Каковы плюсы и минусы универсальных уличных фонарей на солнечных батареях сплит-типа?

Как работают универсальные солнечные уличные фонари?

Ан все в одном солнечном уличном фонаре объединяет четыре основных компонента в одном герметичном корпусе: монокристаллическую или поликристаллическую фотоэлектрическую (PV) панель, установленную на верхней стороне устройства, литий-железо-фосфатный (LiFePO4) или литий-полимерный аккумулятор, заключенный внутри корпуса, высокоэффективный светодиодный модуль освещения на нижней стороне и систему управления зарядом и разрядом на основе микроконтроллера, которая управляет всем потоком энергии от панели к батарее к выходу светодиода. Эта интегрированная архитектура означает, что вся система собирается на заводе, тестируется как единое целое и прибывает на место установки готовой к установке на опоре без какой-либо проводки между компонентами.

Поток внутренней энергии многофункционального устройства

В дневное время встроенная фотоэлектрическая панель преобразует солнечное излучение в электричество постоянного тока. Контроллер заряда внутри устройства применяет алгоритмы отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) для извлечения максимально доступной мощности от панели в каждый момент дня, регулируя электрическую рабочую точку панели в зависимости от изменения освещенности и температуры панели в течение дня. Контроллеры заряда MPPT извлекают от солнечной панели на 10–30 процентов больше энергии, чем простые контроллеры ШИМ (широтно-импульсной модуляции) в реальных условиях частичного затенения и изменения температуры, и это преимущество в эффективности продлевает эффективное время работы аккумулятора при каждом цикле зарядки.

Собранная энергия заряжает внутреннюю батарею. Химический состав LiFePO4 является текущим стандартом качества «все в одном» солнечном фонаре, поскольку он сочетает в себе срок службы от 2000 до 3000 циклов полной зарядки и разрядки (что эквивалентно 5–8 годам ежедневной езды на велосипеде) с химической стабильностью, которая значительно снижает риск возгорания, связанный с другими химическими составами литиевых батарей. Контроллер заряда контролирует состояние заряда аккумулятора и применяет правильный многоступенчатый профиль зарядки (объемный, абсорбционный и плавающий), чтобы максимально продлить срок службы аккумулятора, предотвращая как перезарядку, вызывающую деградацию литиевой батареи, так и глубокий разряд, который необратимо снижает емкость.

В сумерках внутренний датчик освещенности или таймер активирует светодиодный модуль. Микроконтроллер управляет выходной мощностью светодиода, применяя запрограммированный график затемнения, который уравновешивает требования к освещенности и экономию энергии батареи. Типичный запрограммированный график может включать 100-процентную мощность светодиода от заката до полуночи, уменьшать мощность до 50 процентов с полуночи до 4:00 утра (когда движение пешеходов и транспортных средств минимально) и восстанавливать 100-процентную мощность с 4:00 утра до рассвета. Такое адаптивное управление выходной мощностью может увеличить достижимое время работы на 30–50 процентов по сравнению с постоянной работой на полной мощности, что имеет решающее значение для поддержания достаточного освещения в течение последовательных пасмурных дней, когда аккумулятор не может полностью перезарядиться между рабочими циклами.

Обнаружение движения и интеллектуальное управление во всех устройствах «все в одном»

Многие солнечные уличные фонари текущего поколения «все в одном» включают в себя пассивные инфракрасные (PIR) или микроволновые датчики движения, которые активируют выходную мощность на полную яркость при обнаружении движения в радиусе действия датчика, обычно от 5 до 12 метров, и возвращаются в режим ожидания от 10 до 30 процентов при отсутствии движения. Затемнение, активируемое движением, может снизить общее ночное потребление энергии на 40–60 процентов по сравнению с работой с постоянной полной яркостью, напрямую увеличивая резервную автономность со стандартных 3 дней до 5 или более дней последовательной работы в пасмурную погоду. Это особенно ценная функция в таких приложениях, как парковки, удаленные пути и промышленные подъездные пути, где движение транспорта прерывистое, а требование безопасности для освещения полной яркости возникает в результате фактического присутствия, а не требуется постоянно в течение ночи.

Каковы преимущества солнечных уличных фонарей сплит-типа?

Солнечные уличные фонари сплит-типа отделите солнечную панель от осветительного прибора и батареи, закрепив панель на отдельном кронштейне или кронштейне в верхней части опоры, на ближайшей крыше или возвышении и подключив ее к осветительной головке и аккумуляторному отсеку с помощью водонепроницаемого кабеля. Эта физически разделенная архитектура — это не просто старая технология, на смену которой пришли конструкции «все в одном»; это конфигурация, подходящая для требовательных приложений, где выходная мощность, гибкость установки или долговечность обслуживания имеют приоритет над простотой установки.

