Cách định cỡ đèn đường năng lượng mặt trời chính xác
Chúng tôi tại Sol by Sunna Design rất vui khi có thể cung cấp cho cộng đồng hệ thống chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời đáng tin cậy để họ có thể đạt được các mục tiêu bền vững đồng thời chiếu sáng công viên và không gian công cộng của họ. Đèn của chúng tôi đã được thử nghiệm tại hiện trường để liên tục đạt mức ánh sáng tiêu chuẩn ngành trong nhiều năm mà không cần bảo trì. Quy trình là gì? Chúng tôi dành nhiều thời gian để đảm bảo năng lượng mặt trời và pin trong hệ thống của mình có kích thước phù hợp, bên cạnh việc có thiết kế hệ thống sáng tạo và quản lý năng lượng hiệu quả, được xây dựng có mục đích.
Một hệ thống đèn năng lượng mặt trời có kích thước phù hợp sẽ có lượng năng lượng mặt trời phù hợp, bộ lưu trữ pin và hiệu suất cố định đèn LED để chạy ở mức ánh sáng yêu cầu của dự án mỗi đêm trong vài năm, đồng thời cung cấp năng lượng dự phòng để duy trì hoạt động trong trường hợp khắc nghiệt thời tiết và tránh sự cần thiết phải có thêm tấm pin mặt trời hoặc pin. Đó là giải pháp lý tưởng—không quá nhiều linh kiện năng lượng mặt trời khiến hệ thống trở nên quá tốn kém, cũng không quá ít khiến hệ thống sớm hỏng hóc.
Ba thành phần thiết yếu—tỷ lệ mảng trên tải phù hợp, đủ dung lượng pin và năng lượng dự phòng, cũng như cấu hình hoạt động và cố định đèn LED hiệu quả—là cần thiết cho đèn đường năng lượng mặt trời có tỷ lệ phù hợp, đáng tin cậy.
Tải xuống Hướng dẫn chiếu sáng năng lượng mặt trời cơ bản của chúng tôi để tìm hiểu thêm về kích thước tối ưu. Tài liệu tham khảo toàn diện này khám phá các chi tiết và so sánh sản phẩm, cũng như cách thức hoạt động của đèn năng lượng mặt trời và lý do khách hàng chọn nó.
Tỷ lệ mảng để tải
Định cỡ chính xác đèn năng lượng mặt trời chức năng đòi hỏi phải cân bằng nhiều loại đầu vào và đầu ra. Chúng bao gồm kiểm tra vị trí của dự án, xác định hóa chất và dung lượng pin chính xác, chọn lịch trình vận hành và đèn LED hiệu quả, dự trữ đủ nguồn pin dự phòng trong trường hợp thời tiết khắc nghiệt và nghiên cứu vị trí của dự án.
Tỷ lệ mảng trên tải (ALR), một tiêu chí đơn giản, không thể phá vỡ để thiết kế hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời, nên được tính đến ngay từ đầu. Đó là tỷ lệ giữa năng lượng do các tấm pin mặt trời tạo ra (được gọi là "mảng" hoặc năng lượng nạp vào) với năng lượng được sử dụng bởi thiết bị chiếu sáng (gọi là "tải" hoặc năng lượng tiêu hao). Một hệ thống chiếu sáng có ALR khỏe mạnh nếu nó thu được nhiều năng lượng mặt trời hơn vào ban ngày so với lượng sử dụng khi đèn bật sáng vào ban đêm.
Bất kỳ cài đặt ánh sáng mặt trời nào cũng phải luôn bắt đầu với khu vực trong tâm trí. Lượng năng lượng mặt trời đạt đến các vĩ độ khác nhau là khác nhau; điều này được gọi là cách nhiệt năng lượng mặt trời và được biểu thị bằng kWh/m2/ngày. Năng lượng mặt trời trung bình hàng ngày hàng năm cho châu Mỹ được hiển thị trong biểu đồ bên dưới. Như bạn có thể thấy, California và các bang miền nam khác nhận được nhiều năng lượng mặt trời hơn mỗi ngày so với Alaska và các bang miền bắc khác. Điều này ngụ ý rằng để đạt được cùng mức độ ánh sáng, các địa điểm phía bắc thường sẽ cần một mảng năng lượng mặt trời lớn hơn và nhiều pin hơn so với các đối tác của chúng ở phía nam.
Bức xạ bình thường trực tiếp từ Solar America
Vị trí của một dự án có thể được sử dụng để ước tính năng lượng mặt trời và dung lượng pin của một hệ thống tiềm năng. Việc không xem xét vị trí có thể dẫn đến một hệ thống không thể đáp ứng nhu cầu khiêm tốn và bị hỏng sớm hoặc dẫn đến một hệ thống đắt tiền hơn với công suất năng lượng mặt trời dư thừa. Do đó, vị trí phải luôn được tính đến ban đầu.
