Słońca starcza, a repeater i tak gaśnie zimą. Darmowy kalkulator pokazuje, dlaczego

Repeater z panelem słonecznym można postawić na dachu, maszcie albo działce, z dala od gniazdka. Latem nikt się o niego nie martwi, ale kłopot zaczyna się w grudniu, gdy dzień jest krótki, niebo szare, a węzeł ma działać także nocą. Panel i akumulator dobierało się dotąd zwykle „na oko”, z dużym zapasem, i dopiero zima była prawdziwym testem, czy to wystarczy.

Mesh America, amerykańska organizacja społecznościowa sieci mesh, udostępniła 28 października 2026 roku narzędzie, które wylicza to z danych pogodowych. Solar Power Calculator został zbudowany przez Williama Lockwooda, członka zarządu organizacji. Kalkulator działa w przeglądarce, nie wymaga konta i jest bezpłatny. Ustawienia zostają w przeglądarce, a projekt można wyeksportować do pliku albo wysłać komuś jako link.

Cztery kroki do wyniku

Formularz ma cztery ponumerowane części. Wyniki zmieniają się na bieżąco, przy każdej poprawce.

1. Miejsce i słońce

Wpisz miejscowość albo od razu współrzędne węzła. Wyszukiwarka zna polskie nazwy, choć nie wszystkie: „Kraków” i „Gdańsk” znajdzie, ale „Warszawa” prowadzi do dzielnicy w stanie Ohio. Wtedy pomaga angielska nazwa („Warsaw”) albo współrzędne, które i tak są dokładniejsze niż środek miasta. Dane o nasłonecznieniu pochodzą z serwisu NASA POWER. Nazwa miejscowości i współrzędne zaokrąglone do około kilometra trafiają do NASA POWER i Open-Meteo, ale nie do Mesh America. Tu wybierasz też miesiąc, który instalacja musi przetrwać. W Polsce jest to grudzień albo styczeń.

2. Urządzenie

Gotowe ustawienia obejmują repeatery Heltec T114, Heltec V4.2, RAK4631 i Heltec T096 oraz Heltec V3 jako companion, czyli radio łączone z telefonem przez Bluetooth. Każde urządzenie występuje w dwóch wersjach: ze zwykłym firmware MeshCore i z PowerSaving 17.1, o którym więcej dalej. Liczby można zmienić na własne pomiary. Pole „Transmit” oznacza moc pobieraną z akumulatora podczas nadawania, a nie moc wysyłaną do anteny.

Ważne jest tutaj pole Transmit duty cycle, czyli udział nadawania w ciągu doby. Domyślne 0,3% to 4,3 minuty nadawania dziennie. Aktywny repeater może nadawać dziesięć razy dłużej. Działający repeater podaje, ile czasu spędził na nadawaniu (airtime); wystarczy to podzielić przez czas pracy.

3. Pogoda i panel

Straty pogodowe kalkulator bierze z NASA. Dla Warszawy w grudniu podaje średnie zachmurzenie 81% i 48% energii utraconej przez pogodę. Wpisujesz moc panelu, jego nachylenie i kierunek (0° to południe, −90° wschód, 90° zachód) oraz rodzaj ładowarki. To ostatnie ma duże znaczenie. Ładowarka MPPT ustawia panel w punkcie, w którym daje on najwięcej mocy. Prosta ładowarka liniowa albo PWM, jakiej używa większość małych płytek, trzyma panel na napięciu ładowania akumulatora. Z panelu 6 V przy ładowaniu napięciem 4 V bierze więc około 67% jego mocy, a z panelu 18 V tylko 22%.

4. Akumulator

Podajesz pojemność ogniwa w amperogodzinach (Ah), jego napięcie (3,7 V dla Li-ion, 3,2 V dla LiFePO4), liczbę ogniw i część pojemności, którą chcesz wykorzystać. Dwa ogniwa 18650 po 3 Ah to razem 22,2 Wh (watogodzin) energii; przy domyślnych 80% zostaje 17,8 Wh do użycia. W ustawieniach zachowania akumulatora jest też ładowanie na mrozie. Domyślnie ładowarka przestaje ładować poniżej 0 °C.