Более высокая выходная мощность и гибкость выбора размера панели

Наиболее значительным практическим преимуществом архитектуры сплит-типа является то, что солнечная панель не ограничена физическим пространством, занимаемым осветительной головкой. В комплексном устройстве фотоэлектрическая панель ограничена площадью поверхности верхней поверхности светильника, обычно это дает панели мощностью от 20 до 60 Вт для компактных жилых и уличных светильников и до 100 Вт для более крупных уличных фонарей «все в одном». В сплит-системах могут использоваться панели любого размера, соответствующие характеристикам контроллера заряда и аккумулятора, при этом панели мощностью от 100 до 300 Вт обычно сочетаются с высокопроизводительными уличными светильниками для дорожного освещения, требующими от 80 до 150 Вт мощности светодиодов.

Солнечный уличный фонарь сплит-типа с панелью мощностью 200 Вт, аккумулятором LiFePO4 емкостью 100 ампер-час и светодиодным светильником мощностью 80 Вт может обеспечить от 8 до 10 часов полной мощности освещения в сутки в местах, где наблюдается от 4 до 5 часов пикового солнечного света в день, обеспечивая уровни освещения, необходимые для основных дорог и шоссе. Этот уровень производительности недостижим для конструкций «все в одном» в их нынешнем виде, что делает сплит-тип единственным жизнеспособным вариантом солнечной энергии для высокопроизводительного дорожного освещения в большинстве мест.

Улучшенные тепловые характеристики аккумулятора

В универсальном солнечном фонаре батарея размещена в том же корпусе, что и фотоэлектрическая панель, которая значительно нагревается в периоды пиковой солнечной радиации. Литиевые батареи, подвергающиеся воздействию повышенных температур, испытывают ускоренную деградацию емкости; работа при температуре 45 градусов Цельсия сокращает срок службы батареи LiFePO4 примерно на 20–30 процентов по сравнению с работой при температуре 25 градусов Цельсия, а длительное воздействие температуры выше 60 градусов Цельсия приводит к необратимой потере емкости, которую невозможно восстановить.

Конструкции разъемного типа позволяют монтировать батарею отдельно от панели, обычно в вентилируемом кожухе у основания опоры или под землей, где она изолирована от тепла, которое генерирует панель в период пиковой зарядки. Такое термическое разделение поддерживает батарею при более низких рабочих температурах, значительно продлевая ее эффективный срок службы в жарком климате. В тропических и засушливых регионах, где температура окружающей среды регулярно превышает 35 градусов по Цельсию, преимущество управления температурой благодаря удачному расположению аккумуляторного отсека разъемного типа может продлить срок службы батареи на 20–40 процентов по сравнению с эквивалентным устройством «все в одном», расположенном в том же месте.

Независимость ориентации панели

Ан all in one solar light must be aimed with its panel facing the equator (south facing in the northern hemisphere, north facing in the southern hemisphere) to maximize solar capture, which simultaneously determines the direction the light fixture faces and points. On roads and paths that run in directions other than east west, this creates a conflict between optimal panel orientation and the required illumination direction, forcing a compromise that reduces either the panel's solar harvest or the fixture's illumination coverage.

Системы сплит-типа полностью отделяют ориентацию панели от направления направления светильника, поскольку панель и осветительная головка представляют собой отдельные физические компоненты, соединенные кабелем. Панель можно ориентировать под оптимальным углом для сбора солнечной энергии независимо от направления дороги или тропы, а светильник направлен на обеспечение необходимой диаграммы направленности освещения. Эта гибкость особенно ценна на дорогах с севера на юг в высоких широтах, где компромисс оптимальной ориентации панели в одном блоке может снизить улавливание солнечной энергии на 15–30 процентов по сравнению с правильно ориентированной панелью сплит-типа в том же месте.

Упрощенная замена и обслуживание компонентов

В солнечном уличном фонаре сплит-типа панель, аккумулятор, контроллер заряда и светодиодный светильник представляют собой отдельные и индивидуально заменяемые компоненты. Когда срок службы батареи подходит к концу через 5–8 лет эксплуатации, ее можно заменить, не повреждая панель или осветительный прибор, за небольшую часть стоимости замены всего встроенного блока. Аналогичным образом, если светодиодный светильник выйдет из строя или выйдет из строя контроллер заряда, этот конкретный компонент можно заменить, не требуя снятия опоры или замены других полностью исправных частей системы.

