Jak wybrać odpowiednie oświetlenie słoneczne lub rozwiązanie zasilania dla swojego projektu zewnętrznego?

Oświetlenie zewnętrzne zasilane energią słoneczną i rozwiązania zasilania poza siecią ewoluowały daleko poza podstawowe, uniwersalne oświetlenie ogrodowe. Tę ewolucję reprezentują trzy coraz bardziej szczegółowe kategorie produktów: oddzielony słup słoneczny, cylindryczny słup słoneczny i elastyczny panel słoneczny. Każdy z nich rozwiązuje odrębny problem w zakresie gromadzenia energii słonecznej na zewnątrz i projektowania oświetlenia, a wybór właściwego zależy od tego, czy priorytetem jest oświetlenie poziomu ulicy o wysokim strumieniu świetlnym, kompaktowa estetyka miejska, czy też możliwość dostosowania gromadzenia energii słonecznej do nieregularnych lub zakrzywionych powierzchni. W tym przewodniku opisano, w jaki sposób każdy produkt jest zbudowany, gdzie działa najlepiej, jakie specyfikacje należy ocenić oraz w jaki sposób można łączyć lub wdrażać te trzy technologie niezależnie, aby spełnić rzeczywiste wymagania dotyczące energii słonecznej i oświetlenia.

Oddzielny słup słoneczny: wysokowydajne słoneczne oświetlenie uliczne

A oddzielony biegun słoneczny System umieszcza panel słoneczny i źródło światła na fizycznie oddzielnych konstrukcjach montażowych, połączonych okablowaniem, a nie zintegrowanych w jedną jednostkę. Zespół panelu słonecznego jest montowany na własnym, dedykowanym słupie lub wsporniku, zoptymalizowanym pod kątem maksymalnego nasłonecznienia, podczas gdy słup oświetleniowy podtrzymuje zespół oprawy zoptymalizowany pod kątem kąta i rozsyłu oświetlenia. Ta separacja rozwiązuje jedno z podstawowych ograniczeń zintegrowanych słonecznych lamp ulicznych: kompromis między orientacją paneli zapewniającą maksymalne wykorzystanie energii słonecznej a orientacją oprawy zapewniającą optymalny rozkład światła.

Dlaczego separacja ma znaczenie dla pozyskiwania energii słonecznej i emisji światła

W zintegrowanej słonecznej lampie ulicznej panel i głowica lampy są przymocowane względem siebie. Jeśli miejsce montażu wymaga, aby oprawa była skierowana w określonym kierunku w celu oświetlenia drogi, panel może nie być ustawiony optymalnie pod kątem w stronę słońca. Na wyższych szerokościach geograficznych, gdzie słońce podąża pod niższym kątem wzniesienia, ten kompromis może zmniejszyć gromadzenie się energii słonecznej o ok 15 do 30% w porównaniu do panelu zamontowanego pod optymalnym kątem nachylenia . Oddzielny słup słoneczny całkowicie eliminuje ten kompromis. Panel można przechylać i ustawiać niezależnie od oprawy, maksymalizując wykorzystanie energii, podczas gdy oprawa jest skierowana dokładnie tam, gdzie potrzebne jest oświetlenie.

Praktyczne korzyści można mierzyć w wydajności systemu. Oddzielny system słupów słonecznych o mocy wyjściowej panelu 200 W może wytrzymać oprawę LED o mocy 100 W przez znacznie dłuższe okresy nocnej pracy w porównaniu z równoważnym systemem zintegrowanym, w którym orientacja panelu jest ograniczona, ponieważ panel stale gromadzi więcej energii dziennie. W regionach, w których szczytowe godziny nasłonecznienia wynosi mniej niż 4 godziny w ciągu dnia, różnica między zoptymalizowaną i suboptymalną orientacją paneli może zadecydować o tym, czy system zapewnia odpowiednie oświetlenie w miesiącach zimowych, czy też wymaga uzupełnienia siatki.

