Cum să dimensionezi corect o lumină solară
Noi, cei de la Sol by Sunna Design, suntem încântați să putem oferi comunităților iluminat stradal solar de încredere, astfel încât acestea să poată îndeplini obiectivele de durabilitate, luminând și parcurile și spațiile publice. Luminile noastre au fost testate pe teren pentru a atinge în mod constant nivelurile de lumină standard din industrie timp de ani de zile, fără întreținere. Care este procesul? Petrecem mult timp asigurându-ne că solarul și bateriile din sistemele noastre sunt de dimensiunea potrivită, pe lângă faptul că avem un design inovator de sistem și un management eficient al energiei special conceput.
Un sistem de lumină solară dimensionat corespunzător va avea cantitatea potrivită de energie solară, stocare a bateriei și eficiență a luminii cu LED-uri pentru a funcționa la nivelurile de lumină cerute de proiect în fiecare noapte timp de câțiva ani, oferind în același timp energie de rezervă pentru a menține lucrurile să funcționeze în caz de neplăcere. vremea și evitând necesitatea unor panouri solare sau baterii suplimentare. Este soluția ideală – nu prea multe componente solare, care ar face sistemul prea costisitor, nici prea puține, care ar duce la defectarea devreme a sistemului.
Trei componente esențiale — un raport sănătos între matrice și încărcare, suficientă capacitate a bateriei și putere de rezervă, precum și un dispozitiv LED eficient și un profil de funcționare — sunt necesare pentru un iluminat stradal solar de încredere, scalat corespunzător.
Descărcați Ghidul nostru suprem de iluminat solar pentru a afla mai multe despre dimensionarea optimă. Această referință cuprinzătoare explorează detaliile și comparațiile produselor, precum și modul în care funcționează iluminatul solar și de ce clienții îl selectează.
Raportul dintre matrice și încărcări
Dimensionarea corectă a unei lămpi solare funcționale necesită echilibrarea unei varietăți de intrări și ieșiri. Acestea includ examinarea locației proiectului, definirea chimiei și a capacității corecte a bateriei, alegerea unui dispozitiv LED eficient și a unui program de funcționare, menținerea suficientă a energiei de rezervă a bateriei la îndemână în caz de vreme nefavorabilă și studierea locației proiectului.
Raportul matrice-la-sarcină (ALR), un criteriu simplu, ireproșabil pentru proiectarea sistemelor de iluminat solar, ar trebui să fie luat în considerare inițial. Este raportul dintre energia produsă de panourile solare (denumită „matrice” sau intrarea energiei) și energia utilizată de corpul de iluminat (denumită „încărcare” sau ieșire de energie). Un sistem de iluminat are un ALR sănătos dacă captează mai multă energie solară în timpul zilei decât folosește când lumina se aprinde noaptea.
Orice instalație de iluminat solar ar trebui să înceapă întotdeauna cu zona în minte. Cantitatea de energie solară care ajunge la diferite latitudini variază; aceasta este cunoscută sub numele de izolație solară și este exprimată în kWh/m2/zi. Energia solară zilnică medie anuală pentru America este prezentată în graficul de mai jos. După cum puteți vedea, California și alte state din sud primesc mult mai multă energie solară în fiecare zi decât Alaska și alte state din nord. Acest lucru implică faptul că, pentru a atinge aceleași niveluri de lumină, siturile nordice vor avea adesea nevoie de o gamă solară mai mare și de baterii suplimentare decât omologii lor din sud.
Radiația normală directă din America solară
Locația unui proiect poate fi utilizată pentru a estima puterea solară și capacitatea bateriei unui sistem potențial. Eșecul de a lua în considerare locația ar putea duce la un sistem care nu poate face față cererii modeste și eșuează devreme sau într-un sistem mai scump cu capacitate solară redundantă. Ca rezultat, locația trebuie întotdeauna luată în considerare inițial.