Устройства «все в одном», хотя их проще установить на начальном этапе, создают более сложные ситуации обслуживания, когда отдельные компоненты выходят из строя. Многие конструкции «все в одном» требуют полного снятия головки со стойки для доступа к обслуживанию, а в некоторых конструкциях аккумулятор встроен таким образом, что замена в полевых условиях затруднительна без специальных инструментов. Преимущество удобства обслуживания сплит-систем становится все более важным по мере того, как установки устаревают после первого цикла замены батарей, а для менеджеров автопарков, обслуживающих большое количество светильников в течение срока службы от 15 до 20 лет, более низкая совокупная стоимость владения за счет обслуживания на уровне компонентов может перевесить более высокую первоначальную сложность установки систем сплит-типа.

Солнечные уличные фонари «все в одном» и сплит-тип: прямое сравнение

Решение между солнечными уличными фонарями «все в одном» и сплит-типа определяется путем сопоставления сильных сторон и ограничений каждой архитектуры с конкретными требованиями установки. В следующей таблице суммированы ключевые различия между факторами, имеющими значение для принятия решения.

Солнечные садовые фонари: особенности проектирования и область применения

Солнечные садовые фонари занимают нижнюю часть спектра солнечного освещения и предназначены для декоративного освещения и освещения дорожек в жилых садах, парках, на территории отелей и в ландшафтных условиях, где эстетический характер светильника так же важен, как и его функциональная светоотдача. Технологические и конструктивные принципы, лежащие в основе солнечных садовых фонарей, следуют тем же основам, что и более крупные солнечные уличные фонари, но контекст применения предъявляет особые требования к дизайну, касающиеся эстетики, уровня мощности и простоты установки, которые отличают эту категорию продуктов.

Уровни выходного сигнала и назначение подсветки

Солнечные садовые фонари не предназначены для достижения уровня освещенности, необходимого для освещения дорог или пешеходов; их цель — определить дорожки, создать визуальную атмосферу, отметить особенности ландшафта и обеспечить достаточно света для безопасного определения садовых дорожек и навигации по ним. Типичная мощность варьируется от 50 до 500 люмен для уличных фонарей, монтируемых на столбах, от 500 до 2000 люмен для садовых фонарей, монтируемых на стойках, и от 3 000 до 5 000 люмен для солнечных прожекторов, используемых для безопасности сада и дополнительного освещения. Для сравнения, светодиодный уличный фонарь мощностью 12 Вт, предназначенный для обеспечения безопасности пешеходных дорожек, обеспечивает световой поток примерно от 1200 до 1500 люмен, что представляет собой нижнюю границу функционального безопасного освещения, а не декоративного акцентного освещения, на которое нацелено большинство продуктов солнечного садового освещения.

Цветовая температура является важнейшей характеристикой садовых светильников на солнечной энергии, поскольку визуальный характер освещения определяет, способствует ли свет ландшафтной атмосфере, которую ищет дизайнер, или ухудшает ее. Теплый белый свет в диапазоне от 2700 до 3000 К создает мягкий, привлекательный свет, который дополняет садовые насаждения и архитектурные особенности; холодный белый свет с температурой выше 5000 кельвинов дает резкий, клинический свет, который, как правило, не подходит для использования в жилых садах, хотя его можно использовать для охранных прожекторов, где четкое, высококонтрастное освещение поддерживает изображение с камеры и визуальную идентификацию угроз.

Выбор аккумуляторов для садового освещения

Солнечные садовые фонари используют меньшие комбинации панелей и батарей, чем уличные фонари, и рассчитаны на более низкие требования к выходной мощности. Типичный садовый фонарь мощностью 200 люмен, установленный на столбе, может использовать панель мощностью 2 Вт и никель-металлогидридную (NiMH) или литий-полимерную батарею емкостью 1200 мАч, обеспечивая от 6 до 8 часов работы в сутки за один день полной солнечной зарядки. В садовых светильниках более высокого качества используются батареи LiFePO4, обеспечивающие превосходный срок службы и устойчивость к глубокому разряду, но NiMH и литий-полимерные остаются распространенными в продуктах, ориентированных на ценность, где первоначальная стоимость имеет приоритет над долговечностью.