Projekt konstrukcyjny oddzielnych słupów słonecznych

Oddzielne systemy słupów słonecznych zazwyczaj składają się z następujących współpracujących ze sobą elementów:

• Słup lub wspornik panelu słonecznego : Dedykowana konstrukcja montażowa, zwykle stalowa lub aluminiowa, która podtrzymuje jeden lub więcej paneli słonecznych pod optymalnym kątem nachylenia i orientacją kompasu dla miejsca instalacji. Może to być samodzielny słup lub wspornik ramienia bocznego przymocowany do istniejącej konstrukcji.
• Słup oświetleniowy : Oddzielny słup ze stali ocynkowanej lub aluminium, na którym umieszczona jest oprawa LED na odpowiedniej wysokości montażowej. Wysokość słupa w zastosowaniach oświetlenia ulicznego zazwyczaj waha się od 6 do 12 metrów , z przedłużeniami ramion umożliwiającymi ustawienie oprawy nad oświetlaną jezdnią lub ścieżką.
• Szafka na baterie : Odporna na warunki atmosferyczne obudowa u podstawy jednego z biegunów, w której znajduje się zespół akumulatorów litowo-jonowych lub fosforanowo-litowo-żelazowych (LFP), kontroler ładowania i złącza okablowania. Oddzielne systemy zazwyczaj wykorzystują większe zestawy akumulatorów niż jednostki zintegrowane, ponieważ są zaprojektowane z myślą o dłuższych okresach pracy i wyższej mocy wyjściowej.
• Kontroler ładowania : Kontroler ładowania MPPT (śledzenie punktu maksymalnej mocy) dopasowany do układu paneli i zestawu akumulatorów. Ekstrakt kontrolerów MPPT do 30% więcej energii z paneli słonecznych w zmiennych warunkach natężenia promieniowania w porównaniu ze sterownikami PWM (modulacją szerokości impulsu), co czyni je standardową specyfikacją dla systemów z oddzielnymi słupami fotowoltaicznymi, w których efektywność energetyczna ma kluczowe znaczenie.
• Oprawa LED : Wysokowydajny moduł oświetlenia drogowego lub obszarowego LED o konstrukcji optycznej dopasowanej do wysokości montażu i szerokości oświetlanego obszaru. Typowe wskaźniki efektywności wysokiej jakości opraw LED stosowanych w oddzielnych systemach fotowoltaicznych to: 150 do 180 lumenów na wat , umożliwiając wysoki strumień świetlny przy umiarkowanym poborze mocy.

Zastosowania najlepiej dostosowane do oddzielnych systemów słupów słonecznych

• Oświetlenie dróg wiejskich i autostrad, gdzie podłączenie do sieci jest niepraktyczne lub zbyt drogie
• Parkingi i tereny obiektów komercyjnych wymagające dużej wydajności świetlnej i długich godzin pracy
• Obiekty sportowe, parki społecznościowe i tereny rekreacyjne w lokalizacjach poza siecią lub pół siecią
• Oświetlenie bezpieczeństwa obiektów przemysłowych, w którym orientację paneli można w pełni zoptymalizować niezależnie od rozmieszczenia oprawy
• Instalacje na wyższych szerokościach geograficznych (powyżej 40 stopni na północ lub południe), gdzie optymalizacja nachylenia panelu ma największy wpływ na pobór energii w zimie

Kluczowe specyfikacje do oceny dla oddzielnych biegunów słonecznych

Przy wyszczególnieniu wydzielonego systemu słupów fotowoltaicznych o tym, czy system będzie zapewniał odpowiednie oświetlenie przez cały rok w danej lokalizacji, decydują następujące parametry:

• Moc panelu w stosunku do mocy oprawy : Ogólna zasada jest taka, że moc panelu powinna być co najmniej 3 do 4 razy większa od mocy oprawy, jeśli system ma działać przez 10 do 12 godzin w nocy w lokalizacjach o 4 do 5 godzinach szczytu słońca w ciągu dnia. Wyższe proporcje panelu do lampy zapewniają większą autonomię w pochmurnych okresach.
• Pojemność baterii w watogodzinach : Pojemność baterii powinna zapewniać co najmniej 3 do 5 dni autonomicznej pracy zgodnie z znamionowym harmonogramem oświetlenia bez udziału energii słonecznej, aby uwzględnić dłuższe okresy zachmurzenia w klimacie lokalizacji projektu.
• Ocena obciążenia wiatrem konstrukcji montażowej panelu : Oddzielne słupy panelowe charakteryzują się większą powierzchnią obciążenia wiatrem niż jednostki zintegrowane. Projekt konstrukcyjny musi uwzględniać lokalne wymagania dotyczące prędkości wiatru, zazwyczaj do 10-minutowej średniej prędkości wiatru od 40 do 60 metrów na sekundę w odsłoniętych lokalizacjach.

