Jak prawidłowo dobrać rozmiar słonecznej latarni ulicznej
My w Sol by Sunna Design cieszymy się, że możemy zapewnić społecznościom niezawodne słoneczne oświetlenie uliczne, aby mogły osiągnąć cele w zakresie zrównoważonego rozwoju, jednocześnie oświetlając swoje parki i przestrzenie publiczne. Nasze światła zostały przetestowane w terenie, aby przez lata konsekwentnie osiągać poziomy oświetlenia zgodne ze standardami branżowymi bez konserwacji. Co to jest proces? Spędzamy dużo czasu, upewniając się, że energia słoneczna i baterie w naszych systemach są odpowiedniej wielkości, oprócz innowacyjnego projektu systemu i specjalnie zaprojektowanego, wydajnego zarządzania energią.
Odpowiednio dobrany system oświetlenia słonecznego będzie miał odpowiednią ilość energii słonecznej, magazynowanie baterii i wydajność oprawy LED, aby działać na wymaganym poziomie oświetlenia projektu każdej nocy przez kilka lat, zapewniając jednocześnie zasilanie rezerwowe, aby utrzymać działanie w przypadku niesprzyjających warunków atmosferycznych. pogoda i unikanie potrzeby stosowania dodatkowych paneli słonecznych lub baterii. Jest to idealne rozwiązanie — nie za dużo elementów fotowoltaicznych, co spowodowałoby, że system byłby zbyt kosztowny, ani za mało, co spowodowałoby wczesną awarię systemu.
Trzy podstawowe komponenty — zdrowy stosunek macierzy do obciążenia, wystarczająca pojemność baterii i zasilanie rezerwowe oraz skuteczna oprawa LED i profil działania — są niezbędne do prawidłowo wyskalowanej, niezawodnej słonecznej lampy ulicznej.
Pobierz nasz kompletny przewodnik po oświetleniu słonecznym, aby dowiedzieć się więcej o optymalnym doborze. To kompleksowe źródło zawiera szczegółowe informacje na temat produktów i porównania, a także sposób działania oświetlenia słonecznego i powody, dla których klienci je wybierają.
Stosunek tablic do obciążeń
Prawidłowe dobranie funkcjonalnego światła słonecznego wymaga zrównoważenia różnych wejść i wyjść. Obejmują one zbadanie lokalizacji projektu, zdefiniowanie prawidłowego składu chemicznego i pojemności baterii, wybór wydajnej oprawy LED i harmonogramu działania, zapewnienie wystarczającej ilości zasilania awaryjnego z baterii pod ręką na wypadek niepogody oraz zbadanie lokalizacji projektu.
Na wstępie należy wziąć pod uwagę współczynnik tablicy do obciążenia (ALR), proste i niezniszczalne kryterium projektowania systemów oświetlenia słonecznego. Jest to stosunek energii wytwarzanej przez panele słoneczne (określany jako „macierz” lub pobór energii) do energii zużywanej przez oprawę oświetleniową (określany jako „obciążenie” lub brak energii). System oświetleniowy ma zdrowy ALR, jeśli wychwytuje więcej energii słonecznej w ciągu dnia niż zużywa, gdy światło zapala się w nocy.
Każda instalacja oświetlenia słonecznego powinna zawsze zaczynać się od uwzględnienia obszaru. Ilość energii słonecznej docierającej do różnych szerokości geograficznych jest różna; jest to znane jako nasłonecznienie słoneczne i jest wyrażane w kWh/m2/dzień. Średnia roczna dzienna energia słoneczna dla obu Ameryk jest pokazana na poniższym wykresie. Jak widać, Kalifornia i inne południowe stany otrzymują codziennie znacznie więcej energii słonecznej niż Alaska i inne stany północne. Oznacza to, że aby osiągnąć ten sam poziom światła, obszary na północy będą często potrzebować większego panelu słonecznego i dodatkowych baterii niż ich odpowiedniki na południu.
Bezpośrednie promieniowanie normalne z Ameryki Słonecznej
Lokalizacja projektu może być wykorzystana do oszacowania mocy słonecznej i pojemności baterii potencjalnego systemu. Brak rozważenia lokalizacji może spowodować, że system nie będzie w stanie obsłużyć skromnego zapotrzebowania i wcześnie ulegnie awarii lub w droższym systemie z nadmiarową mocą słoneczną. W rezultacie lokalizacja powinna być zawsze brana pod uwagę na początku.