Pentru a ascunde gestionarea ineficientă a energiei sau un sistem proiectat inadecvat, producătorii pot instala panouri solare mai multe sau mai mari. Din păcate, este posibil să existe prea multă energie solară. Costă suplimentar transportul și instalarea unei mașini excesiv de mare. În funcție de estetica arhitecturii urbane locale, aceasta pare grea și neatrăgătoare și crește stresul vântului asupra panourilor, necesitând stâlpi mai mari și mai scumpi pentru a compensa.
Pentru informații suplimentare, consultați articolul nostru despre cele mai bune practici pentru dimensionarea panourilor solare.
2. Putere de rezervă și baterii
Bateriile unui luminator solar determină dacă va funcționa sau nu, prin urmare, un potențial cumpărător ar putea fi îngrijorat de o baterie care se defectează prea devreme. Designul inerent defectuos al unei baterii sau al tehnologiei solare nu este practic niciodată cauza pierderii premature a bateriei. Această problemă este rezultatul scalării defectuoase a sistemului, controlului slab al energiei și proiectării incorecte. Această lumină solară va funcționa în mod sigur timp de mulți ani, când un producător a construit cu atenție un sistem, a lucrat la un management eficient al energiei și l-a scalat cu o putere adecvată a matricei solare și o capacitate a bateriei.
Tipurile de baterii primare sunt utilizate de producătorii de iluminat solar.
Plumb-acid: fiabile și ieftine, bateriile plumb-acid sunt folosite de mulți ani. Acestea sunt adesea folosite în mașini și în aplicații industriale mai mari, inclusiv ca echipamente de spital și sisteme de alimentare neîntreruptibilă (UPS), unde este esențial accesul la energie de încredere în caz de urgență. Cea mai comună tehnologie a bateriei pentru aplicațiile de iluminare solară este aceasta.
Unul dintre cele mai populare tipuri de baterii reîncărcabile pentru uzul consumatorilor este tipul de baterie nichel-hidrură metalică (NiMH). Bateriile NiMH, precum All-in-One (iSSL) și All-in-Two de la SOL by Sunna Design, sunt ideale pentru sistemele de iluminat solar atunci când nu aveți nevoie de baterii foarte mari datorită densității lor mari de energie, adânci. capabilități de ciclu și gamă largă de temperaturi de lucru (UP)
Bateriile litiu-ion (Li-ion) au cea mai bună densitate de energie, fiind în același timp cele mai scumpe dintre cele trei. Bateriile Li-ion se găsesc adesea în laptopuri și telefoane mobile, dar sunt, de asemenea, folosite într-un număr tot mai mare de produse noi, inclusiv hardware aerospațial și militar. Un dezavantaj al bateriilor litiu-ion este incapacitatea lor de a rezista la temperaturi foarte scăzute (încetează încărcarea sub 32 de grade F), precum și capacitatea lor limitată de reciclare. Se crede că mai puțin de 5% dintre bateriile litiu-ion sunt reciclate în SUA.
Avantajele și dezavantajele chimiei fiecărei baterii variază în funcție de cerințele aplicației și ale proiectului. Tiparele lor distinctive de adâncime de descărcare sunt una dintre principalele diferențe ale celor trei grupuri.
Proporția din capacitatea unei baterii care este utilizată în timpul funcționării este denumită adâncimea de descărcare (uneori denumită DOD). DOD ar fi de 25 la sută, de exemplu, dacă o lampă solară ar funcționa toată noaptea și și-a consumat un sfert din capacitatea bateriei.
Înțelegerea adâncimii de descărcare este importantă pentru aplicațiile solare, deoarece afectează foarte mult ciclul de viață al unei baterii sau de câte ori poate fi epuizată și apoi reîncărcată. Unele componente chimice ale bateriei, cum ar fi NiMH și Li-ion, pot susține în siguranță să fie aproape complet descărcate înainte de a fi reîncărcate. Această cantitate de descărcare ar scurta semnificativ durata de viață a bateriei pentru alte substanțe chimice, cum ar fi plumb-acid. Capacitatea care poate fi epuizată în siguranță pentru fiecare dintre cele trei tipuri de baterii este prezentată în graficul de mai jos ca exemplu.