Cylinderowy słup słoneczny: zintegrowane oświetlenie słoneczne z formą architektoniczną

A cylindryczny słup słoneczny integruje panel słoneczny, akumulator, kontroler ładowania i oprawę w ramach pojedynczej cylindrycznej konstrukcji słupa. W przeciwieństwie do konwencjonalnych zintegrowanych słonecznych lamp ulicznych, w których płaski panel jest umieszczony na szczycie standardowego słupa, cylindryczny słup słoneczny otacza powierzchnię zbierającą energię wokół słupa lub wewnątrz niego, tworząc spójny wizualnie, wyrafinowany architektonicznie produkt, który pasuje do miejskich placów, deptaków, parków i świadomych designu środowisk zewnętrznych.

Jak cylindryczne słupy słoneczne wytwarzają energię

Metoda gromadzenia energii w cylindrycznych słupach słonecznych wykorzystuje albo elastyczny materiał fotowoltaiczny owinięty wokół cylindrycznej powierzchni słupa, albo szereg płaskich lub zakrzywionych sekcji panelu rozmieszczonych promieniowo wokół słupa, tworząc geometrię cylindra lub prawie cylindra. Obydwa podejścia zapewniają kluczową przewagę nad konstrukcjami z pojedynczym płaskim panelem: dookólny zbiór energii słonecznej. Ponieważ materiał panelu jest skierowany jednocześnie w stronę wielu kierunków kompasu, słup gromadzi energię słoneczną podczas porannego, południowego i popołudniowego słońca, bez konieczności ustawiania się na konkretną orientację kompasu podczas instalacji.

Charakterystyka zbierania dookólnego sprawia, że ​​cylindryczne słupy słoneczne szczególnie dobrze nadają się do lokalizacji miejskich, gdzie budynki, drzewa i inne konstrukcje mogą zacieniać płaski panel o jednej orientacji przez część dnia. Dzięki rozmieszczeniu powierzchni zbiorczej na całym obwodzie wynoszącym 360 stopni całkowita energia zebrana dziennie pozostaje bardziej spójna w różnych orientacjach lokalizacji niż w przypadku odpowiednika z płaskim panelem. Badania nad cylindrycznymi konfiguracjami fotowoltaicznymi wykazały skuteczność zbierania 85 do 92% energii, jaką zebrałby płaski panel o równoważnej całkowitej powierzchni ogniw przy optymalnym nachyleniu , dostarczając tę kolekcję niezależnie od orientacji bieguna w stosunku północ-południe.

Komponenty wewnętrzne i integracja systemu

Cylindryczny kształt wymaga kompaktowej integracji wszystkich komponentów systemu w strukturze słupa. Typowy dom z cylindrycznymi systemami słupów słonecznych:

• Ogniwa akumulatorowe z fosforanu litowo-żelazowego (LFP). : Ułożone cylindrycznie lub pryzmatycznie w dolnej części słupa. W tym zastosowaniu preferowana jest chemia LFP ze względu na jej stabilność termiczną, długi cykl życia (zwykle 2000 do 3000 cykli pełnego ładowania i rozładowania ) oraz tolerancję na podwyższone temperatury, które mogą wystąpić wewnątrz zamkniętych metalowych słupów w bezpośrednim świetle słonecznym.
• Zintegrowany kontroler ładowania MPPT : Kompaktowa płyta kontrolera zamontowana w słupie zarządza ładowaniem z otaczającej powierzchni fotowoltaicznej i kontroluje rozładowanie do modułu LED.
• Oprawa LED at the pole crown : Źródło światła na górze słupa cylindra; zazwyczaj jest to skierowany w dół lub dookólny moduł LED zapewniający oświetlenie ścieżek i obszarów. Typowe zakresy wyjściowe dla słupów słonecznych z cylindrem w skali pieszej to: 1000 do 5000 lumenów , odpowiednie dla chodników dla pieszych, placów i obszarów o niskiej prędkości.
• Czujniki ruchu lub światła dziennego : Wiele konstrukcji cylindrycznych słupów słonecznych zawiera czujniki ruchu PIR lub czujniki światła otoczenia, które regulują moc oprawy w zależności od obłożenia lub pory dnia, wydłużając czas pracy baterii poprzez zmniejszenie mocy w okresach małego ruchu.