Небольшая емкость аккумулятора большинства садовых фонарей на солнечных батареях означает, что они более чувствительны к последовательным пасмурным дням, чем более крупные солнечные уличные фонари с аккумулятором определенного размера. Садовый фонарь, рассчитанный на 3 дня автономной работы от резервного копирования, требует емкости аккумулятора, примерно в три раза превышающей ежедневное потребление энергии; большинство бюджетных садовых фонарей обеспечивают резервное питание только на 1–1,5 дня, а это означает, что после двух пасмурных дней подряд свет может не работать всю ночь или может давать заметно сниженную мощность. Покупатели, которым требуется надежное освещение сада в течение всего года, включая зимние месяцы с пониженным солнечным излучением и более длинными ночами, должны выбирать садовые светильники с указанной резервной автономностью не менее 3 дней и сверять эту спецификацию с дневными часами работы и режимом затемнения, указанными в документации продукта.

Как установить солнечные уличные фонари для максимальной эффективности?

Производительность солнечной системы уличного освещения в течение срока ее службы определяется как качеством установки и выбором места, так и характеристиками самого оборудования. Солнечный светильник с высокими техническими характеристиками, установленный с неоптимальной ориентацией панели, в затененном месте или на опоре несоответствующего размера, будет постоянно уступать по эффективности более скромному светильнику, правильно установленному в правильном месте. Следующее руководство по установке охватывает важные решения и процедуры, определяющие долгосрочную производительность системы.

Оценка объекта и анализ затенения

Прежде чем выбирать оборудование или начинать установку, оцените каждое предлагаемое место освещения для доступа к солнечной энергии в течение года. Критический вопрос заключается в том, будет ли фотоэлектрическая панель беспрепятственно получать солнечный свет в часы пик солнечной активности с 9:00 до 15:00 в течение года, включая зимние месяцы, когда солнце следует по более низкой дуге по небу, а тени от зданий, деревьев и других столбов значительно длиннее, чем летом.

Частичное затенение даже небольшой площади фотоэлектрической панели может непропорционально снизить общую мощность из-за архитектуры последовательно соединенных ячеек, используемой в большинстве солнечных панелей: затенение одной ячейки в цепочке снижает выходной ток всех ячеек в этой цепочке, а не только затененной ячейки. Тень, покрывающая 10 процентов площади панели, может снизить общую производительность панели на 30–50 процентов в зависимости от того, какие ячейки затронуты. Деревья, которые, кажется, выходят за пределы панели во время посещения объекта летом, могут отбрасывать значительную тень зимой из-за более низкого угла солнечного света; используйте инструмент анализа солнечной траектории или данные о положении солнца для широты установки, чтобы проверить доступ солнечной энергии во время зимнего солнцестояния, а также во время летнего оценочного визита.

Если в предложенном месте невозможно избежать тени от существующих деревьев или построек, либо переместите светильник в место с лучшим доступом солнечного света, либо для сплит-систем установите панель отдельно на кронштейне или на возвышенной мачте, чтобы убрать источник тени, сохраняя при этом светильник в необходимом месте освещения.

Ориентация панели и угол наклона

Для солнечных фонарей «все в одном» ориентация панели определяется направлением, в котором светильник обращен во время установки. Расположите светильник так, чтобы панель была обращена прямо к экватору (на юг в северном полушарии на широтах выше тропиков, на север в южном полушарии) настолько близко, насколько это позволяет расположение дороги и столба. Отклонения от ориентации экватора сокращают годовой урожай солнечной энергии; отклонение на 45 градусов от оптимального азимута снижает годовое производство энергии примерно на 10–15 процентов в большинстве мест, а отклонение на 90 градусов (панель смотрит строго на восток или запад) снижает производство на 20–30 процентов.

Оптимальный угол наклона панели относительно горизонтали зависит от широты установки. Угол наклона, равный широте места, максимизирует годовое производство энергии; на широте 30 градусов оптимальным является наклон на 30 градусов, а на широте 50 градусов - наклон на 50 градусов. Для установки в местах, где выпадает значительное количество осадков, рекомендуется минимальный угол наклона от 10 до 15 градусов от горизонтали, чтобы дождь мог смыть пыль и мусор с поверхности панели, поддерживая выходную мощность панели, близкую к характеристикам чистой поверхности. Плоские панели накапливают пыль и птичий помет, что может привести к снижению производительности на 5–20 процентов в год без активной очистки.

Требования к высоте опоры и высоте монтажа

Высота установки светильника определяет освещенную площадь под светильником и уровень освещенности, достигаемый на уровне земли. Стандартный подход к определению необходимой высоты установки соотносится с шириной освещаемой дороги или ширины пути: для дорожного освещения высота установки в 0,8–1,2 раза превышает ширину дороги, что обеспечивает сбалансированное распределение освещения по поверхности дороги. Для жилой дороги шириной 6 метров подходит высота монтажа от 5 до 7 метров; для коллекторной дороги шириной от 10 до 12 метров необходима монтажная высота от 8 до 10 метров.