UWAGA: ogniw litowo-jonowych nie powinno się ładować poniżej około 0 °C (dokładny zakres podaje producent). Na mrozie lit osadza się wewnątrz ogniwa, co trwale je uszkadza i może prowadzić do zwarcia. Ustawienia „Charges at any temperature” używaj tylko dla ogniw, które na to pozwalają, na przykład litowo-tytanowych (LTO) albo LiFePO4 z podgrzewaniem, a nie po to, żeby poprawić wynik.

Dwa sposoby liczenia pogody

Kalkulator liczy pogodę na dwa sposoby. Typical monthly estimate zakłada, że każdy dzień miesiąca jest przeciętny: bierze średnie nasłonecznienie z NASA i odejmuje straty pogodowe. 10-year weather replay odtwarza godzina po godzinie dziesięć ostatnich lat pogody z archiwum danych pogodowych ERA5, udostępnianego przez serwis Open-Meteo. Uwzględnia temperaturę ogniw panelu i śnieg: panel przestaje produkować prąd, gdy zbierze się na nim centymetr śniegu, a odzyskuje moc, gdy śnieg się zsunie albo stopnieje. Dopiero ten tryb pokazuje to, co średnia ukrywa: tydzień pochmurnej pogody albo kilka dni siarczystego mrozu z rzędu. Właśnie wtedy zbyt mały zestaw gaśnie.

Co pokazuje wynik

Na górze widać werdykt: „działa cały rok” albo liczbę godzin bez zasilania. Pod nim są cztery liczby: dobowa energia z panelu, dobowe zużycie, średni bilans i energia dostępna w akumulatorze. Dalej znajdziesz sekcję What to buy z najmniejszym panelem i najmniejszym akumulatorem, przy których węzeł nie gaśnie przez cały rok, tabelę miesięcy, wykres doby i wykres naładowania akumulatora przez 30 dni. Przycisk Pin to compare zapamiętuje jeden projekt, żeby porównać go z wersją po zmianach.

Warszawa w grudniu: energii jest dość

Sprawdziliśmy kalkulator na jego ustawieniach domyślnych, przeniesionych do Warszawy. To repeater Heltec T114 ze zwykłym firmware, panel 10 W pochylony pod kątem 30° na południe (choć generalnie zalecane jest ustawienie pionowe, aby nie zatrzymywać śniegu na powierzchni panelu), ładowarka MPPT i dwa ogniwa 18650 po 3 Ah. W przeciętny grudniowy dzień panel daje 7,92 Wh, a repeater zużywa 1,28 Wh. Bilans wynosi +6,65 Wh na dobę, więc energii jest ponad sześć razy więcej, niż potrzeba.

Mimo to werdykt brzmi: 436 godzin w roku bez zasilania. Prawie wszystkie przypadają na styczeń, w którym repeater nie działa przez 57% czasu. Kilkanaście godzin dochodzi w lutym.

Kalkulator sam podpowiada przyczynę. Połowa grudniowego słońca przypada na godziny z temperaturą poniżej zera, a wtedy ładowarka nie ładuje akumulatora. Energia jest, tylko nie ma jak jej zmagazynować. Repeater pracuje na samym akumulatorze, dopóki nie zrobi się cieplej, a gdy mróz trzyma dłużej, niż wystarcza zapas, węzeł gaśnie. Sekcja What to buy zamiast większego panelu podsuwa więc większy akumulator: żaden panel nie pomoże, potrzebne są ogniwa po 7,2 Ah.

Tryb przeciętnego miesiąca bierze jednak temperatury z przeciętnego dnia. W zimnym klimacie kalkulator sam zaleca powtórkę pogody, która liczy każdą godzinę osobno.

Dziesięć prawdziwych zim daje łagodniejszy wynik

Ten sam zestaw w powtórce pogody działa bez przerwy przez cały rok w 7 z 10 ostatnich lat. W najgorszym, 2021 roku, był bez zasilania przez 60 godzin, w styczniu i lutym. Tym razem aż 65% grudniowego słońca przypada na godziny, w których jest za zimno na ładowanie. Śnieg zabiera tylko 1,2% rocznej energii z panelu, ale bez niego bezawaryjnych lat byłoby 9 z 10. Model zakłada, że nikt nie odgarnia śniegu z panelu.