Projektowanie i zalety estetyczne w kontekstach miejskich

Podstawową zaletą cylindrycznego słupa słonecznego w środowisku miejskim i komercyjnym jest jego spójność wizualna. Konwencjonalne słoneczne latarnie uliczne z płaskim panelem zamontowanym pod kątem na ramieniu mogą wydawać się wizualnie niespójne z otoczeniem architektonicznym i mogą być postrzegane jako użytkowe lub tymczasowe. Cylindryczny słup słoneczny ma czystą, ujednoliconą formę, która naturalnie integruje się z meblami miejskimi, kolumnami bramnymi i architekturą krajobrazu. To sprawia, że są preferowaną specyfikacją dla:

• Strefy dla pieszych w centrum miasta i obszary głównych ulic, gdzie standardy jakości wizualnej są formalnie określone w warunkach planowania
• Parki publiczne, promenady nadbrzeżne i strefy dziedzictwa kulturowego, w których estetyka konwencjonalnych paneli słonecznych kolidowałaby z projektem krajobrazu
• Inwestycje komercyjne, w tym centra handlowe, tereny hotelowe i obiekty wypoczynkowe, w których oświetlenie zewnętrzne przyczynia się do tożsamości marki
• Ścieżki w kampusach edukacyjnych i ulice osiedli mieszkaniowych, gdzie odpowiedni jest nowoczesny, ale dyskretny produkt

Ograniczenia cylindrycznych słupów słonecznych w porównaniu z systemami oddzielnymi

Estetyczna integracja cylindrycznych słupów słonecznych wiąże się z nieodłącznymi kompromisami w zakresie zdolności gromadzenia surowej energii. Całkowita powierzchnia ogniwa fotowoltaicznego na słupie cylindra jest ograniczona średnicą i wysokością bieguna, a cylindryczna geometria oznacza, że ​​każde ogniwo osiąga maksymalną moc tylko przez część dnia, kiedy kąt słońca jest najkorzystniejszy dla orientacji tego ogniwa. W praktyce cylindryczne słupy słoneczne najlepiej nadają się do zastosowań o niskiej i średniej mocy, gdzie wymagania dotyczące strumienia świetlnego są skromne. W przypadku zastosowań wymagających ponad 5000 lumenów ciągłej mocy wyjściowej przez całą noc, oddzielne systemy słupów słonecznych z większymi dedykowanymi układami paneli będą na ogół lepsze od słupów cylindrów w rocznych dostawach energii.

Elastyczny panel słoneczny: konformalne gromadzenie energii dla powierzchni niepłaskich

A elastyczny panel słoneczny to moduł fotowoltaiczny zbudowany na cienkim, giętkim podłożu, a nie na sztywnej ramie ze szkła i aluminium. Możliwość zginania, zakrzywiania i dopasowywania się do niepłaskich powierzchni otwiera miejsca instalacji, do których nie mogą dotrzeć sztywne panele z krzemu krystalicznego, a zmniejszona waga elastycznych paneli umożliwia montaż na konstrukcjach, które nie są w stanie wytrzymać obciążenia konwencjonalnych paneli. Elastyczne panele słoneczne stanowią technologię umożliwiającą cylindryczne powierzchnie gromadzenia energii stosowane w cylindrycznych słupach słonecznych, a także służą jako samodzielne rozwiązania do wytwarzania energii w zastosowaniach morskich, samochodowych, architektonicznych i przenośnych.