Для солнечных фонарей сплит-типа, в которых панель монтируется в верхней части опоры, конструктивные характеристики опоры должны учитывать ветровую нагрузку, возникающую из-за большой поверхности панели. Солнечная панель мощностью 200 Вт имеет площадь около 1,6 квадратных метров; при скорости ветра 120 километров в час (33 метра в секунду) эта панель создает ветровую нагрузку примерно от 450 до 550 ньютонов на панель, создавая значительный изгибающий момент у основания опоры, который должен отражаться на толщине стенки опоры и конструкции анкерного болта фундамента. Ознакомьтесь с данными производителя панели о ветровой нагрузке и обратитесь к квалифицированному инженеру-строителю для проверки характеристик опор и фундамента для установки больших панелей в районах, подверженных сильным ветрам или тропическим циклонам.

Процедура установки универсальных солнечных уличных фонарей

1. Подготовка фундамента: Выкопайте фундамент столба на указанную глубину (обычно от 600 до 1000 миллиметров в зависимости от высоты столба и типа почвы) и установите клетку анкерных болтов, выровняв болты по схеме монтажного фланца. Залейте бетон в соответствии со спецификациями фундамента и дайте ему полностью затвердеть (минимум 7 дней для стандартной бетонной смеси) перед приложением нагрузок на опоры и крепления.
2. Монтаж столба: Поднимите опору на анкерные болты фундамента и закрепите указанными гайками и шайбами. Перед окончательной затяжкой проверьте выравнивание по отвесу в двух перпендикулярных направлениях; столб, который не является вертикальным, приведет к тому, что панель многофункционального устройства будет направлена ​​в сторону от оптимального направления солнечного света и повлияет на структуру распределения освещения светильника.
3. Монтаж и ориентация светильника: Прикрепите универсальное приспособление к кронштейну для монтажа на столбе и сориентируйте панель лицевой стороной к экватору настолько близко, насколько позволяет выравнивание дороги. Закрепите все крепления с указанными моментами затяжки, чтобы предотвратить их ослабление под воздействием вибрации, вызванной ветром, в течение всего срока службы установки.
4. Программирование контроллера: Перед вводом светильника в эксплуатацию с помощью приложения производителя или пульта дистанционного управления запрограммируйте график работы, уровни затемнения и чувствительность датчика движения. Убедитесь, что график работы соответствует спецификациям проекта, в частности, периоды затемнения и любые корректировки по времени, необходимые для сезонных изменений продолжительности ночи на широте места установки.
5. Проверка ввода в эксплуатацию: После первого полного дня зарядки от солнечной батареи после установки убедитесь, что свет включается в нужное время в сумерках, работает на запрограммированных уровнях мощности и правильно выключается на рассвете. Убедитесь, что датчик движения (если установлен) реагирует в пределах указанного диапазона обнаружения и что реакция регулирования яркости работает так, как запрограммировано.

Конкретные этапы установки солнечных уличных фонарей сплит-типа

При установке сплит-типа используется та же процедура возведения фундамента и опоры, что и в системах «все в одном», но добавляются следующие этапы для конкретных компонентов:

• Установка кронштейна панели: Перед установкой опоры закрепите кронштейн панели в верхней части опоры, поскольку работать на высоте легче и безопаснее, если опора находится в горизонтальном положении. Перед окончательной затяжкой установите угол наклона панели на кронштейне на соответствующее значение широты площадки, используя градуированную регулировку наклона на рычаге кронштейна.
• Внутренняя прокладка кабеля: Проложите все соединительные кабели от кронштейна панели к аккумулятору и контроллеру заряда через внутренний кабелепровод стойки. Проложите кабель перед установкой опоры; Проведение кабеля через возведенный столб существенно затруднено. На всех внешних участках кабеля используйте кабель, специально рассчитанный на воздействие ультрафиолетового излучения на открытом воздухе.
• Установка батарейного отсека: Установите аккумулятор и контроллер заряда в защищенном от атмосферных воздействий кожухе у основания опоры или в указанном месте монтажа. Убедитесь, что все кабельные вводы в корпус закрыты кабельными сальниками соответствующего номинала, чтобы предотвратить попадание влаги, которая может вызвать коррозию клемм аккумулятора и электроники контроллера заряда.
• Последовательность подключения: Подключите компоненты в правильной последовательности: сначала подключите аккумулятор к контроллеру заряда, затем фотоэлектрическую панель, затем нагрузку (светодиодный светильник). Подключение фотоэлектрической панели до подключения батареи к контроллеру может привести к повреждению незащищенных входов контроллера заряда в условиях высокой освещенности.

