Sólargötuljós: faglegar hönnunarreglur og valleiðbeiningar fyrir alþjóðleg verkefni

Sólargötuljóskerfi eru orðin lykillausn fyrir sjálfbæra útilýsingu í alþjóðlegum innviðaverkefnum. Hins vegar getur óviðeigandi hönnun og uppsetning leitt til lélegrar frammistöðu, hás viðhaldskostnaðar og verkefnabilunar. Þessi grein veitir faglegt yfirlit yfir hönnunarreglur sólargötuljósa, þar á meðal kerfishluta, útreikningsaðferðir og hagnýtar valleiðbeiningar til að hjálpa verkfræðingum, verktökum og kaupendum að taka upplýstar ákvarðanir.

1. Vinnureglur og helstu hönnunarsjónarmið

Sólargötuljósakerfi samanstendur aðallega af ljósvökva (PV) spjaldi, orkugeymslueiningu (rafhlöðu), stjórnanda, LED lýsingu, stöng og skynjara.

Á daginn breytir PV spjaldið sólarljósi í rafmagn við nægilega sólargeislun. Þessi orka er geymd í rafhlöðunni í gegnum stjórnandann. Þegar umhverfisljós fer niður fyrir fyrirfram ákveðinn þröskuld að nóttu til tekur stjórnandinn merki frá skynjaranum og gefur orku frá rafhlöðunni til ljósabúnaðarins. Með vel-hönnuðum kerfisuppsetningu og stjórnunaraðferðum er hægt að tryggja stöðugan og skilvirkan rekstur götuljóssins.

1.1 Lampaaflsútreikningur

Vegalýsingastaðlar skilgreina skýrar kröfur um mismunandi veggerðir og ljósafkastavísa. Færibreytur eru breytilegar eftir yfirborði vegar eins og malbiki eða steypu og meðallýsing er grunnurinn að verkfræðilegri hönnun og vali á ljósabúnaði.

Í fyrsta lagi skaltu ákvarða viðeigandi ljósdreifingargerð og skipulag út frá vegflokkun og breidd:

• Full slökkt lýsing: hentugur fyrir aðalvegi
• Hálf-afmörkuð lýsing: hentugur fyrir aukavegi
• Lýsing án-skerðingar: hentugur fyrir stíga, garða og göngusvæði

Algeng uppsetningarskipulag eru:

• Einhliða-fyrirkomulag
• Tvíhliða-samhverf fyrirkomulag
• Tvíhliða-þætt fyrirkomulag

Byggt á völdum ljósdreifingu og skipulagi, skilgreindu:

• Festingarhæð ljóssins
• Bil á milli staura
• Stöng hæð

Reiknaðu síðan nauðsynlegt ljósstreymi út í samræmi við tilskilinn meðallýsingu á vegum með því að nota staðlaðar formúlur.

Eav=Meðallýsing (lx)

φ=Ljósstreymi ljósgjafans (lm)

K=Viðhaldsstuðull

N=Fjöldi ljósgjafa á hvern ljósabúnað

W=Vegbreidd (m)

S=skautabil (m)

U=Nýtingarstuðull, fengin úr nýtingarstuðli ljósabúnaðar

Byggt á útreiknuðu ljósstreymi skaltu velja viðeigandi ljósgjafa. Algengar valkostir eru:

• Há-natríumperur (HPS).
• LED lampar
• Keramik málm halide lampar

Meðal þessara er LED lýsing ákjósanlegur kostur fyrir sólargötuljós vegna þess:

• Stefna ljósafköst
• Lítil orkunotkun
• Mikil orkunýting
• Langur líftími

Hröð viðbrögð

Há-natríumlampar, þekktir fyrir áreiðanleika, eru enn mikið notaðir í hefðbundinni vegalýsingu. Það er mikilvægt að hafa í huga að meiri lampastyrkur krefst meiri rafhlöðugetu, sem eykur beinlínis heildarkostnað kerfisins.

1.2 Útreikningur á afkastagetu á ljósvökvaplötu

Byggt á orkunotkunarsniði lampans á mismunandi næturtímum, umbreyttu því í jafngilda-aflsvinnslutíma á dag með því að nota staðlaðar formúlur.

Næst skaltu fá gögn um sólarauðlindir fyrir uppsetningarstaðinn, sérstaklega: Dagleg meðalgeislun sólar í versta mánuðinum. Þessi gögn geta verið fengin úr viðeigandi stöðlum eða verkfærum eins og alþjóðlegum sólarorkugagnagrunni NASA.

Að lokum, reiknaðu út nauðsynlega getu PV spjaldsins með því að nota staðlaðar hönnunarformúlur.

