Як правильно вибрати розмір сонячного вуличного ліхтаря
Ми в Sol by Sunna Design раді мати можливість забезпечити громади надійним сонячним вуличним освітленням, щоб вони могли досягати цілей сталого розвитку, а також освітлювати свої парки та громадські місця. Наші ліхтарі пройшли випробування в польових умовах, щоб протягом багатьох років постійно досягати галузевих стандартів рівня освітленості без жодного обслуговування. Що таке процес? Ми витрачаємо багато часу на те, щоб сонячні батареї та батареї в наших системах були правильного розміру, а також мали інноваційний дизайн системи та спеціально розроблене ефективне управління енергією.
Сонячна освітлювальна система належного розміру матиме потрібну кількість сонячної енергії, накопичувач акумулятора та ефективність світлодіодних світильників, щоб працювати з необхідним для проекту рівнем освітленості щовечора протягом кількох років, а також забезпечувати резервне живлення для підтримки роботи в разі негоди погоди та уникнення потреби в додаткових сонячних панелях або батареях. Це ідеальне рішення — ні занадто багато сонячних компонентів, що зробило б систему надто дорогою, ні занадто мало, що спричинило б передчасний вихід системи з ладу.
Для надійного сонячного вуличного ліхтаря з належним масштабом необхідні три основні компоненти — здорове співвідношення масиву до навантаження, достатня ємність батареї та резервне живлення, а також ефективний світлодіодний світильник і робочий профіль.
Завантажте наш найкращий посібник із сонячного освітлення, щоб дізнатися більше про оптимальний розмір. У цьому вичерпному довіднику розглядаються деталі продукту та порівняння, а також як працює сонячне освітлення та чому клієнти обирають його.
Співвідношення масивів до навантажень
Правильний вибір розміру функціонального сонячного світильника вимагає збалансування різноманітних входів і виходів. До них належать вивчення місця розташування проекту, визначення правильної хімії та ємності батареї, вибір ефективного світлодіодного світильника та графіка роботи, підтримка достатньої кількості резервного живлення від батареї на випадок поганої погоди та вивчення місця розташування проекту.
Співвідношення масиву до навантаження (ALR), простий, непорушний критерій для проектування систем сонячного освітлення, слід взяти до уваги спочатку. Це відношення енергії, виробленої сонячними батареями (називається «матрицею» або надходженням енергії), до енергії, споживаної освітлювальним приладом (називається «навантаженням» або надходженням енергії). Система освітлення має здорову ALR, якщо вона захоплює більше сонячної енергії вдень, ніж використовує, коли світло вмикається вночі.
Будь-яке встановлення сонячного освітлення завжди слід починати з уваги на площу. Кількість сонячної енергії, яка досягає різних широт, різна; це відомо як сонячна інсоляція і виражається в кВт-год/м2/день. Середньорічна денна сонячна енергія для Америки показана на графіку нижче. Як бачите, Каліфорнія та інші південні штати щодня отримують набагато більше сонячної енергії, ніж Аляска та інші північні штати. Це означає, що для досягнення однакового рівня освітленості північні місця часто потребуватимуть більшої сонячної батареї та додаткові батареї, ніж їхні аналоги на півдні.
Пряме нормальне випромінювання від Сонячної Америки
Розташування проекту можна використовувати для оцінки сонячної енергії та ємності акумулятора потенційної системи. Неврахування місця розташування може призвести до того, що система не впорається зі скромним попитом і вийде з ладу раніше, або до дорожчої системи з резервною сонячною потужністю. У зв’язку з цим спочатку завжди слід враховувати місце розташування.
Щоб приховати неефективне управління енергією або неадекватно розроблену систему, виробники можуть встановлювати більше або більші сонячні панелі. На жаль, сонячної енергії може бути забагато. Транспортування та встановлення надмірно великої машини коштує додатково. Залежно від естетики місцевої міської архітектури, він виглядає важким і непривабливим і збільшує вітрове навантаження на панелі, що вимагає більших і дорожчих опор для компенсації.
Щоб отримати додаткову інформацію, перегляньте нашу статтю про найкращі методи визначення розміру сонячної панелі.
2. Резервне живлення та батареї
Батареї вуличного ліхтаря на сонячних батареях визначають, буде він працювати чи ні, тому потенційний покупець може хвилюватися про те, що акумулятор виходить з ладу занадто рано. Недосконалий дизайн акумулятора або сонячної технології практично ніколи не є причиною передчасного виходу з ладу акумулятора. Ця проблема є результатом неправильного масштабування системи, поганого контролю енергії та неправильного дизайну. Це сонячне світло працюватиме надійно протягом багатьох років, якщо виробник ретельно створив систему, попрацював над ефективним керуванням енергією та масштабував її за допомогою адекватної потужності сонячної батареї та ємності акумулятора.
Основні типи батарей використовуються виробниками сонячного освітлення.
Свинцево-кислотні: надійні та недорогі свинцево-кислотні акумулятори використовуються вже багато років. Вони часто використовуються в автомобілях і у великих промислових цілях, у тому числі як лікарняне обладнання та системи безперебійного живлення (UPS), де доступ до надійного живлення в надзвичайних ситуаціях важливий. Найпоширенішою технологією батареї для сонячного освітлення є ця.
