Przewodnik po słupach świetlnych energii słonecznej: rozmiar, struktura i zamówienie projektu

Dystrybutor w Afryce Zachodniej zamówił 60 słupów oświetleniowych zasilanych energią słoneczną na wiejskiej drodze o długości 4,2 km. Czterdziestu dziewięciu z nich pracowało od pierwszego dnia. Jedenaście zgasło w ciągu czterech godzin przed zachodem słońca, nie z powodu awarii diod LED, ale dlatego, że panele zostały dobrane zgodnie z lipcową wartością natężenia promieniowania, a akumulatory miały jeden dzień autonomii. Rachunek za naprawę – nowe akumulatory, większe panele, dwie podróże powrotne – przekroczył pierwotny koszt sprzętu.

Tę porażkę można przewidzieć i można jej uniknąć. Słup oświetleniowy wykorzystujący energię słoneczną to mała elektrownia działająca poza siecią, posiadająca ramę konstrukcyjną, a obie połówki muszą być zaprojektowane względem siebie. Jeśli kupisz słup od jednego dostawcy, panel od drugiego, akumulator od trzeciego i sterownik z dowolnego magazynu, w którym znajdują się zapasy, otrzymasz system, który spełni jedno wymaganie i spokojnie zawiedzie inne.

Krótka wersja tego, co następuje: najpierw zmierz budżet energetyczny, następnie zwymiaruj konstrukcję, a dopiero potem wybierz konfigurację. Wszystko inne – wysokość słupa, wykończenie, typ panelu, skład chemiczny baterii, klasa sterownika, wymiary fundamentu – nie wchodzi w zakres tych dwóch obliczeń. W pozostałej części tego artykułu omówiono te obliczenia, podając liczby rzeczywiste, zakresy tolerancji, dane dotyczące wiatru i język zamówień, które można wkleić w zapytaniu ofertowym.

Co obejmuje słup oświetleniowy zasilany energią słoneczną — i co naprawdę oznacza „kompletny”.

Pozbądź się języka marketingowego, a słup oświetleniowy wykorzystujący energię słoneczną to zestaw ośmiu podsystemów, które muszą działać jako jeden:

• Moduł fotowoltaiczny — sztywny panel monokrystaliczny, elastyczny panel laminowany lub cylindryczny panel owinięty, montowany na górze słupa, na wsporniku bocznym lub wokół trzonu słupa.
• Kontroler ładowania — MPPT lub PWM, odpowiedzialne za zbieranie mocy wyjściowej panelu i ochronę akumulatora przed przeładowaniem i głębokim rozładowaniem.
• Bank baterii — zwykle LiFePO4 w nowych projektach, żel lub AGM w systemach starszych niż około pięć lat.
• Oprawa LED i sterownik — zazwyczaj od 30 W do 120 W do oświetlenia dróg i terenów, od 8 W do 30 W do oświetlenia ścieżek i ogrodów.
• Polak i ramię — stalowe lub aluminiowe, stożkowe lub proste, z pojedynczym ramieniem, podwójnym ramieniem lub bez ramienia w konstrukcjach zintegrowanych.
• Obudowa baterii — skrzynka na słupie, skarbiec podziemny lub przedział w podstawie słupa.
• Zestaw fundamentów i kotew — podstawa betonowa, osadzone śruby kotwowe, nakrętki poziomujące, zaprawa i szablon do śrub, który utrzymuje klatkę w pozycji kwadratowej.
• Okablowanie, bezpieczniki i ochrona przeciwprzepięciowa — wiązkę przewodów, wyłącznik prądu stałego i często mały ogranicznik przepięć po stronie panelu.

„Kompletny” oznacza zatem więcej niż „wszystkie części zawarte w kartonie”. Oznacza to, że części zostały dopasowane: moc panelu jest wystarczająca na najgorszy miesiąc w miejscu instalacji, bateria ma wystarczającą ilość użytecznych kilowatogodzin, aby zapewnić autonomię, którą obiecałeś klientowi, słup ma wystarczającą pojemność konstrukcyjną, aby pomieścić dodatkową powierzchnię panelu rzucaną w porywach o prędkości 40 m/s, a kontroler ma ustawienia umożliwiające pracę określonego składu chemicznego baterii bez podgrzewania jej latem lub odmowy ładowania zimą.

Najczęstszą luką, jaką widzimy w nadchodzących specyfikacjach, jest ta ostatnia. Kupujący spędzają godziny na sprawdzaniu lumenów i temperatury barwowej, a następnie zatwierdzają kontroler, którego domyślny profil ładowania jest ustawiony na kwasowo-ołowiowy, w pakiecie LiFePO4. System działa przez sezon, po czym traci pojemność, ponieważ napięcie ogniw nigdy nie osiągnęło odpowiedniego poziomu absorpcji.

Wszystko w jednym, dzielone i zintegrowane z cylindrem: wybór konfiguracji

Konfiguracja to decyzja dotycząca konserwacji i ryzyka, która jest znacznie ważniejsza niż decyzja estetyczna. Obecnie w praktycznym użyciu są trzy rodziny.

