αλλά και για να αφαιρέσουν το κίνητρο για ζημιά και σπάσιμο των δοχείων που είναι γεμάτα με πολύτιμο εξοπλισμό. Συχνά το πρόσθετο κόστος όσον αφορά τις επισκευές, τους βανδαλισμούς σε εξαρτήματα ραδιοσυχνοτήτων και τα χαμένα έσοδα λόγω διακοπής λειτουργίας του ιστότοπου μπορεί να είναι μεγαλύτερο από το κόστος που σχετίζεται με την αντικατάσταση κλεμμένων μπαταριών.
Μία από τις πραγματικές ανησυχίες ήταν ότι τα περισσότερα δοχεία σταθμών βάσης διαθέτουν κλιματιστικά για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας. Συχνά ρυθμίζονται σε περίπου 25 βαθμούς C, καθώς η διάρκεια ζωής της μπαταρίας διακυβεύεται πάνω από αυτές τις θερμοκρασίες όπως εξηγείται παρακάτω. Η POYNTING ανησυχούσε ότι η αποθήκευσή τους έξω σε ένα περίβλημα από σκυρόδεμα θα είναι επιζήμια για τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και, ως εκ τούτου, εστιάσαμε στο σχεδιασμό για να ελαχιστοποιήσουμε τη θερμοκρασία μέσα στο MagiGube χρησιμοποιώντας παθητικά υλικά και τεχνικές. Αυτά αποδείχτηκαν ότι λειτουργούσαν εξαιρετικά καλά.
Ο εξοπλισμός ελέγχου θερμοκρασίας αντιπροσωπεύει περίπου το 45% της κατανάλωσης ενέργειας των κινητών σταθμών βάσης. Οι διαφορετικοί τύποι εξοπλισμού (ραδιόφωνα, μπαταρίες κ.λπ.) έχουν διαφορετικές απαιτήσεις θερμοκρασίας, με τη θερμοκρασία της μπαταρίας να είναι πολύ κρίσιμη για τη διάρκεια ζωής και την ηλεκτρική απόδοση της μπαταρίας. Όταν η θερμοκρασία δεν ελέγχεται, το ποσοστό βλάβης της μπαταρίας είναι υψηλό, γεγονός που επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της. Σε ορισμένες περιοχές με υψηλή θερμοκρασία, οι μπαταρίες μπορούν να αντικαθίστανται κάθε έξι μήνες.
Για παράδειγμα, η διάρκεια ζωής μιας αεριζόμενης μπαταρίας μολύβδου μειώνεται στο μισό με αύξηση 10°C. Για μια μπαταρία VRLA (μπαταρία μολύβδου-οξέος με ρυθμιζόμενη βαλβίδα), πιο γνωστή ως στεγανοποιημένη μπαταρία (SLA) ή μπαταρία χωρίς συντήρηση, αυτό είναι ακόμη χειρότερο. η διάρκεια ζωής μειώνεται κατά 50% όταν η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 8°C.
Η λύση μας είναι ένα περίβλημα από τσιμέντο που είναι βαμμένο με κεραμική βαφή για να σταματήσει ο ήλιος να ζεστάνει τον κύβο. Πρόσφατα κάναμε δοκιμές στο Γιοχάνεσμπουργκ της Νότιας Αφρικής από τις 7 Δεκεμβρίου έως την 1η Ιανουαρίου 2016. Σημειώστε ότι αυτή η περίοδος είναι μια από τις πιο καυτές δοκιμές στο Γιοχάνεσμπουργκ στην πρόσφατη ιστορία.
Τα δεδομένα έχουν μετρηθεί χρησιμοποιώντας 2 οθόνες θερμοκρασίας και έξυπνα καταγραφικά δεδομένων. Στα παρακάτω γραφήματα, οι μετρούμενες θερμοκρασίες δίπλα στις μπαταρίες εμφανίζονται με πράσινο χρώμα και η εύκρατη θερμοκρασία περιβάλλοντος εμφανίζεται με πορτοκαλί.
Όπως μπορείτε να δείτε οι εξωτερικές θερμοκρασίες κυμαίνονταν μεταξύ 15℃ τη νύχτα έως 38℃ κατά τη διάρκεια της ημέρας, που δίνει μέσο όρο 23.9℃, πολύ κοντά στον μετρημένο μέσο όρο της μπαταρίας των 24.0 ℃.
Ένα μαθηματικό μοντέλο για τα χαρακτηριστικά αλλαγής θερμοκρασίας του κύβου δίνεται επίσης στην αναφορά. Οι συνέπειες της ύπαρξης ενός μαθηματικού μοντέλου είναι τεράστιες: Μπορούμε τώρα να προβλέψουμε τις θερμοκρασίες της μπαταρίας σε διαφορετικές τοποθεσίες με βάση τα διαθέσιμα κλιματικά δεδομένα για τις περισσότερες τοποθεσίες στη γη.
Η μέση θερμοκρασία της μπαταρίας θα είναι ίση με τη μέση θερμοκρασία της τοποθεσίας. Αυτό φαίνεται ασήμαντο, αλλά είναι πραγματικά αποτελεσματικό, καθώς η μέση θερμοκρασία (σε βραχυπρόθεσμο χρονικό διάστημα) σε οποιαδήποτε τοποθεσία καθορίζεται τόσο από την ελάχιστη (νυχτερινή ώρα) όσο και από τη μέγιστη θερμοκρασία. Ακόμη και σε πολύ ζεστές συνθήκες, αυτός ο μέσος όρος ημέρας/νύχτας είναι σημαντικά χαμηλότερος από τη μέγιστη θερμοκρασία που παρατηρείται μεμονωμένα. Μέσα σε ένα δοχείο η θερμοκρασία ρυθμίζεται και παραμένει περίπου σταθερή αφού ένα τυπικό δοχείο περιέχει εξοπλισμό που παράγει θερμότητα και, επομένως, δεν κρυώνει ακόμη και τη νύχτα. Δεδομένου ότι οι μπαταρίες σε κατάσταση αναμονής δεν παράγουν θερμότητα, το γεγονός ότι βιώνουν τόσο υψηλές υψηλές όσο και νυχτερινές χαμηλές, ενώ η «θερμική μάζα» τους εξασφαλίζει ότι δεν θερμαίνονται ή κρυώνουν κατά τις καθημερινές διακυμάνσεις, αλλά παραμένουν εντός ενός ή δύο βαθμών στο μέσο όρο των δύο άκρων.
Μετακινώντας τις μπαταρίες στον κεραμικό βαμμένο κύβο, υπάρχουν κυρίως τρεις περιοχές όπου εξοικονομείται κόστος:
Αυτή η εξοικονόμηση κόστους από μόνη της δικαιολογεί το πρόσθετο κόστος του περιβλήματος από σκυρόδεμα.
