5G tugijaamade jahutusprobleemid
Aastaks 2025 tarbib sidetööstus 20% maailma' elektrienergiast ning mobiilsidevõrkudes on tugijaamad suured elektritarbijad ning umbes 80% energiatarbimisest pärineb laialt hajutatud tugijaamadest. Rohkem krüpteeritud tugijaamu tähendab suuremat energiatarbimist, mis on 5G võrkude jaoks suur kuluprobleem.
Energiastruktuurist lähtudes tähendab elektritarbimine suuremaid kulusid ja suuremat kaudset survet keskkonnareostusele.
Soojuskujunduse vaatenurgast toodab tugijaam rohkem soojust ja temperatuuri reguleerimise raskus tõuseb järsult.
Sidetööstuses töötanud insenerid teavad, et side tugijaamad paigaldatakse tavaliselt raudkarkassidele hoonete katusel ja põllul kõrgetele kohtadele. Suurus ja kaal on seadmete paigaldamise mugavuse seisukohalt väga olulised."Juhuslikult" energiatarve, maht ja kaal on soojuse projekteerimise põhilised piirtingimused.
Varasemate projekteerimisharjumuste kohaselt on tugijaam tüüpiline suletud looduslik soojuseraldusseade (välisrakendused nõuavad ranget vee- ja tolmukindlust). Pärast soojuse eraldamist komponentidest on ainult kaks kohta:
1. Neelavad siseseadmed-soojus muundatakse siseenergiaks, mis põhjustab seadme temperatuuri tõusu;
2. Temperatuuri erinevuse tõttu kandub soojus kõrge temperatuuriga objektilt madala temperatuuriga objektile - kui temperatuur stabiliseerub, siis soojusülekande kiirus =soojuse tekkekiirus
Toodete mahu ja kaalu vähendamiseks on nõudlus selliste toodete termilise disaini järele arenenud, et maksimeerida soojusülekande efektiivsust ja vähendada soojusülekande takistust samas ruumis. Soojusülekande takistus jaguneb siin sisemiseks soojustakistuseks ja väliseks soojustakistuseks.
Sisemise soojustakistuse vähendamine nõuab mõistlikku kiibi paigutust, et soojusallikas ise oleks soojuse hajumise kestale lähemal. See on riistvarainseneride ja soojusprojekteerimisinseneride koostöö.
Materjali seisukohast tuleb kiibi ja korpuse vahele paigaldada termilise liidese materjal. 5G tugijaamad võivad soodustada soojusliidese materjali suurt paranemist, mis väljendub järgmistes aspektides:
1. Nõutav on võimalikult väike soojustakistus – suurem soojusjuhtivus ja parem liidese märguvus;
2. Töökindlusega tugijaamu kasutatakse keerulistes väliskeskkondades üle kogu maailma temperatuurivahemikuga -40C–55C, mida on pärast rikkeid raske hooldada – suurepärane termiline stabiilsus, longus- ja pragunemisvastane
3. Usability-5G tugijaamad kasutavad suurel hulgal soojuse hajumist ning seal on nõuded materjali kokkupanemise automatiseerimisele ja monteerimisprotsessis tekkivale pingele.
Loodusliku soojuse hajumise efektiivsus on piiratud. Jõuseina lähenedes uuritakse ka tugijaamade õhkjahutust ja vedelikjahutust. Kui temperatuur on hästi kontrollitud, ei mõjuta see mitte ainult toote töökindlust, vaid vähendab ka seadme energiatarbimist.
Lekkevoolust põhjustatud staatiline energiatarve tõuseb kiiresti koos temperatuuri tõusuga ning kiibi tootmisprotsessi arenedes muutub transistori suurus järjest väiksemaks ja lekkevool aina suuremaks.
See tähendab, et temperatuuri mõju kiibi energiatarbimisele muutub üha olulisemaks. Kui temperatuuri ei kontrollita korralikult, suureneb toote energiatarve, mis kuumeneb veelgi ja põhjustab toote' termilise tsükli halvenemist.
Viimastel aastatel on elektrikulud moodustanud umbes 20% operaatoritest' võrgu hoolduskulud. Pole kahtlust, et elektriprobleemid muutuvad operaatoritele tohutuks surveks investeerida 5G võrkudesse.
Valitsus, operaatorid, seadmete müüjad ja elektrivõrguettevõtted peavad tegema koostööd, et vähendada 5G tugijaamade energiatarbimist ja elektrikulusid.