Aby ukryć nieefektywne zarządzanie energią lub źle zaprojektowany system, producenci mogą instalować więcej lub większe panele fotowoltaiczne. Niestety energii słonecznej może być za dużo. Transport i instalacja zbyt dużej maszyny wiąże się z dodatkowymi kosztami. W zależności od estetyki lokalnej architektury miejskiej, wydaje się ciężki i nieatrakcyjny oraz zwiększa naprężenia wiatrowe paneli, co wymaga kompensacji większych i droższych słupów.
Aby uzyskać dodatkowe informacje, zapoznaj się z naszym artykułem na temat najlepszych praktyk dotyczących wymiarowania paneli fotowoltaicznych.
2. Zasilanie rezerwowe i baterie
Baterie słonecznej latarni ulicznej decydują o tym, czy będzie działać, czy nie, dlatego potencjalny nabywca może się martwić, że bateria zbyt szybko się zepsuje. Z natury wadliwa konstrukcja baterii lub technologii słonecznej praktycznie nigdy nie jest przyczyną przedwczesnego zużycia baterii. Ten problem jest wynikiem wadliwego skalowania systemu, słabej kontroli energii i nieprawidłowego projektu. Ta lampa słoneczna będzie działać niezawodnie przez wiele lat, jeśli producent starannie skonstruował system, pracował nad efektywnym zarządzaniem energią i skalował go z odpowiednią mocą panelu słonecznego i pojemnością baterii.
Typy baterii pierwotnych są stosowane przez producentów oświetlenia słonecznego.
Kwasowo-ołowiowe: Niezawodne i niedrogie akumulatory kwasowo-ołowiowe są używane od wielu lat. Są często używane w samochodach i w większych zastosowaniach przemysłowych, w tym jako sprzęt szpitalny i systemy zasilania awaryjnego (UPS), gdzie dostęp do niezawodnego zasilania w sytuacjach awaryjnych jest niezbędny. Najpowszechniejszą technologią baterii do zastosowań związanych z oświetleniem słonecznym jest ta.
Jednym z najpopularniejszych typów akumulatorów do użytku konsumenckiego jest akumulator niklowo-wodorkowy (NiMH). Baterie NiMH, takie jak All-in-One (iSSL) i All-in-Two firmy SOL by Sunna Design, są idealne do systemów oświetlenia słonecznego, gdy nie potrzebujesz bardzo dużych baterii akumulatorów ze względu na ich wysoką gęstość energii, głębokie możliwości cyklu i szeroki zakres temperatur pracy (UP)
Akumulatory litowo-jonowe (Li-ion) mają najlepszą gęstość energii, a jednocześnie są najdroższe z całej trójki. Baterie litowo-jonowe są często spotykane w laptopach i telefonach komórkowych, ale są również stosowane w coraz większej liczbie nowych produktów, w tym w sprzęcie lotniczym i wojskowym. Wadą akumulatorów litowo-jonowych jest ich niezdolność do wytrzymywania bardzo niskich temperatur (przestają ładować się poniżej 32 stopni F), a także ograniczona zdolność do recyklingu. Uważa się, że mniej niż 5 procent akumulatorów litowo-jonowych jest poddawanych recyklingowi w Stanach Zjednoczonych.
Zalety i wady każdego składu chemicznego baterii różnią się w zależności od zastosowania i wymagań projektu. Ich charakterystyczne wzory głębokości wyładowań są jedną z głównych różnic między trzema grupami.
Część pojemności akumulatora, która jest zużywana podczas pracy, jest określana jako głębokość rozładowania (czasami określana jako DOD). Na przykład DOD wyniósłby 25 procent, gdyby lampa słoneczna działała przez całą noc i zużywała jedną czwartą pojemności baterii.
Zrozumienie głębokości rozładowania jest ważne w zastosowaniach solarnych, ponieważ ma to duży wpływ na cykl życia baterii lub na to, ile razy można ją wyczerpać, a następnie ponownie naładować. Niektóre chemikalia baterii, takie jak NiMH i litowo-jonowe, mogą bezpiecznie wytrzymać prawie całkowite rozładowanie przed ponownym naładowaniem. Taka ilość rozładowania znacznie skróciłaby cykl życia akumulatora w przypadku innych chemikaliów, takich jak kwas ołowiowy. Pojemność, która może być bezpiecznie rozładowana dla każdego z trzech typów baterii, została przedstawiona na poniższym wykresie jako przykład.