Wszystko w jednym (zintegrowany)

Panel, akumulator, kontroler i oprawa znajdują się w jednej obudowie na górze słupa. Instalacja jest szybka, okablowanie zajmuje niewiele miejsca, a całe urządzenie można zdemontować za pomocą dwóch śrub. Kompromisy: pojemność akumulatora jest ograniczona objętością obudowy, w gorącym klimacie pod panelem gromadzi się ciepło, a w niektórych regionach kradzież całej głowicy stanowi realne ryzyko. Typowy zakres: oprawy o mocy od 20 W do 100 W z pakietami 12,8 V lub 25,6 V do około 60 Ah.

Zintegrowany z cylindrem

Materiał fotowoltaiczny owija się wokół samego trzonu słupa, zwykle w zakresie od 270 do 360 stopni. Ponieważ nie ma płaskiego panelu skierowanego w stronę nieba, powierzchnia żagla wiatrowego gwałtownie spada, orientacja staje się prawie nieistotna, a deszcz sprawia, że ​​powierzchnia jest czystsza niż pozioma szyba. Wydajność na metr kwadratowy powierzchni jest niższa niż w przypadku płaskiego, sztywnego modułu, dlatego systemy cylindryczne wytrzymują umiarkowane obciążenia – oświetlenie ścieżek, drogi o małym natężeniu ruchu, dziedzińce, oświetlenie granic – zamiast opraw autostradowych o mocy 100 W.

DDK-SSPL-2000 Cylindryczny słup solarny z pojedynczym lub podwójnym ramieniem Konfigurowalny cylindryczny słup słoneczny do lamp ulicznych LED, telewizji przemysłowej, oświetlenia krajobrazu, ogrodów i parków; zintegrowany panel i pojedyncze lub podwójne ramiona nadają się do użytku na zewnątrz. Zobacz produkt →

Podzielony (oddzielony)

Panel montowany jest nad oprawą, akumulator znajduje się w komorze podstawy lub w podziemnym skarbcu, a sterownik żyje z akumulatorem. Jest to najbardziej elastyczny układ: można dowolnie przewymiarować akumulator, wymieniać ogniwa bez dotykania głowicy oświetleniowej i stosować standardowe komponenty 12 V, 24 V lub 48 V. Kosztuje również więcej czasu instalacji i wymaga komory baterii odpornej na manipulacje.

Praktyczna zasada wynikająca z doświadczeń projektowych: jeśli dzienne zapotrzebowanie na energię przekracza około 800 Wh lub obiekt potrzebuje więcej niż dwa dni autonomii, należy przejść na podział. Oddzielne umieszczenie elektroniki zapewnia miejsce na ogniwa i pozwala na użycie pakietu 25,6 V lub 51,2 V, co zmniejsza o połowę prąd przy tej samej mocy i zmniejsza straty rezystancyjne w wiązce przewodów.

Dobór budżetu energetycznego przed wymiarowaniem słupa

Wszystko na dalszym etapie zależy od jednej liczby: watogodzin dziennie przy obciążeniu. Jeśli się pomylisz, żadna ilość dobrej stali ani drogich baterii nie uratuje projektu.

Krok 1 — Dzienne obciążenie w watogodzinach

Weź moc oprawy i pomnóż ją przez liczbę godzin, w których faktycznie pracuje z pełną mocą. Nowoczesne sterowniki obsługują profile ściemniania, dlatego należy zbudować profil w oparciu o obliczenia arytmetyczne, zamiast zakładać płaski ciąg.

Przykład: dioda LED o mocy 80 W na wiejskiej drodze. Profil: 100 procent przez 5 godzin, następnie 40 procent przez 6 godzin.

• Pełna energia wyjściowa: 80 W × 5 godz. = 400 Wh
• Przyciemniona energia: 32 W × 6 h = 192 Wh
• Dzienne obciążenie: 592 Wh, zaokrąglone do 600 Wh ze względu na margines projektowy

Krok 2 — Szczyt godzin słonecznych w najgorszym miesiącu

Szczytowe godziny słoneczne (PSH) to równoważna liczba godzin przy natężeniu promieniowania 1000 W/m². Średnie roczne są niebezpiecznie mylące w przypadku systemu poza siecią. W lokalizacji, w której średnia roczna wynosi 4,9 PSH, w grudniu może pojawić się 2,6 PSH, a grudzień to okres, w którym akumulatory są najzimniejsze i najmniej wydajne. Projektuj na podstawie najgorszego miesiąca lub zaakceptuj fakt, że musisz dodać dni autonomii, aby to pokryć.

Przybliżone wartości referencyjne dla prawidłowo nachylonego panelu skierowanego na południe:

• Pustynia na południowy zachód od Stanów Zjednoczonych: 6,5–7,5 PSH latem, 4,5–5,5 zimą
• Europa Południowa: 6,0–7,0 lato, 3,0–3,8 zima
• Europa Środkowa i Północna: 4,5–5,5 latem, 1,3–2,2 zimą
• Przybrzeżna Afryka Zachodnia i Azja Południowo-Wschodnia: 4,5–5,5 roku przez cały rok, z opadami monsunowymi
• Wybrzeże Zatoki Środkowo-Wschodniej: 7,0–8,0 latem, 4,5–5,5 zimą

Krok 3 — Moc panelu

Podziel dzienne obciążenie przez (PSH × współczynnik obniżania wartości znamionowych systemu). Realistyczne łączne obniżenie wartości znamionowych dla dobrze zbudowanego systemu zewnętrznego wynosi od 0,65 do 0,78 i obejmuje utratę temperatury panelu, zabrudzenie, okablowanie, konwersję sterownika i wydajność akumulatora w obie strony.