Để che giấu việc quản lý năng lượng không hiệu quả hoặc hệ thống được thiết kế không phù hợp, các nhà sản xuất có thể lắp đặt nhiều tấm pin mặt trời hơn hoặc lớn hơn. Thật không may, có thể có quá nhiều năng lượng mặt trời. Tốn thêm chi phí vận chuyển và lắp đặt một chiếc máy quá lớn. Tùy thuộc vào tính thẩm mỹ của kiến trúc đô thị địa phương, nó có vẻ nặng nề và không hấp dẫn và làm tăng áp lực gió lên các tấm, đòi hỏi các cột lớn hơn, đắt tiền hơn để bù đắp.
Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết của chúng tôi về các phương pháp hay nhất để định cỡ bảng điều khiển năng lượng mặt trời.
2. Nguồn và pin dự phòng
Pin của đèn đường năng lượng mặt trời quyết định xem nó có hoạt động hay không, do đó, người mua tiềm năng có thể lo lắng về việc pin bị hỏng quá sớm. Thiết kế thiếu sót vốn có của pin hoặc công nghệ năng lượng mặt trời hầu như không bao giờ là nguyên nhân khiến pin bị hỏng sớm. Sự cố này là kết quả của việc thay đổi quy mô hệ thống bị lỗi, kiểm soát năng lượng kém và thiết kế không chính xác. Đèn năng lượng mặt trời này sẽ hoạt động đáng tin cậy trong nhiều năm khi nhà sản xuất đã xây dựng hệ thống một cách cẩn thận, quản lý năng lượng hiệu quả và mở rộng hệ thống với công suất pin và năng lượng mặt trời phù hợp.
Các loại pin chính được sử dụng bởi các nhà sản xuất đèn năng lượng mặt trời.
Axit chì: Pin axit chì đáng tin cậy và rẻ tiền đã được sử dụng trong nhiều năm. Chúng thường được sử dụng trong ô tô và trong các ứng dụng công nghiệp lớn hơn, bao gồm thiết bị bệnh viện và hệ thống cung cấp điện liên tục (UPS), nơi cần có quyền truy cập vào nguồn điện đáng tin cậy trong trường hợp khẩn cấp. Công nghệ pin phổ biến nhất cho các ứng dụng chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời là công nghệ này.
Một trong những loại pin sạc phổ biến nhất cho việc sử dụng của người tiêu dùng là loại pin niken-hydride kim loại (NiMH). Pin NiMH, như All-in-One (iSSL) và All-in-Two từ SOL của Sunna Design, rất lý tưởng cho các hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời khi bạn không yêu cầu bộ pin cực lớn do mật độ năng lượng cao, sâu. khả năng chu kỳ và phạm vi nhiệt độ làm việc rộng (UP)
Pin Lithium-ion (Li-ion) có mật độ năng lượng tốt nhất trong khi lại đắt nhất trong ba loại. Pin Li-ion thường được tìm thấy trong máy tính xách tay và điện thoại di động, nhưng chúng cũng đang được sử dụng trong ngày càng nhiều sản phẩm mới, bao gồm cả hàng không vũ trụ và phần cứng quân sự. Một nhược điểm của pin lithium-ion là không có khả năng chịu được nhiệt độ rất lạnh (chúng ngừng sạc dưới 32 độ F), cũng như khả năng tái chế hạn chế. Ít hơn 5 phần trăm pin lithium-ion được cho là được tái chế ở Mỹ.
Ưu điểm và nhược điểm của từng hóa chất pin khác nhau tùy theo yêu cầu của ứng dụng và dự án. Độ sâu đặc biệt của các kiểu phóng điện là một trong những điểm khác biệt chính của ba nhóm.
Tỷ lệ dung lượng của pin được sử dụng hết trong khi pin đang hoạt động được gọi là độ sâu xả (đôi khi được gọi là DOD). Ví dụ, DOD sẽ là 25 phần trăm nếu đèn năng lượng mặt trời chạy suốt đêm và sử dụng hết một phần tư dung lượng pin.
Hiểu được độ sâu xả rất quan trọng đối với các ứng dụng năng lượng mặt trời vì nó ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ chu kỳ của pin hoặc số lần pin có thể cạn kiệt và sau đó được sạc lại. Một số chất hóa học trong pin, chẳng hạn như NiMH và Li-ion, có thể duy trì một cách an toàn ở trạng thái xả gần như hoàn toàn trước khi phải sạc lại. Lượng phóng điện này sẽ rút ngắn đáng kể tuổi thọ của pin đối với các hóa chất khác, chẳng hạn như axit chì. Dung lượng có thể được rút cạn một cách an toàn đối với từng loại trong số ba loại pin được minh họa trong biểu đồ bên dưới làm ví dụ.