Podczas gdy akumulatory NiMH i litowo-jonowe mogą bezpiecznie rozładowywać się więcej każdej nocy, akumulator kwasowo-ołowiowy ma dodatkową zaletę polegającą na większej wbudowanej mocy rezerwowej dzięki krótszemu DOD. Potrzebnych byłoby więcej akumulatorów, a koszt systemu znacznie by wzrósł, gdyby system oparty na NiMH lub Li-ion mógł zapewnić zasilanie rezerwowe na równi z rozwiązaniem opartym na kwasie ołowiowym. Gdy częste są długie okresy złej pogody, upewnienie się, że system ma wystarczającą moc baterii zapasowej, może pomóc w zwiększeniu działania i trwałości światła.
Oto ilustracja, jak dobrać rozmiar baterii słonecznych. Na potrzeby tego przykładu weźmy pod uwagę, że nasze światło słoneczne zasila 40-watową oprawę LED przez 14-godzinną zimową noc w Los Angeles ze 100-procentową jasnością. Całkowite obciążenie naszego systemu każdej nocy wyniosłoby 560 watogodzin (40 watów x 14 godzin=560 watogodzin). Jaka jest minimalna pojemność dla każdego typu baterii, przy założeniu idealnych warunków iw pełni naładowanej baterii na początku nocy?
Oto kilka przykładów zdrowych i małych baterii systemowych, wykorzystujących wymienione powyżej typy baterii, abyśmy mogli lepiej zrozumieć, jaka powinna być nasza minimalna pojemność baterii.
Więcej informacji na temat rozmiaru baterii można znaleźć na naszej stronie poświęconej zasilaniu awaryjnemu do oświetlenia słonecznego.
3. Wielkość i profil pracy opraw LED
Technologie LED i gadżety solarne idą w parze. Najbardziej energooszczędne oprawy oświetleniowe na rynku, oprawy LED, sprawiły, że systemy oświetleniowe wyposażone w energię słoneczną stały się niezawodnymi i niedrogimi substytutami konwencjonalnego oświetlenia komercyjnego. Dodatkowo rośnie wydajność diod LED, dzięki czemu mogą one wytwarzać więcej lumenów (zwanych również jednostkami światła) przy mniejszym zużyciu energii niż w przeszłości. Na przykład przy ciepłych temperaturach barwowych, takich jak 3000 K, nowoczesne oświetlenie LED może zapewnić 160 lumenów na wat. W obszarze wielkości układu słonecznego jest to mile widziany przełom, ponieważ pozwala mniejszym systemom uzyskać takie same wyniki, jak większe instalacje, które wykorzystują osprzęt o niższej wydajności.
Wybór akceptowalnego profilu działania to kolejny element procesu wymiarowania instalacji fotowoltaicznej. Harmonogram znany jako profil operacyjny określa, kiedy oprawa oświetleniowa jest włączana i wyłączana, a także czy (i kiedy) musi zmniejszyć moc wyjściową. Profile te umożliwiają producentom dostosowanie ich systemów do określonych wymagań dotyczących zarządzania energią.
Oto kilka ilustracji typowych profili operacyjnych:
Od zmierzchu do świtu (działanie całonocne): światło pozostanie włączone przez całą noc z tym samym poziomem mocy.
Dim poza godzinami szczytu; na przykład światło może pozostać włączone przez pięć godzin po zachodzie słońca na wymaganym poziomie mocy, zanim zostanie przyciemnione do 30 procent tego poziomu. Poziom wyjściowy wraca do 100 procent do wschodu słońca na dwie godziny przed świtem.
O określonej godzinie światło zostanie przyciemnione lub wyłączone. Na przykład może pozostać włączony do godziny 23:00 na odpowiednim poziomie wyjściowym.
Profil operacyjny wraz z poborem mocy przez urządzenie pomaga w obliczeniu nocnego zużycia energii i ma kluczowe znaczenie dla wyboru odpowiedniej wielkości systemu.
Najważniejszą fazą w opracowywaniu słonecznej latarni ulicznej w celu zagwarantowania długoterminowej niezawodności jest odpowiedni rozmiar. Sprawdź naszą infografikę tutaj, aby dowiedzieć się więcej o nauce o skalowaniu słonecznym, lub pobierz nasze obszerne odniesienie do specyfikacji oświetlenia słonecznego.