P=PV pallborðsgeta (kWp)

P₀=ljósaafl (kW)

Dt=Daglegur rekstrartími (klst./dag)

HA=Dagleg meðaltal sólargeislunar á láréttu yfirborði í versta mánuðinum (kWh/m²/dag)

F=Öryggisstuðull sem tekur tillit til samfellda skýjaða/rigningardaga (venjulega 1,2–2,0)

K=Heildarnýtni PV kerfisins (venjulega 0,75–0,85)

Es=Staðlað geislun við prófunarskilyrði (stöðug), venjulega 1 kW/m²

Algeng efni fyrir sólarplötur eru einkristallaður sílikon, fjölkristallaður sílikon og sveigjanleg þunn-filmutækni.

Einkristölluð sílikon PV spjöld bjóða upp á mikla umbreytingarskilvirkni og framúrskarandi stöðugleika, en fylgja tiltölulega hærri kostnaði. Fjölkristallaðar sílikonplötur veita betra-kostnaðarhlutfall og eru þær mest notaðar í hagnýtri notkun.

Sveigjanleg þunn-filmuplötur hafa lægri framleiðslukostnað samanborið við kristallaðan sílikon, en einnig minni umbreytingarskilvirkni. Hins vegar, með áframhaldandi tækniframförum, eru þunnar-sólarsellur í auknum mæli færar um að koma í stað kristallaðs sílikons í ákveðnum forritum.

Hvað varðar notkunarsviðsmyndir eru kristallaðar sílikonplötur almennt notaðar í stórum-verkefnum eins og orkuverum, en þunn-filmutækni er oftar notuð í grænum byggingum og sérhæfðri byggingarlistarsamþættingu.

Í verkfræðihönnun ætti endanlegt val að byggjast á yfirgripsmiklu mati á fjárhagsáætlun verkefnis, frammistöðukröfum og umsóknarskilyrðum.

1.3 Útreikningur á rafhlöðugetu

Afkastageta rafhlöðunnar verður að vera hönnuð til að tryggja að sólargötuljósið geti starfað eðlilega í (n + 1) daga samfleytt, jafnvel eftir n samfellda rigningar- eða skýjaða daga án nægilegs sólarljóss.

Vinnuspenna kerfisins er venjulega 12V eða 24V, sem verður að passa vel við uppsetningu PV spjaldsins. Rafhlöðugeta er reiknuð út með því að nota staðlaðar verkfræðiformúlur byggðar á álagsþörf og varadögum.

CA=Rafhlöðugeta (Ah)

n=Fjöldi rigningar-/skýjadaga í röð

Dt=Daglegur notkunartími götuljósa (klst.)

Fc=Leiðréttingarstuðull fyrir skilvirkni rafhlöðunnar (venjulega 1,05)

P₀=Afl götuljósa (kW)

U=Dýpt afhleðslu (DOD) rafhlöðunnar, venjulega 0,5–0,8

Ka=Heildarnýtniþáttur kerfisins, þar á meðal afhleðsluskilvirkni rafhlöðunnar, stjórnandi, inverter og straumrásarnýtni (venjulega 0,7–0,8)

Vs=kerfi DC rekstrarspenna (V)

Algengar rafhlöður eru nikkel-kadmíum (Ni-Cd), blý-sýru og litíum rafhlöður.

Ni-Cd rafhlöður eru ódýrar en þurfa oft viðhald, þjást af minnisáhrifum og innihalda eitruð efni. Blý-sýrurafhlöður bjóða upp á góðan stöðugleika; meðal þeirra veita gel blý-sýrurafhlöður betri þéttingarafköst en -stýrðar blý-sýrur (VRLA) rafhlöður, en hafa tiltölulega færri hleðslu-afhleðslulotur.

Lithium rafhlöður-sérstaklega litíum járnfosfat (LiFePO₄)-er með langan endingartíma, fyrirferðarlítinn stærð, létta þyngd, mikla hleðslu og afhleðslu skilvirkni, og eru viðhalds-frjálsar með miklum áreiðanleika. Hins vegar fylgir þeim hærri stofnfjárfestingarkostnaður. Endanlegt val ætti að byggjast á sérstökum verkþörfum og heildarkostnaðarsjónarmiðum.

1.4 Aðgerðir stjórnanda

Stýringin samanstendur af tveimur meginhlutum: hleðslu-/losunarrásinni og stjórnkerfinu. Það samþættir margar verndar- og stjórnunaraðgerðir til að tryggja stöðugan kerfisrekstur.