Одним із найпопулярніших типів акумуляторних батарей для споживачів є нікель-метал-гідридні (NiMH) батареї. NiMH батареї, такі як All-in-One (iSSL) і All-in-Two від SOL від Sunna Design, ідеально підходять для сонячних систем освітлення, коли вам не потрібні надвеликі акумуляторні батареї через їхню високу щільність енергії, глибоку можливості циклу та широкий діапазон робочих температур (UP)
Літій-іонні (Li-ion) батареї мають найкращу щільність енергії, але є найдорожчими з трьох. Літій-іонні батареї часто зустрічаються в ноутбуках і мобільних телефонах, але вони також використовуються у все більшій кількості нових продуктів, включаючи аерокосмічну та військову техніку. Одним із недоліків літій-іонних акумуляторів є їх нездатність витримувати дуже низькі температури (вони перестають заряджатися при температурах нижче 32 градусів за Фаренгейтом), а також їх обмежена здатність до переробки. Вважається, що менше 5 відсотків літій-іонних батарей у США переробляються.
Переваги та недоліки кожної хімічної батареї відрізняються залежно від застосування та вимог проекту. Їх відмінна глибина розряду є однією з основних відмінностей трьох груп.
Частка ємності батареї, яка витрачається під час її роботи, називається глибиною розряду (іноді її називають DOD). DOD становив би 25 відсотків, наприклад, якби сонячна лампа працювала всю ніч і використовувала чверть ємності свого акумулятора.
Розуміння глибини розряду є важливим для сонячних установок, оскільки це значно впливає на термін служби батареї або скільки разів її можна розряджати, а потім перезаряджати. Деякі хімічні елементи батареї, як-от NiMH та Li-ion, можуть безпечно витримати майже повний розряд, перш ніж їх доведеться заряджати. Така кількість розряду значно скоротить термін служби батареї для інших хімікатів, таких як свинцева кислота. Ємність, яку можна безпечно розрядити для кожного з трьох типів акумуляторів, показано в таблиці нижче як приклад.
У той час як нікель-металгідридні та літій-іонні батареї можуть безпечно витрачати більше щоночі, свинцево-кислотна батарея має додаткову перевагу, оскільки має більшу вбудовану резервну потужність через меншу DOD. Буде потрібно більше акумуляторів, і вартість системи значно зросте, якщо система на основі NiMH або Li-ion зможе забезпечити резервне живлення нарівні з рішенням на основі свинцевої кислоти. Коли часті тривалі періоди поганої погоди, переконайтеся, що в системі достатньо заряду резервного акумулятора, що може допомогти покращити роботу та довговічність світла.
Ось ілюстрація того, як визначити розміри сонячних батарей. Розглянемо для цього прикладу, що наше сонячне світло живить 40-ватний світлодіодний світильник протягом 14-години зимової ночі в Лос-Анджелесі зі 100-відсотковою яскравістю. Загальне навантаження на нашу систему щоночі становитиме 560 ват-годин (40 ват x 14 годин=560 ват-годин). Яка мінімальна ємність для кожного типу акумулятора за ідеальних умов і повністю зарядженого акумулятора на початку ночі?
Нижче наведено кілька зразків системної батареї здорового та низького розміру, що використовує перелічені вище види батарей, щоб ми могли краще зрозуміти, якою має бути мінімальна ємність батареї.
Щоб отримати додаткові відомості про розмір батареї, перегляньте нашу сторінку про резервне живлення для сонячного освітлення.
3. Розмір і робочий профіль світлодіодних світильників
Добре поєднуються світлодіодні технології та сонячні гаджети. Найбільш енергоефективні освітлювальні прилади на ринку, світлодіодні світильники, зробили освітлювальні системи, оснащені сонячними батареями, надійними та доступними замінниками традиційного комерційного освітлення. Крім того, ефективність світлодіодів зростає, що дозволяє їм виробляти більше люменів (також відомих як одиниці світла), споживаючи менше енергії, ніж у минулому. Наприклад, при теплих колірних температурах, таких як 3000 К, сучасне світлодіодне освітлення може забезпечити 160 люмен на ват. У сфері розміру сонячної системи це бажаний прорив, оскільки він дозволяє меншим системам отримувати такі ж результати, як і великі установки, які використовують менш ефективні прилади.
Вибір прийнятного робочого профілю є ще одним елементом у процесі визначення розміру сонячної енергії. Розклад, відомий як робочий профіль, визначає, коли освітлювальний прилад вмикається та вимикається, а також чи (і коли) йому потрібно зменшити свою потужність. Ці профілі дозволяють виробникам налаштовувати свої системи відповідно до конкретних вимог управління живленням.
Ось кілька ілюстрацій типових операційних профілів:
Від сутінок до світанку (робоча робота цілу ніч): світло залишатиметься увімкненим протягом ночі з однаковим рівнем потужності.
Тьмяний у непіковий час; наприклад, світло може залишатися увімкненим протягом п’яти годин після заходу сонця на необхідному рівні потужності, перш ніж зменшитися до 30 відсотків цього рівня. Рівень виходу повертається до 100 відсотків до сходу сонця за дві години до світанку.
У певний час світло буде приглушено або вимкнуто. Наприклад, він може залишатися увімкненим до 23:00 на відповідному рівні вихідного сигналу.
Робочий профіль, разом із споживаною потужністю світильника, допомагає в розрахунку споживання енергії протягом ночі та має вирішальне значення для вибору правильного розміру системи.
Найважливішим етапом у розробці сонячного вуличного ліхтаря для гарантування довгострокової надійності є правильний розмір. Ознайомтеся з нашою інфографікою тут, щоб дізнатися більше про науку про масштабування сонячної енергії, або завантажте наш вичерпний довідник щодо специфікацій сонячного освітлення.
