Kako pravilno določiti velikost sončne ulične svetilke
V podjetju Sol by Sunna Design smo veseli, da lahko skupnostim zagotovimo zanesljivo sončno ulično razsvetljavo, da lahko dosežejo trajnostne cilje, hkrati pa osvetljujejo svoje parke in javne prostore. Naše luči so bile preizkušene na terenu, da dosledno dosegajo standardne ravni svetlobe v industriji že leta brez vzdrževanja. Kakšen je postopek? Veliko časa porabimo za to, da zagotovimo, da so sončna energija in baterije v naših sistemih prave velikosti, poleg tega pa imamo inovativno zasnovo sistema in namensko izdelano učinkovito upravljanje z energijo.
Ustrezno velik sistem sončne svetlobe bo imel ravno pravšnjo količino sončne energije, shranjevanja baterije in učinkovitost LED napeljav, da bo več let vsako noč deloval pri zahtevanih ravneh svetlobe projekta, hkrati pa bo zagotavljal rezervno napajanje, da bodo stvari delovale v primeru neugodja. vremenske razmere in izogibanje potrebi po dodatnih sončnih kolektorjih ali baterijah. To je idealna rešitev – ne preveč solarnih komponent, zaradi katerih bi bil sistem predrag, niti premalo, zaradi česar bi sistem predčasno odpovedal.
Tri bistvene komponente – zdravo razmerje med nizom in obremenitvijo, zadostna kapaciteta baterije in rezervno napajanje ter učinkovita napeljava LED in delovni profil – so potrebne za pravilno prilagojeno, zanesljivo sončno ulično svetilko.
Prenesite naš Ultimate Solar Lighting Guide, če želite izvedeti več o optimalni velikosti. Ta obsežna referenca raziskuje podrobnosti o izdelkih in primerjave, pa tudi, kako deluje solarna razsvetljava in zakaj jo kupci izberejo.
Razmerje med nizi in obremenitvami
Za pravilno dimenzioniranje funkcionalne sončne svetilke je potrebno uravnotežiti različne vhode in izhode. Ti vključujejo preučitev lokacije projekta, določitev pravilne kemije in zmogljivosti akumulatorja, izbiro učinkovite svetleče diode in urnika delovanja, ohranjanje zadostne količine rezervne baterije pri roki v primeru slabega vremena in preučevanje lokacije projekta.
Na začetku je treba upoštevati razmerje med poljem in obremenitvijo (ALR), ki je preprosto, nezlomljivo merilo za načrtovanje sistemov sončne razsvetljave. To je razmerje med energijo, ki jo proizvedejo sončni kolektorji (imenovani "niz" ali vhodna energija), in energijo, ki jo porabi svetlobno telo (imenovano "obremenitev" ali izpad energije). Sistem razsvetljave ima zdrav ALR, če čez dan zajame več sončne energije, kot je porabi, ko se svetloba prižge ponoči.
Vsaka namestitev sončne razsvetljave se mora vedno začeti z mislijo na območje. Količina sončne energije, ki doseže različne zemljepisne širine, je različna; to je znano kot sončna insolacija in je izražena v kWh/m2/dan. Povprečna letna dnevna sončna energija za obe Ameriki je prikazana na spodnjem grafu. Kot lahko vidite, dobijo Kalifornija in druge južne države vsak dan veliko več sončne energije kot Aljaska in druge severne države. To pomeni, da bodo za doseganje enakih ravni svetlobe severna mesta pogosto potrebovala večji sončni niz in dodatne baterije kot njihovi kolegi na jugu.
Neposredno normalno sevanje iz sončne Amerike
Lokacija projekta se lahko uporabi za oceno sončne energije in zmogljivosti baterije potencialnega sistema. Če ne upoštevate lokacije, lahko pride do sistema, ki ne bo zmogel skromnega povpraševanja in predčasno odpove, ali do dražjega sistema z redundantno solarno zmogljivostjo. Zato je treba na začetku vedno upoštevati lokacijo.