Hleðslu- og losunarstýringaraðgerðin tryggir eðlilegt orkuflæði innan kerfisins. Ofhleðsla og yfir-afhleðsluvörn kemur í veg fyrir niðurbrot rafhlöðunnar af völdum of mikillar hleðslu eða afhleðslu. Ljóstímastýringin gerir götuljósinu kleift að kveikja og slökkva sjálfkrafa á grundvelli umhverfisbirtuskilyrða og forstilltra tímasetningar.

PWM-stýring (Pulse Width Modulation) er notuð til að stjórna úttaksspennu og harmónískum eiginleikum, sem tryggir stöðuga rafafköst. MPPT (Maximum Power Point Tracking), ásamt stöðugum straumakstri, vinnur saman að því að hámarka sólarorkunýtingu og bæta heildar skilvirkni kerfisins.

Sem stendur er virkni stjórnanda mjög háþróuð og vel-þróuð. Að auki er hægt að útfæra sérsniðnar stjórnunaraðferðir í samræmi við sérstakar kröfur um verkfræðiverkefni.

2. Helstu atriði fyrir val á sólargötuljósum

Byggt á útreiknuðum kerfisbreytum ætti að meta val á sólargötuljósum frá þremur meginsjónarmiðum: tæknilegri frammistöðu, efnahagslegum kostnaði og umhverfisaðlögunarhæfni.

2.1 Tæknilegur árangur

Tæknilegar breytur lykilþátta eins og götuljósa, ljósavirkja og rafhlöður ættu að vera í samræmi við viðeigandi staðla og forskriftir.

Stjórnunaraðgerðir götuljósakerfisins ættu að uppfylla raunverulegar umsóknarkröfur. Með hraðri þróun IoT tækni ætti einnig að íhuga fjarvöktun og greindar stjórnunaraðgerðir þar sem við á.

Fyrir svæði þar sem rigning eða skýjað er oft, ætti að íhuga kerfi með öryggisafrit af raforkukerfi eða blendingslausnir fyrir-vindsólargötulýsingar til að tryggja stöðugan og áreiðanlegan rekstur.

2.2 Hagrænn kostnaður

Upphafsfjárfesting ætti að vera vandlega metin með því að bera saman innkaupa- og uppsetningarkostnað mismunandi vörumerkja og gerða í smáatriðum. Þó að stefna að lægri kostnaði verður einnig að setja vörugæði í forgang, þar sem óáreiðanlegar vörur geta aukið umtalsvert -viðhalds- og rekstrarkostnað til lengri tíma litið.

Orkunotkun, rafhlöðuskipti og viðhaldskostnaður íhluta ætti að taka með í reikninginn. Val á rafhlöðum hefur mikil áhrif á heildarkostnað og því ætti að meta það ítarlega út frá bæði gerð rafhlöðu og fjölda staðbundinna rigningar- eða skýjadaga.

2.3 Umhverfisaðlögunarhæfni

Velja ætti viðeigandi sólargötuljós miðað við staðbundnar loftslagsaðstæður. Á háum-hitasvæðum ætti að nota ljósabúnað, rafhlöður og PV spjöld með framúrskarandi hitaleiðni og háan-hitaþol. Á köldum svæðum ætti að nota rafhlöður sem þola lágt-hitastig eða auka hitaeinangrunarráðstafanir.

Á svæðum með sterka vinda þarf að meta burðarstyrk götuljósakerfisins vandlega til að tryggja að það standist samsvarandi vindálag.

Í umhverfi með mikilli rigningu, snjó, ryki, saltúða, tæringu eða sprengihættu ætti að velja götuljós með viðeigandi verndareinkunnum til að koma í veg fyrir að umhverfisþættir skemmi kerfishluta.

Efni með sterka and-oxunar- og and-öldrunareiginleika ætti að vera í forgangi til að tryggja langtíma-endingu og áreiðanlega frammistöðu utandyra.

Niðurstaða

Að velja réttsólargötulýsingarkerfisnýst ekki bara um að velja vörur-það snýst um að hanna áreiðanlega-hagkvæma lausn sem er sniðin að raunverulegum aðstæðum verkefnisins. Allt frá nákvæmum orkuútreikningum til umhverfisaðlögunarhæfni, hvert smáatriði hefur áhrif á langtíma-frammistöðu.

KlYahualighting, við sérhæfum okkur í að bjóða upp á sérsniðnar sólargötulýsingarlausnir fyrir alþjóðleg verkefni, með öllu úrvali af-afkastamiklum vörum og verkfræðiaðstoð. Hvort sem þú ert að vinna á vegum sveitarfélaga, rafvæðingu í dreifbýli eða stórum-innviðum, þá er teymið okkar tilbúið til að hjálpa þér að hanna besta kerfið.

Hafðu samband við Yahualighting í dag til að fá sérsniðna lausn og faglegan stuðning fyrir næsta verkefni þitt.