Technologie stosowane w produkcji elastycznych paneli słonecznych

Dostępnych jest kilka technologii fotowoltaicznych w postaci elastycznych paneli, z których każda ma inną charakterystykę wydajności:

• Cienkowarstwowy krzem amorficzny (a-Si) : Jedna z najwcześniejszych elastycznych technologii fotowoltaicznych. Osadzany cienkimi warstwami na podłożach z tworzywa sztucznego lub folii metalowej. Wydajność typowo 6 do 10% , niższe niż krystaliczne alternatywy, ale z lepszą wydajnością w warunkach rozproszonego światła i wysokiej temperatury. Nadaje się do zastosowań, w których panel działa w półcieniu lub w podwyższonych temperaturach.
• CIGS (selek miedziowo-indowo-galowy) : Technologia cienkowarstwowa osiągająca wydajność 12 do 16% w komercyjnych produktach z elastycznych paneli. Lepsza wydajność niż krzem amorficzny i dobra wydajność przy słabym oświetleniu. Elastyczne panele CIGS są szeroko stosowane w fotowoltaice zintegrowanej z budynkiem (BIPV), zastosowaniach morskich i konstrukcji cylindrycznych słupów słonecznych, gdzie wymagana jest większa gęstość energii na jednostkę powierzchni.
• Krzem monokrystaliczny na elastycznym podłożu : Cienkie plasterki wysokowydajnych monokrystalicznych ogniw krzemowych połączonych z elastycznym materiałem podkładowym. Osiąga wydajność 18 do 24% , najwyższy dostępny w elastycznym formacie panelu. Droższe niż alternatywy cienkowarstwowe i z ograniczonym promieniem gięcia (zazwyczaj minimalny promień gięcia wynosi 100 do 300 mm w zależności od grubości ogniwa), ale zapewnia najlepszą moc wyjściową na jednostkę powierzchni w zastosowaniach o ograniczonej przestrzeni.
• Organiczna fotowoltaika (OPV) : Nowa technologia wykorzystująca organiczne materiały półprzewodnikowe na ultracienkich, bardzo elastycznych podłożach. Obecna efektywność komercyjna jest niższa o godz 8 do 12% , ale wyjątkowa elastyczność, niewielka waga i potencjał taniej produkcji sprawiają, że panele OPV zyskują coraz większą popularność w zastosowaniach fotowoltaicznych zintegrowanych z architekturą i projektem.

Właściwości fizyczne umożliwiające nowe lokalizacje instalacji

Definiujące właściwości fizyczne elastycznych paneli słonecznych, które rozszerzają zakres ich zastosowań poza panele sztywne, to:

• Niska waga : Elastyczne panele słoneczne zazwyczaj wahają się pomiędzy 1 i 4 kg na metr kwadratowy w porównaniu do konwencjonalnych sztywnych paneli szklanych przy 10 do 15 kg na metr kwadratowy. Ta przewaga wagowa umożliwia montaż na pokładach łodzi, dachach pojazdów, markizach, konstrukcjach tkaninowych i membranach architektonicznych, które nie byłyby w stanie wytrzymać obciążeń sztywnych paneli.
• Kompatybilność promienia zgięcia : W zależności od technologii elastyczne panele mogą dopasowywać się do zakrzywionych powierzchni o promieniu od 30 mm (OPV i cienkowarstwowe) do 300 mm (monokrystaliczne na elastycznym podłożu). Umożliwia to integrację z zakrzywionymi liniami dachu, konstrukcjami cylindrycznymi, nadwoziami pojazdów i konstrukcjami nadmuchiwanymi.
• Montaż na klej lub laminat : Elastyczne panele można przyklejać bezpośrednio do powierzchni podłoża za pomocą taśmy samoprzylepnej lub laminowania klasy morskiej, eliminując ramy montażowe i zmniejszając opór powietrza. Jest to szczególnie cenne na statkach morskich, gdzie problemem są zarówno opór aerodynamiczny, jak i integracja strukturalna.
• Zredukowany profil : Grubość elastycznego panelu słonecznego waha się od 2 do 5 mm w porównaniu do 35 do 40 mm w przypadku sztywnego panelu z ramą. Ten minimalny profil umożliwia integrację z powierzchniami, gdzie jakikolwiek występ byłby niedopuszczalny lub niepraktyczny.