În timp ce bateriile NiMH și Li-ion se pot descărca în siguranță mai mult în fiecare noapte, bateria cu plumb are avantajul suplimentar de a avea o putere de rezervă încorporată mai mare, datorită DOD-ului său mai scurt. Ar fi necesare mai multe baterii, iar costul sistemului ar crește semnificativ dacă un sistem pe bază de NiMH sau Li-ion ar putea oferi o putere de rezervă la egalitate cu o soluție pe bază de plumb-acid. Când perioadele prelungite de vreme rea sunt frecvente, asigurați-vă că un sistem are suficientă putere de rezervă a bateriei poate ajuta la îmbunătățirea funcționării și rezistenței luminii.
Iată o ilustrare a modului de dimensionare a bateriilor solare. De dragul acestui exemplu, luați în considerare faptul că lumina noastră solară alimentează un corp cu LED de 40-watt pentru o noapte de iarnă de 14-oră în Los Angeles la o luminozitate de 100%. Sarcina totală a sistemului nostru în fiecare noapte ar fi de 560 wați-oră (40 wați x 14 ore=560 wați-oră). Care este capacitatea minimă pentru fiecare tip de baterie, presupunând condiții ideale și o baterie complet încărcată la începutul nopții?
Iată câteva exemple de dimensiunea bateriei de sistem sănătoasă și scăzută care utilizează tipurile de baterii enumerate mai sus, astfel încât să putem înțelege mai bine care ar trebui să fie capacitatea noastră minimă a bateriei.
Pentru detalii suplimentare despre dimensiunea bateriei, consultați pagina noastră despre puterea de rezervă pentru iluminarea solară.
3. Dimensiunea și profilul operațional al corpurilor LED
Tehnologiile LED și gadgeturile solare merg bine. Cele mai eficiente corpuri de iluminat de pe piață, corpurile de iluminat cu LED-uri, au făcut ca sistemele de iluminat echipate cu energie solară înlocuitoare fiabile și accesibile pentru iluminatul comercial convențional. În plus, eficiența LED-urilor este în creștere, permițându-le să producă mai mulți lumeni (cunoscute și sub numele de unități de lumină), folosind mai puțină energie decât în trecut. De exemplu, la temperaturi de culoare calde, cum ar fi 3000K, iluminatul LED modern poate oferi 160 de lumeni per watt. În ceea ce privește dimensiunea sistemului solar, aceasta este o descoperire binevenită, deoarece permite sistemelor mai mici să obțină aceleași rezultate ca și instalațiile mai mari care folosesc dispozitive cu eficiență mai mică.
Selectarea unui profil operațional acceptabil este un alt element în procesul de dimensionare solară. Un program cunoscut sub numele de profil operațional guvernează când un corp de iluminat este aprins și stins, precum și dacă (și când) trebuie să-și scadă puterea. Aceste profiluri permit producătorilor să își ajusteze sistemele la cerințele specifice de gestionare a energiei.
Iată câteva ilustrații ale profilurilor operaționale tipice:
Amurg până în zori (funcționare toată noaptea): lumina va rămâne aprinsă toată noaptea la același nivel de ieșire.
Dim la orele care nu sunt de vârf; de exemplu, lumina poate rămâne aprinsă timp de cinci ore după apusul soarelui la nivelul de ieșire necesar înainte de a fi redusă la 30% din acel nivel. Nivelul de ieșire se întoarce la 100% până la răsăritul soarelui cu două ore înainte de zori.
La un anumit moment, lumina va fi redusă sau stinsă. De exemplu, poate rămâne aprins până la ora 23:00 la nivelul de ieșire corespunzător.
Profilul operațional, împreună cu consumul de energie al dispozitivului de iluminat, ajută la calcularea consumului de energie peste noapte și este crucial pentru alegerea dimensiunii potrivite a sistemului.
Cea mai importantă fază în dezvoltarea unui iluminat stradal solar pentru a garanta fiabilitatea pe termen lung este dimensiunea adecvată. Consultați infograficul nostru aici pentru a înțelege mai multe despre știința scalării solare sau descărcați referința noastră cuprinzătoare la specificațiile pentru iluminatul solar.