Da bi prikrili neučinkovito upravljanje z energijo ali neustrezno zasnovan sistem, lahko proizvajalci namestijo več ali večje solarne panele. Na žalost je sončne energije morda preveč. Prevoz in namestitev prevelikega stroja dodatno stane. Odvisno od estetike lokalne urbane arhitekture se zdi težko in neprivlačno ter povečuje obremenitev vetra na ploščah, zaradi česar so potrebni večji in dražji drogovi za kompenzacijo.
Za dodatne informacije si oglejte naš članek o najboljših praksah za določanje velikosti solarnih panelov.
2. Rezervno napajanje in baterije
Baterije sončne ulične svetilke določajo, ali bo delovala ali ne, zato bi potencialnega kupca lahko skrbelo, če bi baterija prehitro odpovedala. Napačna zasnova baterije ali solarne tehnologije skoraj nikoli ni vzrok za prezgodnji izpad baterije. Ta težava je posledica napačnega skaliranja sistema, slabega nadzora energije in nepravilne zasnove. Ta sončna svetilka bo zanesljivo delovala več let, ko bo proizvajalec skrbno sestavil sistem, delal na učinkovitem upravljanju energije in ga prilagodil z ustrezno močjo sončnega niza in kapaciteto baterije.
Primarne vrste baterij uporabljajo proizvajalci sončne razsvetljave.
Svinčeno-kislinske baterije: Zanesljive in poceni svinčeno-kislinske baterije so v uporabi že vrsto let. Pogosto se uporabljajo v avtomobilih in večjih industrijskih aplikacijah, vključno kot bolnišnična oprema in sistemi za neprekinjeno napajanje (UPS), kjer je dostop do zanesljivega napajanja v sili bistvenega pomena. Najpogostejša baterijska tehnologija za aplikacije sončne razsvetljave je ta.
Ena najbolj priljubljenih vrst akumulatorskih baterij za potrošniško uporabo je nikelj-metal-hidridna (NiMH) baterija. Baterije NiMH, kot sta All-in-One (iSSL) in All-in-Two podjetja SOL by Sunna Design, so idealne za sisteme sončne razsvetljave, ko ne potrebujete posebej velikih baterijskih bank zaradi njihove visoke energijske gostote, globoke zmogljivosti ciklov in širok razpon delovne temperature (UP)
Litij-ionske (Li-ion) baterije imajo najboljšo energijsko gostoto, hkrati pa so najdražje od treh. Li-ionske baterije pogosto najdemo v prenosnih računalnikih in mobilnih telefonih, vendar se uporabljajo tudi v vedno večjem številu novih izdelkov, vključno z letalsko in vojaško strojno opremo. Ena pomanjkljivost litij-ionskih baterij je njihova nezmožnost, da prenesejo zelo nizke temperature (prenehajo se polniti pod 32 stopinj F), pa tudi njihova omejena zmogljivost za recikliranje. V ZDA naj bi bilo recikliranih manj kot 5 odstotkov litij-ionskih baterij.
Prednosti in slabosti vsake kemije baterije se razlikujejo glede na aplikacijo in zahteve projekta. Njihova značilna globina vzorcev praznjenja je ena od glavnih razlik treh skupin.
Delež zmogljivosti baterije, ki se porabi med delovanjem, se imenuje globina praznjenja (včasih imenovana tudi DOD). DOD bi bil na primer 25 odstotkov, če bi solarna svetilka delovala vso noč in porabila četrtino svoje kapacitete baterije.
Razumevanje globine praznjenja je pomembno za solarne aplikacije, saj močno vpliva na življenjsko dobo baterije ali na to, kolikokrat jo je mogoče izprazniti in nato ponovno napolniti. Nekatere kemijske baterije, kot sta NiMH in Li-ion, lahko varno vzdržijo skoraj popolnoma izpraznjene, preden jih je treba ponovno napolniti. Tolikšna količina praznjenja bi znatno skrajšala življenjsko dobo baterije za druge kemikalije, kot je svinčena kislina. Kapaciteta, ki se lahko varno izprazni za vsako od treh vrst baterij, je kot primer prikazana v spodnji tabeli.