Как выбрать лучшее солнечное уличное освещение для вашего проекта?

Выбор оптимальной солнечной системы уличного освещения для конкретного проекта требует структурированной оценки, которая переходит от фундаментальных требований к освещению приложения к практическим ограничениям среды установки, бюджету проекта и доступным ресурсам на техническое обслуживание. Следующая схема принятия решений учитывает эти факторы в логической последовательности, что дает обоснованную спецификацию для любого применения солнечного уличного освещения.

Шаг 1. Определите требования к освещению

Начните со стандарта освещенности, которому должна соответствовать установка. Национальные и международные стандарты определяют требования к минимальной освещенности и однородности для различных категорий дорог и тропинок; во многих юрисдикциях соответствующие стандарты публикуются национальным органом по стандартизации или дорожным управлением. Типичные целевые значения освещенности варьируются от 5 до 10 люкс в среднем по горизонтали для жилых пешеходных и садовых дорожек, от 10 до 20 люкс для жилых улиц, от 20 до 30 люкс для коллекторных дорог и от 30 до 50 люкс для магистральных дорог и крупных перекрестков. Выбор спецификации светоотдачи, соответствующей целевой освещенности при предлагаемой высоте установки и расстоянии, является первым техническим ограничением при выборе оборудования.

Шаг 2. Оцените солнечный ресурс в месте установки.

Доступная солнечная энергия определяет, какие размеры панелей и батарей необходимы для обеспечения необходимого количества часов работы в сутки в течение всего годового цикла, включая наихудшие зимние месяцы. Используйте базу данных NASA POWER, Глобальный солнечный атлас или инструмент PVGIS, чтобы найти среднемесячную дневную солнечную радиацию (выраженную в пиковых солнечных часах в день) на широте и долготе проекта для каждого месяца года. Создайте солнечное освещение система рассчитана на среднемесячное облучение в худший месяц (обычно декабрь или январь в средних широтах северного полушария), поскольку это период, когда время перезарядки батареи самое короткое, а время работы в ночное время самое продолжительное, что создает наибольшую проблему с энергетическим балансом для системы.

Место, получающее 3 пиковых солнечных часа в день в худший месяц (что типично для многих мест в Северной Европе и северной части США в декабре), может пополнить только 60 процентов энергии, доступной из местоположения, получающего 5 пиковых солнечных часов в день в худший месяц (типично для регионов Ближнего Востока, Южной Азии и стран Африки к югу от Сахары). Эта разница в солнечных ресурсах требует либо более крупных панелей, более крупных батарей, более агрессивных графиков затемнения, либо комбинации всех трех факторов для поддержания одинакового времени работы в ночное время в этих разных местах.

Шаг 3. Выберите между «все в одном» и «сплит-типом» в зависимости от соответствия приложению

Примените архитектурное сравнение, приведенное в Таблице 1, к конкретному контексту проекта, чтобы выбрать соответствующий тип системы:

• Выбирайте «все в одном» для жилых улиц, парковок, пешеходных дорожек, дорожек кампуса и садовых установок, где достаточна мощность светодиодов от 60 до 100 Вт, у монтажной группы нет электрической сертификации для электромонтажных работ или быстрое развертывание с минимальным временем установки на единицу продукции является приоритетом.
• Выбирайте сплит-тип для основных дорог, требующих 80 Вт или более светодиодной мощности, для установки в жарком климате, где управление температурой батареи имеет решающее значение, в местах, где дорога идет с севера на юг, а компромисс с ориентацией панели «все в одной» значительно уменьшит улавливание солнечной энергии, или для проектов, где 15-20-летний жизненный цикл обслуживания на уровне компонентов оправдывает более высокую первоначальную сложность установки.

Шаг 4. Оценка ключевых параметров спецификации

После выбора типа системы оцените продукты по следующим параметрам спецификации, чтобы определить варианты самого высокого качества в рамках бюджета проекта:

Шаг 5. Проверка гарантии и послепродажной поддержки

Солнечные системы уличного освещения являются долгосрочными инфраструктурными активами, и обязательства по гарантии и поддержке со стороны производителя так же важны для успеха проекта, как и первоначальная спецификация. При оценке продуктов для значительных развертываний обратите внимание на следующие минимальные стандарты гарантии:

• Полная гарантия на систему: Минимум 3 года, предпочтительно 5 лет для светодиодных светильников и электроники. Трехлетняя гарантия на изделие с ожидаемым сроком службы от 10 до 15 лет не является убедительным подтверждением уверенности производителя в долгосрочной надежности; Для инфраструктурных приложений предпочтительны продукты с 5-летней гарантией от производителей с поддающимся проверке опытом установки.
• Гарантия на емкость аккумулятора: Должна быть предоставлена гарантия на сохранение как минимум 70–80 процентов своей первоначальной емкости в течение 5 лет или 1500 циклов (в зависимости от того, что наступит раньше). Этот показатель напрямую касается наиболее распространенного режима отказа систем солнечного освещения: снижения емкости аккумулятора, что приводит к постепенному сокращению часов работы в течение первых 3–5 лет эксплуатации до тех пор, пока система не перестанет обеспечивать полноценное ночное освещение.
• Гарантия на мощность фотоэлектрической панели: Стандартной отраслевой практикой для солнечных панелей является 10-летняя гарантия на изделие и 25-летняя гарантия на линейную выходную мощность, гарантирующая максимальное снижение выходной мощности от 0,5 до 0,7 процента в год, но не более 20 процентов общей деградации в течение 25 лет. Убедитесь, что гарантия на панель солнечного светильника соответствует этому стандарту, а не предлагает более короткую или менее конкретную гарантию выходной мощности.

Солнечное уличное освещение, будь то компактное «все в одном» для жилых и коммерческих дорожек, высокопроизводительные сплит-системы для крупной дорожной инфраструктуры или декоративные садовые фонари для ландшафтных условий, представляет собой технически зрелую и экономически жизнеспособную альтернативу освещению, подключенному к сети, в очень широком спектре применений. Методы выбора, установки и обслуживания, описанные в этом руководстве, создают основу для развертывания солнечного освещения, которое обеспечивает надежную работу в течение всего расчетного срока службы, максимизируя отдачу от инвестиций в инфраструктуру и получая выгоду от устойчивого развития за счет устранения потребления энергии в сети от наружного освещения в застроенной среде.

Поддержание солнечных уличных фонарей для обеспечения долгосрочной надежности

Солнечные уличные фонари часто называют необслуживаемыми, что является вводящим в заблуждение упрощением. Несмотря на то, что они устраняют текущие затраты на электроэнергию и многие задачи по техническому обслуживанию электрической инфраструктуры, связанные с освещением, подключенным к сети, они требуют периодического внимания для поддержания проектных характеристик в течение 10–15 лет срока службы. Структурированная программа технического обслуживания, охватывающая панель, батарею, светодиодную арматуру и механические компоненты, предотвращает постепенное снижение производительности, которое приводит к недостаточному освещению и ранней замене системы.

Очистка и проверка солнечных панелей

Пыль, птичий помет, пыльца и другие переносимые по воздуху отложения скапливаются на поверхности панели и уменьшают пропускание света к фотоэлементам. Исследования наружных фотоэлектрических установок в засушливых и городских условиях показали, что загрязнение панелей может снизить производительность на 5–25 процентов в течение 3 месяцев после очистки в местах с небольшим количеством осадков и высокой запыленностью. Для солнечных уличных фонарей в пыльных условиях, таких как сухие равнины, окраины пустынь и грунтовые дорожные коридоры, очистка поверхности панели каждые 3–6 месяцев мягкой тканью и чистой водой восстанавливает полную мощность и может продлить срок службы батареи за счет сокращения периодов неполной зарядки, которые способствуют снижению емкости.

Во время чистки панели осмотрите поверхность панели на предмет трещин, расслоения или изменения цвета герметизирующего слоя, а также осмотрите раму панели и монтажные кронштейны на наличие коррозии или ослабления. Панель с видимым внутренним расслоением или растрескиванием ячеек снижает производительность и защиту от атмосферных воздействий, и ее следует запланировать для замены в следующем цикле технического обслуживания, даже если текущее ухудшение ее производительности кажется незначительным, поскольку скорость разрушения увеличивается, как только герметизирующее уплотнение нарушается.

Мониторинг состояния батареи и планирование замены

Снижение емкости аккумулятора является основной проблемой при обслуживании уличных фонарей на солнечных батареях, поскольку от него зависит, сможет ли система обеспечить полное освещение в течение ночи по мере старения установки. Батареи LiFePO4 постепенно деградируют в течение срока службы, при этом емкость обычно снижается до 80 процентов от первоначальной после 2000 циклов (приблизительно 5–6 лет ежедневной езды на велосипеде) и продолжает снижаться более резко после этого момента. Практическим признаком деградации батареи является затемнение света в начале ночи или переключение на самый низкий уровень мощности перед рассветом, что указывает на то, что заряд батареи разряжен до окончания ночи.