Wniosek się nie zmienia: żaden panel nie wystarczy przy dwóch ogniwach po 3 Ah, a przy panelu 10 W potrzebne są ogniwa po 3,6 Ah. W praktyce oznacza to większe ogniwa albo trzecie ogniwo, które pokazuje tabela niżej. Kalkulator przypomina, że to minimum, do którego trzeba dodać zapas na brud, starzenie się akumulatora i cień.

Co pomaga, a co prawie nic nie zmienia

Kilka wariantów tego samego repeatera w Warszawie, liczonych w powtórce dziesięciu lat pogody:

Bardziej stromy panel daje w grudniu o 46% więcej energii, a niemal nic nie poprawia, bo problemem jest mróz, nie brak słońca. Pomaga to, co pozwala przeczekać zimne dni: trzecie ogniwo albo mniejszy pobór prądu. Z trzema ogniwami wystarczyłby nawet panel 5,7 W. Ostatni wiersz pokazuje z kolei, jak ważny jest wybór płytki. Heltec V4.2 ze zwykłym firmware pobiera w spoczynku 50 mA, bo jego moduł wzmacniacza radiowego (FEM) jest stale włączony. Zużywa 4,62 Wh na dobę, a kalkulator proponuje dla niego ogniwa po 29 Ah, ośmiokrotnie większe niż dla T114.

Skąd się biorą liczby poboru prądu

PowerSaving 17.1 to nieoficjalny wariant MeshCore 1.17.1 przygotowany przez IoTThinks w ramach projektu EasySkyMesh. Usypia mikrokontroler między pakietami, a w ustawieniu balanced usypia też odbiornik radia między krótkimi oknami nasłuchu. W kalkulatorze repeater T114 zużywa z nim 0,70 Wh na dobę zamiast 1,28 Wh. Oficjalny repeater MeshCore też ma tryb oszczędzania energii, włączany poleceniem powersaving on (domyślnie wyłączony), ale kalkulator nie ma dla niego osobnego wariantu.

Wszystkie wartości spoczynkowe pochodzą z pomiarów autora PowerSaving, wykonanych na przewodzie akumulatora. Wiersze „standard” zmierzono na tym samym firmware z wyłączonym oszczędzaniem. Zastępują one pomiary oficjalnego MeshCore 1.17.1, ale nie są oficjalnymi danymi producentów płytek. Wydany 15 października 2026 roku MeshCore 1.18.0 nie zmienia w notach wydania niczego, co wprost dotyczy poboru prądu, więc wyniki pasują także do niego. Pobór przy nadawaniu to szacunek do planowania. Najpewniejszy wynik da więc pomiar własnego węzła. Jak go zrobić, opisaliśmy w tekście „Zasilanie węzła solarnego: co mierzyć przed zakupem panelu i akumulatora”.

Czego kalkulator nie policzy

Model nie widzi drzew, budynków ani masztu, które zasłaniają panel. Nie uwzględnia spadku pojemności akumulatora na mrozie ani przyszłej pogody: ostatnie dziesięć lat pokazuje, jak zmienne bywają zimy, ale niczego nie gwarantuje. Temperaturę ładowania porównuje z temperaturą powietrza, a akumulator w obudowie nagrzanej słońcem bywa cieplejszy. Nie liczy też krótkich skoków poboru przy starcie urządzenia.

Przy wpisywaniu udziału nadawania pamiętaj o przepisach. W Polsce repeatery MeshCore pracują w paśmie 869,4–869,65 MHz, gdzie wolno nadawać z mocą najwyżej 500 mW e.r.p. (razem z zyskiem anteny) przez nie więcej niż 10% czasu.

Jak taki zestaw radzi sobie zimą w praktyce, pokazuje siedmiodniowa próba solarnego repeatera w Bydgoszczy. Kalkulator nie zastąpi takiej próby, ale przed zakupem części podpowie, czy zainwestować w większy panel, w dodatkowe ogniwo, czy w zmianę ustawień firmware.

Artykuł powstał na podstawie wpisu Mesh America z 28 października 2026 roku, dokumentacji kalkulatora i obliczeń redakcji wykonanych w nim 29 października 2026 roku.