Medtem ko se baterije NiMH in Li-ion lahko varno izpraznijo več vsako noč, ima svinčeno-kislinska baterija dodatno prednost, saj ima večjo vgrajeno rezervno moč zaradi krajše DOD. Potrebovali bi več baterij in stroški sistema bi se občutno povečali, če bi sistem na osnovi NiMH ali Li-ion lahko zagotovil rezervno napajanje enako kot rešitev na osnovi svinčene kisline. Če so pogosta dolgotrajna obdobja slabega vremena, zagotovitev, da ima sistem dovolj rezervne baterije, lahko pomaga izboljšati delovanje in vzdržljivost luči.
Tukaj je ilustracija, kako določiti velikost sončnih baterij. Za ta primer razmislite o tem, da naša sončna svetloba napaja 40--vatno svetilko LED za 14--urno zimsko noč v Los Angelesu pri 100-odstotni svetlosti. Skupna obremenitev našega sistema vsako noč bi bila 560 vatnih ur (40 vatov x 14 ur=560 vatnih ur). Kakšna je najmanjša zmogljivost za vsako vrsto baterije ob predpostavki idealnih pogojev in popolnoma napolnjene baterije na začetku noči?
Tukaj je nekaj vzorcev zdrave in nizke velikosti sistemske baterije, ki uporabljajo zgoraj navedene vrste baterij, da bomo morda bolje razumeli, kakšna bi morala biti naša najmanjša zmogljivost baterije.
Za dodatne podrobnosti o velikosti baterije glejte našo stran o rezervnem napajanju za sončno osvetlitev.
3. Velikost in delovni profil LED svetilk
Tehnologije LED in solarni pripomočki se dobro ujemajo. Energijsko najučinkovitejša svetila na trgu, LED-svetilke, so poskrbela, da so svetlobni sistemi, opremljeni s sončno energijo, zanesljivi in cenovno dostopni nadomestki za običajno komercialno razsvetljavo. Poleg tega učinkovitost LED diod narašča, kar jim omogoča, da proizvedejo več lumnov (znanih tudi kot enote svetlobe), pri tem pa porabijo manj energije kot v preteklosti. Na primer, pri topli barvni temperaturi, kot je 3000 K, lahko sodobna LED osvetlitev zagotovi 160 lumnov na vat. Na področju velikosti solarnega sistema je to dobrodošel preboj, saj omogoča manjšim sistemom, da dosežejo enake rezultate kot večje naprave, ki uporabljajo napeljave z manjšo učinkovitostjo.
Izbira sprejemljivega obratovalnega profila je še en element v procesu dimenzioniranja solarne energije. Urnik, znan kot operativni profil, določa, kdaj se svetlobno telo vklopi in izklopi ter ali (in kdaj) mora zmanjšati svojo moč. Ti profili proizvajalcem omogočajo, da svoje sisteme prilagodijo posebnim zahtevam upravljanja porabe energije.
Tukaj je nekaj ilustracij tipičnih operativnih profilov:
Od mraka do zore (celonočno delovanje): svetloba bo ostala prižgana celo noč z enako močjo.
Zatemnite ob urah, ki niso konice; na primer, svetloba lahko ostane prižgana pet ur po sončnem zahodu na potrebni ravni izhoda, preden se zatemni na 30 odstotkov te ravni. Izhodna raven se vrne na 100 odstotkov do sončnega vzhoda dve uri pred zoro.
Ob določenem času bo luč zatemnjena ali ugasnjena. Na primer, lahko ostane vklopljen do 23. ure z ustrezno izhodno stopnjo.
Delovni profil, skupaj z porabo energije napeljave, pomaga pri izračunu porabe energije čez noč in je ključnega pomena za izbiro prave velikosti sistema.
Najpomembnejša faza pri razvoju sončne ulične svetilke za zagotavljanje dolgoročne zanesljivosti je ustrezna velikost. Oglejte si našo infografiko tukaj, če želite izvedeti več o znanosti o skaliranju sončne svetlobe, ali prenesite našo obsežno referenco specifikacij solarne razsvetljave.
