EN
Optimer solcellepanelers placering og hældning for maksimal produktion af solenergi
Hældning = Breddegrad + Solens sæsonbetingede position
Betydningen af den korrekte placering af solpaneler for den effektive drift af LED-solstrædelamper kan ikke overvurderes. Panelerne indstilles typisk til en vinkel, der svarer til længdegraden for monteringsstedet for panelerne. Med andre ord skal panelerne indstilles til en vinkel, så de står vinkelret på solens position i zenit midt i sommermånederne. Hvis vi betragter et sted ved 35 grader nordlig breddegrad, vil paneler indstillet til 35 grader i forhold til vandret give gode resultater, men yderligere forbedringer kan opnås ved at justere panelvinklen efter årstiden. I vintermånederne vil en øget panelvinkel på 10–15 grader (tættere på lodret) gøre det muligt for panelerne at opsamle en større andel af solenergien fra solens lave stilling. I sommermånederne er det omvendt: Panelvinklen bør sænkes for at undgå overopvarmning af panelerne og mindske solenergiopsamlingen for at forhindre overopvarmning. At sænke vinklen med samme beløb (10–15 grader) fra lodret position kaldes sommerindstilling. Forskning viser, at ved at foretage disse årstidsbetingede justeringer undgås energiopsamlings-tab (op til 20 %), der ellers skyldes forkert justering af panel(erne). Den lagrede energi i batterisystemerne vil dermed være pålidelig året rundt, herunder både i sommer- og vintermånederne.
Dynamisk kantvinkloptimering: Case-studie i Rajasthan
Den dynamiske kantvinkloptimering af solpaneler blev testet som en feltstudie i Rajasthan. Tidligere feltstudier har vist, at selv med sæsonbetingede justeringer af kantvinklen producerer fastmonterede paneler, der er placeret i en vinkel på 27 grader, mindre energi (ca. 4,2 kWh pr. dag) end justerbare paneler. I denne test blev der monteret justerbare kantvinkelmotorer med specificerede sæsonpositioner (vinterkantvinkel på 42 grader, sommerkantvinkel på 12 grader). Resultatet var en stigning i energiproduktionen på op til 5,8 kWh. På grund af dette oplevede husholdningerne i området 2,5 timer ekstra aftenbelysning, som tidligere afhang af en ikke-fornybar elkilde. Systemet betalte sin pris på 220 USD (pr. solenhed) på under 14 måneder som følge af den faldende afhængighed af det almindelige elnet. De justerbare paneler viste, som forudsagt, en høj afkastning på investeringen på grund af de sæsonbetingede ændringer i solens relative position.
Utilstrækkelig opladningseffektivitet for bly-syre-batterier ved temperaturer under 0 °C
Bly-syre-batterier er stadig en almindelig funktion i billige solbelysningsystemer, men deres ydeevne er stærkt nedsat ved temperaturer under frysepunktet. Når temperaturen når 0 grader Celsius, leverer disse batterier kun 70 til 80 procent af den energi, de er designet til at levere. Og selv ved -10 grader Celsius er den leverede energi ofte mindre end halvdelen af den forventede. Dette skyldes primært den viskøse natur af elektrolytten, som hæmmer ionernes bevægelse. Som følge heraf oplades batteriet ikke fuldt ud, og hastigheden, hvormed sulfatkristaller dannes på batteripladerne, øges. Som resultat heraf bliver solstrømsdrevne gadebelysningsarmaturer uanvendelige om vinteren. Dette udsætter ikke kun bilisternes sikkerhed for risiko ved at skabe mørke gader, men udgør også en alvorlig risiko for fodgængere.