Kategorie zastosowań elastycznych paneli słonecznych

Elastyczne panele słoneczne służą do zastosowań, które można podzielić na cztery szerokie kategorie, z których każda wykorzystuje inną fizyczną zaletę elastycznego formatu:

• Zastosowania morskie i morskie : Lekkie, wodoodporne, elastyczne panele przyklejane do pokładów łodzi, dodgerów, osłon bimini i sekcji kadłuba. Antypoślizgowe powłoki powierzchniowe dostępne na elastycznych panelach do zastosowań morskich zapewniają bezpieczeństwo pokładu podczas wytwarzania energii. Typowa instalacja elastycznego panelu o mocy 200 W na 10-metrowym jachcie żaglowym dodaje mniej niż 2 kg i nie wymaga wiercenia w konstrukcji pokładu.
• Zastosowania w pojazdach i pojazdach rekreacyjnych (RV). : Elastyczne panele klejone do dachów samochodów dostawczych, dachów samochodów kempingowych i powierzchni przyczep kempingowych, gdzie sztywna rama paneli zwiększałaby niedopuszczalny opór aerodynamiczny lub problemy z prześwitem boxu dachowego. Monokrystaliczne elastyczne panele w Zakres mocy od 100 do 400 W są najczęściej stosowane w systemach zasilania pojazdów dostawczych.
• Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem (BIPV) : Elastyczne panele CIGS i monokrystaliczne laminowane w membranach dachowych, fasadach, markizach i świetlikach. Panele stają się raczej częścią powłoki budynku niż jej dodatkiem, przyczyniając się do wytwarzania energii, jednocześnie pełniąc funkcję konstrukcyjną lub chroniącą przed warunkami atmosferycznymi.
• Integracja słupa słonecznego i struktury cylindrycznej : Elastyczne panele owinięte wokół cylindrycznych słupów fotowoltaicznych, konstrukcji słupowych, słupków i mebli miejskich w celu gromadzenia energii słonecznej na powierzchniach, z którymi nie radzą sobie sztywne panele. W tym zastosowaniu elastyczna technologia paneli słonecznych bezpośrednio łączy się z kategorią słupa słonecznego cylindra opisaną w tym przewodniku.
• Przenośna i łatwa do spakowania energia słoneczna : Zwijane lub składane, elastyczne panele do ładowania w terenie, biwakowania, zestawów zasilania awaryjnego i zastosowań wojskowych, gdzie podstawowe wymagania to kompaktowe wymiary opakowania i niewielka waga.

Porównanie trzech technologii: podsumowanie praktyczne

Technologia akumulatorów w systemach słupów słonecznych

System akumulatorów jest elementem, który w sposób najbardziej bezpośredni decyduje o praktycznej niezawodności każdej instalacji oświetlenia słupa fotowoltaicznego. Specyfikacje paneli i wydajność opraw LED można zoptymalizować na papierze, ale jeśli system akumulatorów szybko ulega degradacji w lokalnym klimacie lub nie ma wystarczającej pojemności, aby uwzględnić sezonowe wahania dostępności energii słonecznej, instalacja będzie działać gorzej niezależnie od innych specyfikacji.

Fosforan litowo-żelazowy a inne chemikalia litowe

Fosforan litowo-żelazowy (LFP lub LiFePO4) stał się dominującym składem chemicznym akumulatorów w zastosowaniach zewnętrznych słupów słonecznych z kilku powodów, które bezpośrednio odpowiadają wymaganiom tego przypadku zastosowania:

• Stabilność termiczna : Akumulatory LFP nie ulegają ucieczce termicznej w temperaturach osiąganych wewnątrz słupów fotowoltaicznych i zewnętrznych obudów akumulatorów w bezpośrednim świetle słonecznym, które latem mogą przekraczać 60–70 stopni Celsjusza. Substancje chemiczne litu NMC i tlenku litu i kobaltu są znacznie bardziej wrażliwe na temperaturę i niosą ze sobą większe ryzyko awarii w takich warunkach.
• Życie cykliczne : Akumulatory LFP zazwyczaj zapewniają 2000 do 4000 cykli pełnego ładowania i rozładowania przy 80% głębokości rozładowania w porównaniu z 500 do 1500 cykli w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych i 500 do 2000 cykli w przypadku akumulatorów litowych NMC przy porównywalnej głębokości rozładowania. W słupie fotowoltaicznym, który pracuje codziennie, przekłada się to na żywotność od 8 do 12 lat w przypadku LFP w porównaniu z 2 do 4 lat w przypadku kwasu ołowiowego.
• Wydajność w niskich temperaturach : Akumulatory LFP zachowują lepszą pojemność w niskich temperaturach niż niektóre alternatywne akumulatory litowe, a większość systemów zarządzania akumulatorami LFP obejmuje zabezpieczenie ładowania w niskich temperaturach, które zapobiega uszkodzeniom wywołanym ładowaniem w warunkach poniżej zera.

Obliczanie wymaganej pojemności akumulatora

W przypadku systemu słupów słonecznych z oddzielnymi lub cylindrycznymi biegunami minimalną pojemność akumulatora w watogodzinach oblicza się w następujący sposób:

1. Określ dzienne zużycie energii: moc oprawy pomnożona przez liczbę godzin pracy w ciągu nocy. Przykład: oprawa 40W działająca przez 10 godzin to 400 Wh na noc.
2. Pomnóż przez wymagane dni autonomii (zwykle od 3 do 5 dni): 400 Wh pomnożone przez 4 dni równa się minimalnemu zestawowi akumulatorów 1600 Wh.
3. Podziel przez użyteczną głębokość rozładowania dla wybranego składu chemicznego akumulatora (0,8 dla LFP przy 80% głębokości rozładowania): 1600 Wh podzielone przez 0,8 równa się Zainstalowana pojemność akumulatora 2000 Wh jako minimum projektowe w tym przykładzie.

Uwagi dotyczące instalacji i uruchomienia

Wszystkie trzy technologie wymagają określonych praktyk instalacyjnych, aby osiągnąć znamionową wydajność i żywotność. Typowe czynniki, które są często pomijane w instalacjach terenowych, obejmują:

Ocena lokalizacji przed określeniem dowolnego systemu słupów słonecznych

• Ocena zasobów energii słonecznej : Zweryfikuj szczytowe godziny nasłonecznienia w ciągu dnia w lokalizacji projektu, korzystając z bazy danych zasobów, takiej jak PVGIS (Fotowoltaiczny System Informacji Geograficznej), aby uzyskać szczegółowe współrzędne instalacji. Nie używaj średnich regionalnych, ponieważ mikrotopografia, zachmurzenie przybrzeżne i zacienienie kanionów miejskich mogą zmniejszyć rzeczywiste zasoby energii słonecznej znacznie poniżej wartości regionalnych.
• Analiza cieniowania : Zidentyfikuj wszystkie drzewa, budynki lub konstrukcje, które będą rzucać cienie na powierzchnię zbierającą energię słoneczną o każdej porze dnia i roku. Nawet częściowe zacienienie małej części panelu może znacznie zmniejszyć moc systemu ze względu na szeregowe połączenie ogniw. Ocena ta jest szczególnie istotna w przypadku oddzielnych systemów słupów słonecznych, w których panel znajduje się na stałej konstrukcji.
• Warunki gruntowe i fundamentowe : Fundamenty słupów dla słupów fotowoltaicznych oddzielnych i cylindrycznych wymagają potwierdzenia geotechnicznego, że nośność gruntu i głębokość osadzenia wytrzymają łączne obciążenie wiatrem i ciężar własny zespołu słupa i panelu. W przypadku złych warunków gruntowych mogą być wymagane przedłużone płyty podstawy, śruby uziemiające lub fundamenty betonowe.