Mặc dù pin NiMH và Li-ion có thể tiêu hao nhiều hơn mỗi đêm một cách an toàn, nhưng pin axit-chì có thêm lợi thế là có nguồn dự phòng tích hợp lớn hơn do DOD ngắn hơn. Sẽ cần nhiều pin hơn và chi phí hệ thống sẽ tăng đáng kể nếu hệ thống dựa trên NiMH hoặc Li-ion có thể cung cấp năng lượng dự phòng ngang bằng với giải pháp dựa trên axit chì. Khi thời tiết xấu kéo dài thường xuyên xảy ra, việc đảm bảo hệ thống có đủ nguồn pin dự phòng có thể giúp cải thiện hoạt động và độ bền của đèn.
Dưới đây là hình ảnh minh họa về cách định cỡ pin năng lượng mặt trời. Vì lợi ích của ví dụ này, hãy xem xét rằng ánh sáng mặt trời của chúng ta đang cung cấp năng lượng cho 40-đèn LED watt trong đêm mùa đông 14-giờ ở Los Angeles với độ sáng 100 phần trăm. Tổng tải trên hệ thống của chúng tôi mỗi đêm sẽ là 560 watt-giờ (40 watt x 14 giờ=560 watt-giờ). Dung lượng tối thiểu của mỗi loại pin là bao nhiêu, giả sử điều kiện lý tưởng và pin được sạc đầy vào đầu đêm?
Dưới đây là một số mẫu về kích thước pin hệ thống khỏe và yếu sử dụng các loại pin được liệt kê ở trên để chúng tôi có thể hiểu rõ hơn về dung lượng pin tối thiểu của chúng tôi.
Để biết thêm chi tiết về kích thước pin, hãy xem trang của chúng tôi về năng lượng dự phòng để chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời.
3. Kích thước và cấu hình hoạt động của đèn LED
Công nghệ LED và các thiết bị năng lượng mặt trời đi cùng nhau. Thiết bị chiếu sáng tiết kiệm năng lượng nhất trên thị trường, đèn LED, đã làm cho hệ thống đèn sử dụng năng lượng mặt trời thay thế đáng tin cậy và giá cả phải chăng cho hệ thống chiếu sáng thương mại thông thường. Ngoài ra, hiệu quả của đèn LED đang tăng lên, cho phép chúng tạo ra nhiều lumen hơn (còn được gọi là đơn vị ánh sáng) trong khi sử dụng ít năng lượng hơn so với trước đây. Chẳng hạn, ở nhiệt độ màu ấm như 3000K, đèn LED hiện đại có thể cung cấp 160 lumen trên mỗi watt. Trong lĩnh vực quy mô hệ thống năng lượng mặt trời, đây là một bước đột phá đáng hoan nghênh vì nó cho phép các hệ thống nhỏ hơn đạt được kết quả tương tự như các hệ thống lắp đặt lớn hơn sử dụng các thiết bị có hiệu quả thấp hơn.
Chọn một cấu hình hoạt động có thể chấp nhận được là một yếu tố khác trong quy trình định cỡ năng lượng mặt trời. Một lịch trình được gọi là hồ sơ hoạt động chi phối thời điểm bật và tắt đèn cố định cũng như nếu (và khi nào) nó cần giảm công suất. Các cấu hình này cho phép các nhà sản xuất điều chỉnh hệ thống của họ theo các yêu cầu quản lý năng lượng cụ thể.
Dưới đây là một vài minh họa về hồ sơ hoạt động tiêu biểu:
Hoàng hôn đến bình minh (hoạt động suốt đêm): đèn sẽ sáng suốt đêm ở cùng mức công suất.
Mờ vào những lúc không cao điểm; chẳng hạn, đèn có thể vẫn sáng trong năm giờ sau khi mặt trời lặn ở mức đầu ra cần thiết trước khi giảm độ sáng xuống 30% của mức đó. Mức sản lượng quay trở lại 100 phần trăm cho đến khi mặt trời mọc hai giờ trước bình minh.
Tại một thời điểm nhất định, ánh sáng sẽ mờ đi hoặc tắt. Chẳng hạn, nó có thể duy trì cho đến 11 giờ tối ở mức đầu ra thích hợp.
Hồ sơ hoạt động, cùng với mức tiêu thụ năng lượng cố định, hỗ trợ tính toán mức sử dụng năng lượng qua đêm và rất quan trọng để chọn kích thước hệ thống phù hợp.
Giai đoạn quan trọng nhất trong việc phát triển đèn đường năng lượng mặt trời để đảm bảo độ tin cậy lâu dài là kích thước phù hợp. Hãy xem đồ họa thông tin của chúng tôi tại đây để hiểu thêm về khoa học điều chỉnh quy mô năng lượng mặt trời hoặc tải xuống tài liệu tham khảo toàn diện của chúng tôi về các thông số kỹ thuật chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời.