LiFePO₄-fordele: Drift ved –20 °C og 95 % coulombisk effektivitet
Da koldt vejr udgør et problem for mange systemer, er LiFePO₄-teknologien en frisk vind. Olivinkristallerne gør det muligt at bruge dem sikkert og effektivt, selv ved frosttemperaturer. De opnår endda 95 % effektivitet ved –20 °C. Dette er en meget vigtig faktor i kolde, overskyede vintre, hvor energiindgang og -udgang har stor betydning. Det temperaturområde, hvori bly-syre-batterier kan fungere, er kraftigt begrænset, og batterierne når hurtigt ned til den lavspændingsafbrydning, hvilket fører til fuldstændig udladning af batteriet og tab af samlet kapacitet med tiden. I vinterperioden er batterigensbetaling langt bedre, selv hvis batterierne er dybt udladet, sammenlignet med bly-syre-batterier. LiFePO₄-batterier genopretter sig nemt efter udladnings- og opladningscyklus og holder mindst seks gange længere end bly-syre-batterier. Byer konstaterer, at overgangen til denne batteriteknologi ved store udrulninger af solstrøm-baseret gadebelysning giver en markant forbedring af den samlede pålidelighed og funktionalitet af solbelysningsstrategien i de kolde måneder i forhold til andre batterikemi.
Maksimer energifangst ved lavt lys ved at anvende intelligente MPPT-opladningskontrollere
PWM versus MPPT: 25–35 % højere opladningseffekt ved skumring, daggry og ved skyet vejr
MPPT (Maximum Power Point Tracking)-opladningskontrollere yder bedre end grundlæggende PWM-kontrollere (Pulse Width Modulated) i alle henseender, herunder tidligt om morgenen, sent om aftenen og ved skyet vejr – situationer, hvor LED-solstravelamper har brug for en ekstra strømstød. Mens PWM-kontrollere begrænser opladningsspænding og -strøm, justerer MPPT-kontrollere opladningsspænding og -strøm for at maksimere solenergiindtaget uanset skiftende skydække. En MPPT-opladningskontrollers opladningseffektivitet kan være 25–35 % bedre end en PWM-kontrollers ved skyet vejr, delvis skygge eller spredt belysning. Som følge heraf får batterierne en længere levetid, og lyset bliver tændt i længere tid. I netuafhængige applikationer fanger MPPT-systemer 15–30 % mere energi ved lavt lys end PWM-systemer. Dette forklarer præferencen for MPPT i netuafhængige belysningssystemer.
Udvikling af hybride opladningsteknikker til pålidelighed året rundt
Solenergi + mikro-vind eller netunderstøttet: Driftstid bevidst på 99,2 % i praksis
Ved (solenergi + mikro-vind) eller (solenergi + smart net) elimineres afhængigheden af vejrrelaterede risici. Mikro-vindmøller leverer energi om aftenen, når det blæser, samt på skyede dage eller i løbet af uger med skyet vejr. Det smarte net trækker kun strøm, når batteriet er nede på 20 % eller derunder, hvilket minimerer udnyttelsen af det primære elnet. Byer i Nordeuropa anvender disse teknologier med dokumenteret succes. Den gennemsnitlige til-/fra-koblingsfrekvens er 99,2 %, mens vinterdage (solenergi) yder 12 procentpoint dårligere. I forhold til (solenergi + mikro-vind) oplever byadministratører en reduktion i fejlreparationer på 30 %. Det er sandsynligvis grunden til, at kommuner installerer dem langs hovedveje, gangsti og busbaner.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er den optimale vinkel for placering af solcellepanelerne afhængigt af breddegraden?
Den optimale installationsvinkel svarer tilnærmelsesvis til breddegraden for installationsstedet. For eksempel kan panelernes hældning justeres mere lodret i vintermånederne for at opnå større energiudbytte.
Hvorfor foretrækker nogle at bruge LiFePO₄-batterier i ugunstige klimaer?
I ugunstige miljøer fungerer LiFePO₄-batterier perfekt ved -20 grader Celsius. Desuden opnår de en effektivitet på ca. 95 %. I modsætning hertil falder bly-syre-batterier helt ud af drift og fungerer kun ved 0 grader Celsius.
Hvordan forbedres soloplading med MPPT-teknologi?
MPPT-teknologi kan optimere opladningsprocessen i solpaneler, da den har evnen til at justere forskellige parametre og opretholde opladnings- og afladningsprocessen med den maksimale mulige effektivitet. For eksempel opnås en effektivitet på 25–35 % i ugunstige belysningsforhold sammenlignet med PWM-regulatorer.
Hvad er fordelene ved hybridopladesystemer?
Integrationen af solenergi med mikro-vindopladesystemer gør gadebelysningens drift pålidelig, da hybridsystemer kan sikre 99,2 % driftstid i ugunstige klimatiske forhold.