Przy zastosowaniu zimowego współczynnika 2,8 PSH i współczynnika 0,72: 600 ÷ (2,8 × 0,72) = 600 ÷ 2,016 ≈ 298 W. Sugeruje to 2 × 160 W lub 1 × 320 W panelu, a nie 200 W, jakie dałoby obliczenia tylko w lecie.

Krok 4 — Pojemność baterii

Dobór rozmiaru akumulatora wymaga trzech danych wejściowych: dziennego obciążenia, dni autonomii i użytecznej głębokości rozładowania.

Przykład: 600 Wh dziennie, 3 dni autonomii, LiFePO4 przy 85% użytecznej głębokości rozładowania.

• Energia do magazynowania: 600 × 3 = 1800 Wh użytkowej
• Pojemność nominalna: 1800 ÷ 0,85 ≈ 2118 Wh
• Przy 25,6 V: 2118 ÷ 25,6 ≈ 83 Ah, więc określ pakiet 100 Ah / 2,56 kWh

W przypadku żelu lub AGM to samo miejsce wymaga mniej więcej dwukrotnie większej wydajności nominalnej, ponieważ użyteczna głębokość rozładowania jest bliższa 50 procent, a żywotność cyklu spada powyżej tego punktu. Dlatego dwa systemy o identycznej mocy diod LED mogą różnić się kosztem o 40 procent, a jeden z nich nadal ulega awarii w czwartym roku.

Krok 5 — Korekta temperatury

Dwie poprawki są rutynowo pomijane. Po pierwsze, panele fotowoltaiczne tracą moc wraz ze wzrostem temperatury ogniwa: typowy moduł monokrystaliczny spada o około 0,35 procent na stopień Celsjusza powyżej 25°C, więc panel przy 60°C dostarcza około 12 procent mniej niż jego tabliczka znamionowa. Po drugie, ogniw LiFePO4 nie należy ładować w temperaturze poniżej 0°C; w zimnym klimacie akumulator potrzebuje wyłącznika niskotemperaturowego lub pakietu samonagrzewającego, a dodatkowa energia na ogrzewanie musi pojawić się w budżecie.

Konstrukcja słupa: wysokość, obciążenie wiatrem, gatunek stali i wykończenie

Dodanie panelu słonecznego całkowicie zmienia problem konstrukcyjny. Panel o powierzchni 1,0 m² nachylony pod kątem 30 stopni zachowuje się jak mały żagiel, a na tyczce o długości 9 m żagiel ten opiera się na najgorszym możliwym ramieniu dźwigni. Projekt konstrukcyjny musi traktować panel jako część efektywnej powierzchni rzutowanej (EPA), a nie jako element wyposażenia dodatkowego.

Ciśnienie wiatru i efektywny przewidywany obszar

Podstawowe ciśnienie wiatru wynosi 0,613 × V², gdzie V to prędkość wiatru w m/s, a wynik w paskalach. Przy 33 m/s (około 120 km/h) ciśnienie wynosi w przybliżeniu 667 Pa; przy 45 m/s (około 162 km/h) wynosi to w przybliżeniu 1241 Pa. Pomnóż przez rzutowaną powierzchnię i współczynnik kształtu — 1,2 do 1,5 dla nachylonego płaskiego panelu, w zależności od efektu pochylenia i krawędzi — a otrzymasz siłę, jaką musi wytrzymać słup.

Przykład: panel o powierzchni 1,0 m² przy współczynniku kształtu 1,3 przy wietrze o prędkości 40 m/s daje około 1275 N, czyli około 130 kg siły bocznej, przyłożonej na wysokości 8 m nad fundamentem. Jest to moment zginający wynoszący około 10 kN·m przed dodaniem oprawy i samego słupa. Słup dekoracyjny o długości 6 m i grubości ścianki 2,5 mm to nie ten sam produkt, co słup drogowy o długości 9 m i grubości ścianki 4 mm i żadna ilość farby tego nie zmieni.

Materiał i grubość ścianki

W oświetleniu drogowym i terenowym dominuje stal: Q235B do słupów standardowych, Q355B tam, gdzie wymagana jest wyższa granica plastyczności na większych wysokościach lub w strefach o silnym wietrze. Typowe grubości ścian w sprawdzonych konstrukcjach: 3,0 mm dla słupów 6 m, 3,5–4,0 mm dla słupów 8–9 m, 4,0–5,0 mm dla 10–12 m. Aluminium ma swoje miejsce w produktach ogrodniczych i dekoracyjnych, ponieważ jest odporne na korozję bez powłoki i można je wytłaczać w kształty, w których znajdują się wewnętrzne okablowanie – co jest dobre w przypadku zintegrowanych projektów fotowoltaicznych, w których panel owija się w wał.