Najlepsze praktyki dotyczące elastycznej instalacji paneli słonecznych

• Przed nałożeniem elastycznych paneli z klejem dokładnie oczyść powierzchnię montażową. Zanieczyszczenia, wilgoć lub luźne powłoki pod panelem spowodują z czasem uszkodzenie kleju i rozwarstwienie panelu.
• Nie zginaj elastycznych paneli monokrystalicznych poza minimalnym promieniem gięcia określonym przez producenta. Przekroczenie tego limitu powoduje mikropęknięcia w ogniwach krzemowych, które natychmiast zmniejszają moc wyjściową i stopniowo pogarszają się wraz z cyklami termicznymi.
• Zapewnij odpowiednią wentylację pomiędzy tylną powierzchnią panelu a podłożem montażowym. Luka 10 do 20 mm zmniejsza temperaturę roboczą panelu i poprawia wydajność wyjściową, ponieważ elastyczne panele na gorących powierzchniach metalowych mogą osiągnąć temperaturę roboczą od 70 do 80 stopni Celsjusza bez wentylacji, zmniejszając moc wyjściową 15 do 25% w porównaniu z wydajnością w stanie chłodnym.
• Chroń punkty wejścia okablowania za pomocą dławików kablowych klasy morskiej i nałóż wokół wszystkich przejść silikon odporny na promieniowanie UV, aby zapobiec wnikaniu wilgoci, która jest główną przyczyną przedwczesnej degradacji elastycznych paneli w odsłoniętych zastosowaniach zewnętrznych.

Wybór pomiędzy oddzielnym biegunem słonecznym, cylindrycznym słupem słonecznym i elastycznym panelem słonecznym

Wybór pomiędzy tymi trzema technologiami nie zawsze jest wyłączny. Można je połączyć w ramach jednego projektu, aby spełnić różne wymagania dotyczące lokalizacji, a zrozumienie kryteriów decyzyjnych dla każdego z nich ułatwia specyfikację:

1. Czy głównym wymaganiem jest wysoki strumień świetlny w przypadku oświetlenia dróg lub dużych obszarów? Wybierz oddzielny system słupów słonecznych. Niezależna orientacja paneli i większe układy paneli w oddzielnych systemach zapewniają gromadzenie energii potrzebnej do utrzymania 10 000 lumenów lub więcej przez całą noc w szerokim zakresie lokalizacji geograficznych.
2. Czy instalacja odbywa się w środowisku miejskim, komercyjnym lub wrażliwym na projekt, gdzie jakość wizualna ma znaczenie? Wybierz cylindryczny słup słoneczny. Zintegrowana forma architektoniczna zapewnia oświetlenie na skalę pieszą bez wizualnej ingerencji konwencjonalnej słonecznej lampy ulicznej z kątowym panelem.
3. Czy aplikacja obejmuje zakrzywioną, elastyczną lub ograniczoną masę powierzchnię, do której nie można zastosować sztywnych paneli? Wybierz elastyczny panel słoneczny. Pokłady morskie, dachy pojazdów, słupy cylindrów, zakrzywione elementy architektoniczne i zastosowania przenośne wymagają możliwości montażu konforemnego, którą zapewniają tylko elastyczne panele.
4. Czy projekt obejmuje środowisko mieszane obejmujące zarówno jezdnię, jak i obszary dla pieszych? Rozmieść oddzielne słupy fotowoltaiczne na odcinkach jezdni w celu uzyskania dużej mocy i cylindryczne słupy fotowoltaiczne w strefach dla pieszych, aby uzyskać spójność estetyczną, korzystając z ujednoliconej specyfikacji systemu w zakresie standardów akumulatorów i ładowania, aby uprościć konserwację.

Wszystkie trzy technologie reprezentują dojrzałe, sprawdzone w praktyce rozwiązania fotowoltaiczne, które zapewniają niezawodne zasilanie i oświetlenie poza siecią lub niezależne od sieci, jeśli są prawidłowo określone pod kątem lokalizacji, obciążenia i klimatu. Kluczem do pomyślnych wyników jest dopasowanie rzeczywistych mocnych stron każdej technologii do konkretnych wymagań instalacji, a nie stosowanie jednego rozwiązania we wszystkich scenariuszach projektu.