Для солнечных фонарей сплит-типа с доступными батарейными отсеками емкость батареи можно измерять непосредственно с помощью тестера емкости батареи во время периодических посещений технического обслуживания, что позволяет планировать замену батареи до того, как ее производительность станет явно недостаточной. Для всех солнечных фонарей, где доступ к батарее более ограничен, мониторинг часов работы в ночное время после последовательных пасмурных дней обеспечивает практический показатель состояния батареи: система, которая обеспечивает полную ночную работу после двух пасмурных дней, работает близко к проектным характеристикам; тот, который значительно тускнеет до полуночи после того, как за один пасмурный день потерял значительную часть своей первоначальной емкости батареи, и его следует запланировать для замены батареи или полной замены устройства.

Структурное и механическое обслуживание

Фундаменты опор, крепежные детали и механические соединения требуют проверки не реже одного раза в год в районах, подверженных ветровым нагрузкам, а также после любых штормовых явлений, при которых зафиксирована скорость ветра выше 80 километров в час. В ходе проверки необходимо убедиться в том, что опорная плита опоры и анкерные болты не имеют признаков коррозии, что сама опора стоит вертикально и не отклоняется от вертикального положения под ветровой нагрузкой, а также что все крепления кронштейнов и панелей затянуты. Чтобы свести к минимуму коррозию, повсюду следует использовать крепежные детали из оцинкованной или нержавеющей стали, а любые болтовые соединения, на которых наблюдается гальваническая коррозия между разнородными металлами, должны быть обработаны составом, замедляющим коррозию, и подтягиваться при каждой проверке.

Линзу светодиодного светильника следует проверить на предмет пожелтения или помутнения, вызванного деградацией поликарбонатного материала линзы под действием УФ-излучения, что снижает светопропускание и со временем меняет структуру распределения луча. Линзы с видимым пожелтением обеспечивают значительно меньшую освещенность, чем исходная спецификация, и их следует заменить или модернизировать, когда оптическое ухудшение становится очевидным. В высококачественных солнечных уличных светильниках используются линзы из поликарбоната или закаленного стекла, стабилизированные УФ-излучением, которые сохраняют пропускание в пределах 5 процентов от их первоначального значения в течение 10 или более лет воздействия на открытом воздухе; Использование нестабилизированного поликарбоната в бюджетных продуктах является важным фактором, отличающим надежность, который трудно оценить по спискам продуктов, не запрашивая у производителя данные испытаний на УФ-старение.

Ссылка

Бхаттачарья Т., Чакраборти А.К. и Пал К. (2014). Влияние температуры окружающей среды и скорости ветра на производительность монокристаллического солнечного фотоэлектрического модуля в Трипуре, Индия. Журнал солнечной энергетики, 2014 г., номер статьи 817078.

Дюфо-Лопес Р. и Берналь-Агустин Дж. Л. (2008). Многоцелевое проектирование фотоэлектрических-ветро-дизель-водородных аккумуляторных систем. Возобновляемая энергия, 33 (12), 2559–2572.

Международная электротехническая комиссия. (2020). МЭК 62124: Автономные фотоэлектрические (ФЭ) системы. Проверка конструкции. МЭК.

Международная электротехническая комиссия. (2018). МЭК 62509: Контроллеры заряда аккумуляторов для фотоэлектрических систем. Характеристики и функционирование. МЭК.

Центр исследования освещения Политехнического института Ренсселера. (2012). Освещение дорог: Руководство для муниципалитетов. Трой, Нью-Йорк: Политехнический институт Ренсселера.

Машелени Х., Карелсе К. Ф. и Роро К. (2016). Оценка эффективности систем светодиодного уличного освещения на солнечных батареях в Южной Африке. Журнал энергетики Южной Африки, 27 (4), 54–63.

Наир, Н.К.К., и Гаримелла, Н. (2010). Системы хранения аккумуляторной энергии: оценка маломасштабной интеграции возобновляемых источников энергии. Энергия и строительство, 42 (11), 2124–2130.

Фуангпорнпитак Н. и Тиа С. (2013). Возможности и проблемы интеграции возобновляемых источников энергии в интеллектуальную энергосистему. Energy Procedia, 34, 282–290.

Цай, Х.Л., Ту, К.С., и Су, Ю.Дж. (2008). Разработка обобщенной фотоэлектрической модели с использованием MATLAB/SIMULINK. Материалы Всемирного конгресса по инженерным и компьютерным наукам, Сан-Франциско, США.

Ван Ю., Чен К. и Канг К. (2015). Кластеризация динамики поведения потребления электроэнергии в сторону приложений больших данных в интеллектуальных сетях. Цинхуа Наука и Технологии, 21(5), 489–500.