Systemy wykończeniowe

W przypadku słupów stalowych cynkowanie ogniowe zgodnie z normą ISO 1461 z minimalną średnią powłoką o grubości 70 µm na stali o grubości 3 mm i grubszych stanowi podstawę do zastosowań zewnętrznych. W atmosferach przybrzeżnych lub przemysłowych sklasyfikowanych jako C4 lub C5-M zgodnie z ISO 9223, nałóż powłokę proszkową o grubości 60–80 µm na cynk i upewnij się, że krawędzie cięcia, szwy spawalnicze i otwory drenażowe zostały odpowiednio zabezpieczone. Biegun, który rdzewieje na spoinie płyty podstawy w trzecim roku, prawie zawsze oznacza błąd przygotowania, a nie błąd grubości powłoki.

Szczegóły decydujące o tym, czy słup przetrwa instalację

• Płyta podstawy i kliny — grubość blachy dopasowana do rozstawu śrub, wstawki przyspawane obustronnie, brak podcięcia na końcu spoiny.
• Klatka śruby kotwowej — Śruby klasy 4.8 lub 8.8 z szablonem, ocynkowane ogniowo, z gwintem wystarczającym na nakrętki poziomujące oraz nakrętkę i podkładkę.
• Otwór uchwytowy — dostosowany do złącza i bezpiecznika, z uszczelką i łącznikiem ze stali nierdzewnej. Niewymiarowe otwory uchwytowe są powodem, dla którego instalatorzy wycinają ściany słupowe na miejscu.
• Drenaż — ukryty otwór odprowadzający nad płytą podstawy, aby kondensat nie gromadził się wewnątrz szybu.
• Opcje podnoszenia i zawiasów — słupy przegubowe lub wygięte są droższe, ale przy każdej przyszłej wizycie konserwacyjnej należy usuwać żuraw. Na 6-metrowym słupie fotowoltaicznym z baterią 2,5 kWh u podstawy decyzja ta zwraca się po pierwszej wymianie pakietu.

Panele słoneczne na słupie: sztywne, elastyczne i cylindryczne

Wybór panelu to kompromis pomiędzy zbiorami na metr kwadratowy, zachowaniem pod wpływem wiatru, estetyką i czyszczeniem.

Sztywny monokrystaliczny

Nadal stanowi punkt odniesienia dla wydajności: sprawność modułu na poziomie 20–23 procent, powszechne 25-letnie gwarancje wydajności i przewidywalne zachowanie temperaturowe. Na słupie moduł montowany jest najczęściej na wsporniku górnym lub wsporniku bocznym pod kątem 10–30 stopni. Musi być skierowany w stronę równika, co oznacza, że ​​orientacja bieguna ma znaczenie podczas instalacji i zbiera kurz, liście i ptasie odchody na górnej powierzchni.

Elastyczne panele laminowane

Elastyczne moduły wykorzystują te same ogniwa monokrystaliczne, laminowane na cienkim podłożu polimerowym z ETFE lub podobnym arkuszem przednim. Jednostka o mocy 120–140 W zwykle pokrywa 1,1–1,4 m² i wygina się do promienia umożliwiającego zamocowanie jej na zakrzywionej powierzchni lub cylindrze. Ważą znacznie mniej niż moduły szklane, co zmniejsza moment obrotowy na górze słupa i można je przykleić do trzonu tam, gdzie nie da się zastosować sztywnej ramy. Kompromisami są wyższy koszt w przeliczeniu na wat, krótsza realistyczna żywotność w trudnych warunkach UV i większa wrażliwość na uszkodzenia podczas instalacji.

Elastyczne panele sprawdzają się tam, gdzie interesująca jest zintegrowana konstrukcja słupa fotowoltaicznego: zakrzywiona lub owinięta powierzchnia eliminuje problem orientacji, zmniejsza wiatr i pozwala projektantowi umieścić moce wytwórcze tam, gdzie płaski moduł wyglądałby źle. Nasz zespół pisał o bliższym przyjrzeniu się, gdzie takie podejście się opłaca zalety elastycznych słupów słonecznych w rzeczywistych instalacjach.

Panele cylindryczne i zawijane

Owijanie komórek wokół wału umożliwia częściową generację z niemal każdego kierunku, co jest przydatne w przypadku słupów, których nie można obracać — na przykład podczas wymiany na istniejącym fundamencie. Kara jest realna: zakrzywiona powierzchnia otrzymuje mniej bezpośredniego natężenia promieniowania na jednostkę powierzchni niż dobrze nachylony moduł płaski, a efektywny obszar jest ograniczony obwodem bieguna. Cylinder o średnicy 140 mm zapewnia w przybliżeniu 0,44 m² na metr wysokości przy pełnym owinięciu, więc owinięty odcinek o długości 3 m daje około 1,3 m² powierzchni — nie cała powierzchnia jest wydajna przy danym kącie słońca.

DDK-GN003 Dwustronna zintegrowana aluminiowa lampa solarna na słupie Dwustronna zintegrowana aluminiowa lampa słupowa z możliwością wyboru źródła światła 20 W/30 W, panelem słonecznym o mocy 80 W, akumulatorem 40 Ah i stopniem ochrony IP65 do oświetlenia słupa zewnętrznego. Zobacz produkt →

Tolerancja pochylenia, orientacji i cieniowania

Stałe nachylenie powinno odpowiadać mniej więcej szerokości geograficznej miejsca uprawy w przypadku upraw całorocznych lub szerokości geograficznej minus 10 stopni, gdzie największe znaczenie mają zbiory zimowe. Cieniowanie to cichy zabójca: pojedynczy kabel lub gałąź pokrywająca jeden ciąg ogniw może zmniejszyć moc wyjściową modułu o 40 procent lub więcej, a na słupie źródłem cienia jest często samo ramię oprawy. Przed zatwierdzeniem układu sprawdź ścieżkę słońca względem ramienia, słupa i sąsiadujących drzew.

Baterie i kontrolery: dwie części decydujące o żywotności systemu

Baterie i sterowniki są przyczyną większości awarii w oświetleniu słonecznym, a także są to części najczęściej redukowane, aby osiągnąć cenę docelową.

Chemia akumulatorów w praktyce

• LiFePO4 — 2000 do 6000 cykli w zależności od głębokości rozładowania i temperatury, 80–90 procent pojemności użytkowej, płaskie napięcie rozładowania i dobre zachowanie w wysokich temperaturach, jeśli obudowa jest wentylowana. Okno ładowania 0–45 °C, okno rozładowania około -20 do 60 °C. Potrzebuje BMS z równoważeniem ogniw i zabezpieczeniem nadprądowym.
• Żel / AGM — tanie i wybaczające w niskich temperaturach, ale 500–800 cykli przy 50% głębokości rozładowania w dobrych warunkach, znacznie mniej w przypadku cięższych cykli lub pozostawienia rozładowanego. Ciężki, co ma znaczenie w przypadku skrzynki montowanej na słupie.
• Lit NMC — wyższa gęstość energii, ale węższy margines bezpieczeństwa termicznego. W przypadku słupów zewnętrznych narażonych na bezpośrednie działanie słońca, LiFePO4 jest bezpieczniejszym wyborem inżynieryjnym.

Klasa kontrolera

Kontrolery MPPT pobierają o 10–30 procent więcej energii niż PWM w niskich temperaturach i warunkach niskiego natężenia promieniowania, ponieważ oddzielają napięcie panelu od napięcia akumulatora. W systemie z matrycą o mocy 320 W różnica ta często stanowi cały margines zimowy. PWM jest akceptowalny w małych systemach ogrodowych i ścieżkach, gdzie panel jest już znacznie powiększony.

Poza tą klasą poszukaj trzech funkcji: programowalnego profilu ładowania, który odpowiada dokładnej specyfikacji ogniwa, wyjścia obciążenia z programowalnym przyciemnianiem i odłączaniem niskiego napięcia oraz kompensacji temperatury lub zdalnego czujnika temperatury. Kontrolery dostarczane ze stałym profilem kwasowo-ołowiowym i bez ustawień dostępnych dla użytkownika skracają żywotność ogniw w sposób, którego instalator nigdy nie widzi.

Wymiary obudowy

Skrzynka na baterie to decyzja zarówno termiczna, jak i mechaniczna. Zamknięta stalowa skrzynia wystawiona na bezpośrednie działanie słońca w gorącym klimacie może podnieść temperaturę ogniwa o 15–20°C powyżej temperatury otoczenia, a każde 10°C utrzymującej się podwyższonej temperatury skraca żywotność kalendarza o mniej więcej połowę. Zacień skrzynkę, przewietrz ją lub zakop akumulator w skarbcu ze studzienką drenażową – ale podejmij tę decyzję przed wylaniem fundamentu, a nie po.

Fundamenty, instalacja i tolerancja miejsca

Prace fundamentowe mają miejsce wtedy, gdy projekty tracą harmonogram, a także tam, gdzie założenia konstrukcyjne są albo zatwierdzane, albo po cichu naruszane.

Głębokość i wymiary

W przypadku słupa fotowoltaicznego o długości 6 m typowym punktem wyjścia jest fundament o głębokości 1,2–1,5 m i przekroju 500 × 500 mm w twardym gruncie; większe panele, wyższe słupy, gleby piaszczyste lub strefy o silniejszym wietrze podnoszą te liczby. Powszechnie stosowaną zasadą planowania jest głębokość równa około 10 procent wysokości słupa plus 0,6 m, następnie weryfikowana pod kątem nośności gruntu i rzeczywistego momentu wywracającego. W miękkiej lub ekspansywnej glinie odpowiedzią jest zwykle szersza podstawa, a nie głębsza.

Beton i pielęgnacja

Wybierz C25/30 lub lepszy, umieść klatkę kotwiącą za pomocą szablonu i sprawdź występ śrub przed związaniem betonu. Utwardzanie nie jest opcjonalne: beton osiąga większość swojej projektowej wytrzymałości w ciągu 7 dni, a zasadniczo pełną wytrzymałość po 28 dniach. Ustawianie słupów i paneli napinających drugiego dnia jest jedną z najczęstszych przyczyn ruchu płyty podstawy i ewentualnego pękania spoin. Jeśli harmonogram jest napięty, użyj mieszanki o wysokiej wczesnej wytrzymałości i sprawdź ją lub zaplanuj montaż słupa jako osobną wizytę.

Tolerancje montażowe, które mają znaczenie

• Pionowość śruby kotwowej w zakresie 1 stopnia; przechylona klatka oznacza przechylony słup i panel skierowany w niewłaściwy azymut.
• Wypoziomować płytę podstawy z dokładnością do 2 mm w poprzek płyty przed spoinowaniem; Dzięki nakrętkom poziomującym pod płytą jest to możliwe.
• Dokręcić nakrętki kotwiące zgodnie ze specyfikacją producenta słupa, zazwyczaj etapowo, i ponownie sprawdzić po 48 godzinach.
• Azymut panelu w granicach 10 stopni od prawdziwego południa (lub północy na półkuli południowej) dla modułów płaskich.
• Wentylacja przedziału akumulatorów wolna od stojącej wody i co najmniej 200 mm nad poziomem gruntu.
• Kabel prądu stałego jest chroniony w osłonie kablowej, z bezpiecznikiem lub wyłącznikiem w odległości 300 mm od dodatniego bieguna akumulatora.

Fala i błyskawica

Słupy są wysokie, odsłonięte i podłączone do elektroniki. W obszarach o dużej aktywności kerbaunicznej należy dodać urządzenie zabezpieczające przed przepięciami prądu stałego po stronie panelu oraz odpowiednie uziemienie do słupa i zbrojenia fundamentu. Pojedynczy indukowany udar kosztuje sterownik; bezpośrednie uderzenie kosztuje całą głowę, a żadna gwarancja nie obejmuje błyskawicy.

Jakość światła, optyka i zgodność

Po zabezpieczeniu budżetu energetycznego projekt oświetlenia decyduje o akceptacji instalacji przez klienta i społeczność.

Docelowa skuteczność i strumień świetlny

Nowoczesne oprawy LED w oprawach zewnętrznych zapewniają na poziomie systemowym 130–160 lm/W, zatem oprawa o mocy 60 W powinna generować około 8 000–9 500 lumenów. Wartość poniżej 120 lm/W należy traktować jako oznakę starszych chipów lub zbyt małego radiatora. Ponieważ systemy fotowoltaiczne mają ograniczoną moc, słaba skuteczność bezpośrednio przekłada się na większy panel i akumulator, co jest najdroższym sposobem na zrekompensowanie taniej oprawy.

Optyka i jednolitość

Rozkłady typu II i III pokrywają większość zastosowań drogowych i ścieżek. Miarą kontrolną jest równomierność: stosunek średniego do minimalnego natężenia oświetlenia na jezdni wynoszący 3:1 lub lepszy, przy rozstawie słupów na ogół 3 do 4 razy większym od wysokości montażu w przypadku oświetlenia drogowego i bliżej w przypadku obszarów dla pieszych. Jasny, gorący punkt pod słupem i ciemna plama w połowie drogi do następnego bieguna nie spełniają wymagań specyfikacji, nawet jeśli średni luks osiąga wartość docelową.

Temperatura barwowa i odblaski

W przypadku dróg osiedlowych powszechnie wybierana jest temperatura 3000 K; 4000 K pasuje do głównych dróg i obszarów komercyjnych. Powyżej 5000 K zwiększa się nieprzyjemne olśnienie, bez korzyści wizualnych dla kierowców. Osłonięte optyki lub oprawy z płaskim szkłem redukują światło skierowane w górę, co ma znaczenie w jurysdykcjach, w których obowiązują wymagania dotyczące ciemnego nieba, a także zapewniają czystość panelu, jeśli znajduje się on pod oprawą.

Oceny wnikania i wpływu

Należy określić stopień ochrony IP65 lub IP66 dla oprawy, IP67 dla obudowy akumulatora w miejscach odsłoniętych oraz stopień IK08 lub IK09, gdy narażony jest na wandalizm lub sprzęt do usuwania roślinności. Certyfikaty, o które warto zapytać: IEC 60598 dla opraw oświetleniowych, IEC 61215 i IEC 61730 dla modułów fotowoltaicznych, IEC 62619 dla ogniw litowych oraz podsumowania testów UN 38.3 dla transportu.

Dopasowanie systemu do aplikacji

To samo słowo kluczowe obejmuje słupek ogrodowy i maszt autostradowy o długości 12 m, a język specyfikacji nie powinien być identyczny w obu przypadkach. Poniższa tabela przedstawia punkty wyjścia w oparciu o typowe projekty; każdy rząd nadal potrzebuje własnego budżetu energetycznego.

Dwie notatki aplikacyjne, które rzadko trafiają do dokumentów przetargowych. Po pierwsze, obciążenia komunalne — telewizja przemysłowa, punkty dostępu Wi-Fi, ładowanie przez USB, czujniki — należy dodać do dziennego budżetu watogodzin według ich rzeczywistego cyklu pracy, a nie mocy znamionowej. Kamera o mocy 10 W działająca przez 24 godziny zużywa 240 Wh dziennie, co stanowi 40 procent obciążenia oświetleniowego w powyższym przykładzie. Po drugie, na wsiach i na obszarach przygranicznych celem kradzieży jest komora baterii, a nie panel. A DDK-VILLAGE Lampa słoneczna na słupie do montażu na wsi i na ścianie W pełni zasilana energią słoneczną lampa zewnętrzna do stosowania na wiejskich ulicach, ścieżkach i na zewnątrz budynków, wspierająca instalację na słupie lub ścianie, gdzie energia elektryczna z sieci jest ograniczona. Zobacz produkt → z pakietem zamkniętym w podstawie słupa i zestawem śrub odpornych na manipulacje, rozwiązuje więcej problemów niż wymiana na większy panel.

Czynniki kosztowe, całkowity koszt posiadania i lista kontrolna zakupów

Słupy słoneczne są zwykle porównywane z alternatywą podłączoną do sieci, a porównanie zmienia się w zależności od odległości do najbliższego punktu zasilania.

Gdzie tak naprawdę idą pieniądze

• Bateria — 20–35 procent kosztów systemu i pierwszy element do wymiany.
• Panel fotowoltaiczny i montaż — 15–25 proc.
• Rurka, ramię i koniec — 15–30 procent, w zależności od wysokości, grubości ścianki i rodzaju powłoki.
• Oprawa i sterownik — 10–20 proc.
• Kontroler — 5–10 proc. i najtańsze miejsce na zniszczenie reszty inwestycji.
• Fundament i montaż — 10–25 procent na budowie, więcej w skałach lub tam, gdzie wymagana jest praca nocna.

Alternatywa sieciowa ma własną strukturę kosztów: wykopy i przywrócenie do stanu pierwotnego zwykle kosztują 30–80 USD za metr, w zależności od powierzchni, plus kable, urządzenia zabezpieczające, moc transformatora i powtarzający się rachunek za energię elektryczną. Słup oświetleniowy zasilany energią słoneczną pozwala uniknąć tego wszystkiego, dlatego też próg rentowności pojedynczego słupa w przypadku przedłużenia siatki jest często tak niski, jak 15–30 m wykopów – i znacznie niższy w przypadku, gdy nie można przeciąć chodnika.

Widok na dziesięć lat

Załóżmy wymianę LiFePO4 w latach 8–10 przy normalnej pracy cyklicznej, wymianę sterownika w latach 5–7 w wilgotnym klimacie, czyszczenie panelu dwa razy w roku i jedną wymianę sterownika oprawy w latach 6–8. Dodaj to do ceny zakupu i porównaj ze słupem podłączonym do sieci o 25-letnim okresie użytkowania i miesięcznym rachunku za energię. Porównanie zazwyczaj faworyzuje energię słoneczną w przypadku kopania rowów i zazwyczaj faworyzuje sieć, w której punkt zasilania znajduje się w promieniu 10 m, a energia elektryczna jest tania.

Co umieścić w zapytaniu ofertowym

1. Współrzędne lokalizacji, godziny szczytu w najgorszym miesiącu oraz projektowa prędkość wiatru z okresem powrotnym.
2. Wymagana dzienna liczba watogodzin, w tym profil ściemniania i wszelkie obciążenia dodatkowe.
3. Wymagane dni autonomii i minimalna głębokość rozładowania.
4. Moc oprawy, strumień świetlny, temperatura barwowa, rodzaj rozsyłu światła, stopień ochrony IP i IK.
5. Wysokość słupa, konfiguracja ramion, materiał, grubość ścianki, system powłok i odniesienie do koloru.
6. Obliczenie obciążenia wiatrem dla całego zespołu, łącznie z rzutowaną powierzchnią panelu.
7. Skład chemiczny akumulatora, napięcie nominalne, pojemność, cykl życia przy określonej głębokości rozładowania i funkcje BMS.
8. Typ sterownika, programowalność i funkcje zabezpieczające.
9. Rysunek fundamentu zawierający klasę betonu, specyfikację śrub kotwiących i wartości momentu obrotowego.
10. Gwarancja z podziałem na komponenty i lista części zamiennych z cenami jednostkowymi.
11. Dokumentacja z testu: raport flash PV, podsumowanie baterii UN 38.3, raport z testu IP i przykładowy arkusz budżetu energetycznego.

Zapytanie o arkusz budżetu energetycznego jest najskuteczniejszym filtrem w przetargu. Dostawcy, którzy nie mogą tego wyprodukować, dokonują szacunków, a przy zamówieniu 60-biegunowym błąd oszacowania jest większy niż różnica cen pomiędzy dwoma poważnymi oferentami.

Wydajność w terenie, konserwacja i pięcioletnia kontrola rzeczywistości

Systemy oświetlenia słonecznego nie ulegają nagłej awarii. Ulegają degradacji po przewidywalnej krzywej, a operator widzi objaw — krótszy czas pracy — na długo przed przyczyną.

Typowe tryby awarii i ich wygląd

• Bateria capacity loss — światła działają przez cztery godziny zamiast dziesięciu, a następnie częściowo wracają do normy po słonecznym dniu. Spowodowane chronicznym częściowym stanem naładowania, wysoką temperaturą lub niedopasowanym profilem ładowania.
• Zabrudzenie lub zacienienie panelu — produkcja spada stopniowo, najbardziej w porze suchej. Częstym winowajcą są drzewa posadzone po uruchomieniu.
• Przedostanie się wody do sterownika — sporadyczne zachowanie podczas deszczu, korozja na zaciskach, ostatecznie wyjście pod obciążeniem jałowym.
• Korozja u podstawy — powstawanie pęcherzy na spoinie płyty podstawowej, zwykle związane z przygotowaniem powłoki. Na początku kosmetyczny, w dziesiątym roku strukturalny.
• Luźne śruby kotwowe — słup wyraźnie poruszający się w porywach, odkryty dopiero podczas oględzin. Dokręcić ponownie po pierwszych 48 godzinach i ponownie po 12 miesiącach.
• Budynek gniazda pod panelem — zmniejsza wydajność, zatrzymuje wilgoć i można temu łatwo zapobiec dzięki siatce lub zamkniętemu wspornikowi.

Harmonogram konserwacji, który działa

1. Miesiąc 1: ponownie dokręcić śruby kotwowe i sprawdzić nachylenie i azymut panelu.
2. Co 6 miesięcy: wyczyść panele, sprawdź skrzynkę akumulatorową pod kątem wody, sprawdź dławiki kablowe, sprawdź ustawienia sterownika i zarejestrowane kody błędów.
3. Raz na rok: zmierzyć pojemność akumulatora przy kontrolowanym rozładowaniu, sprawdzić powłokę u podstawy, sprawdzić moc oprawy względem pierwotnej wartości strumienia świetlnego.
4. Rok 5: zaplanuj wymianę sterownika w wilgotnym klimacie i budżet na wymianę baterii w latach 8–10.

Jeśli sterownik rejestruje dane – większość nowoczesnych jednostek MPPT to robi – poproś o historię ładowania i rozładowania podczas każdej wizyty serwisowej. Powolny spadek zbiorów, a nie nagły spadek, wskazuje na zabrudzenie lub zacienienie. Spadek zmagazynowanej energii przy niezmienionym poborze wskazuje na ogniwa. To pojedyncze rozróżnienie pozwala zaoszczędzić wiele niepotrzebnej wymiany komponentów.

Niestandardowe projekty słupów słonecznych: praca na podstawie rysunku

Większość projektów słupów fotowoltaicznych nie jest zakupami katalogowymi. Władze miejskie chcą mieć specyficzne wygięcie ramion i kolor pasujący do istniejących mebli. Dystrybutor potrzebuje zmiany wysokości słupa z 6 m na 7,5 m bez utraty odporności na wiatr. Integrator chce przenieść komorę baterii z głowicy do podstawy i zwiększyć rozmiar panelu o dwa moduły.

Tego rodzaju praca stanowi problem produkcyjny, zanim stanie się problemem z oświetleniem. Wymaga umiejętności odczytania rysunku klienta, porównania go z rzeczywistością konstrukcyjną, wyprodukowania próbki, a następnie sprawdzenia geometrii w partii produkcyjnej składającej się z setek słupów. Nasze własne doświadczenie w DDK Tech Elefacility Yangzhou Co., Ltd. jest dokładnie tam obecne: produkcja słupów stalowych, oświetlenie profili aluminiowych, integracja słupów fotowoltaicznych i elastyczne produkty fotowoltaiczne, produkowane na podstawie rysunków klientów lub opracowywane na podstawie specyfikacji, z pobraniem próbek i opiniami inżynierskimi po drodze. Więcej szczegółów na nasze możliwości produkcyjne i dostosowywania jest dostępna, jeśli oceniasz dostawcę zajmującego się produkcją do druku.

Trzy praktyczne uwagi dla każdego, kto zleca wykonanie niestandardowego słupa fotowoltaicznego:

• Wyślij przypadek obciążenia, a nie tylko rysunek. Rysunek przedstawia geometrię; prędkość wiatru, powierzchnia panelu i wymagana autonomia decydują o tym, czy geometria przetrwa.
• Zamroź interfejs podstawowy wcześniej. Okrąg śrub, rozmiar śrub i występ mają wpływ zarówno na płytę podstawy słupa, jak i na prace budowlane, a ich wymiana po wylaniu betonu jest kosztowna.
• Zatwierdź próbkę fizyczną przed masową produkcją. Kolor, obróbka spawów, położenie otworu uchwytowego i wsporniki do montażu panelu są oceniane na podstawie wzroku i ręki na miejscu, a nie na podstawie pliku PDF.

Jedenaście ciemnych słupów na wiejskiej drodze w Afryce Zachodniej nie było problemem związanym z energią słoneczną. Stanowiły one problem ze specyfikacją: wartość natężenia promieniowania w lecie zastosowana w projekcie całorocznym i jeden dzień autonomii sprzedawany jako trzy. Każda następująca decyzja techniczna – jak gruba jest ściana słupa, czy panel jest sztywny czy owinięty, czy akumulator znajduje się w głowicy czy w podstawie – powinna opierać się na dwóch dokumentach: budżecie energetycznym na najgorszy miesiąc i obliczeniu obciążenia wiatrem dla całego zespołu.

Popraw te dwa elementy, a reszta projektu stanie się zwykłym zamówieniem: porównaj powłoki, porównaj certyfikaty, porównaj warunki gwarancji i poproś o raporty z testów. Zrozum ich źle, a żadna aktualizacja gatunku stali ani marki akumulatorów nie sprawi, że światła będą świecić przez ostatni pięć lat. Jeśli określasz słup oświetleniowy na energię słoneczną dla projektu, zacznij od profilu obciążenia, zimowego nasłonecznienia w obiekcie i autonomii, której faktycznie potrzebuje klient, a następnie pozwól sprzętowi postępować zgodnie z arytmetyką.