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Conception de systèmes fiables de lampadaires solaires avec une gestion optimisée des batteries
Analyse approfondie de l’impact du vieillissement des batteries sur les systèmes de lampadaires solaires
Les batteries s'usent en raison des cycles de charge/décharge auxquels elles sont soumises dans les systèmes solaires en fonctionnement. L'exposition à des températures extrêmes ainsi qu'une décharge excessive (prélèvement d'une trop grande quantité d'énergie) peuvent être préjudiciables. Des températures internes extrêmes peuvent provoquer une dégradation chimique des batteries, entraînant une perte pouvant atteindre 20 % de la puissance utilisable. En outre, les batteries peuvent être endommagées par des cycles de décharge profonde (état de charge très bas). Du point de vue opérationnel, de nombreux systèmes d'éclairage public alimentés par batterie ou de reconnaissance de plaques d'immatriculation ne fonctionnent pas conformément à leur conception. Par exemple, les batteries au plomb-acide ont une durée de vie opérationnelle de 2 à 5 ans, tandis que les batteries lithium-ion ont une durée de vie de 5 à 10 ans. Ainsi, les systèmes de batteries équipés de systèmes de gestion de batterie (BMS) de qualité peuvent gérer efficacement les performances du système en surveillant et en régulant la tension des cellules et l'état de charge (SOC), afin d'éviter une décharge excessive du système de batteries et d'assurer un équilibrage optimal de la tension des cellules pour maximiser les performances du système. Le bon fonctionnement du BMS est essentiel pour les performances opérationnelles du module batterie de l'éclairage public.
Protocoles de surveillance, d'inspection et de remplacement pratiques des batteries
La mise en place d'alertes de gestion des batteries pour le suivi de la tension, de la température et du niveau de charge constitue une approche raisonnable ; ces alertes permettent de détecter les problèmes potentiels avant qu’ils ne s’aggravent, par exemple un système 12 V dont la tension reste inférieure à 11 volts pendant une période prolongée. Effectuez tous les trois mois une inspection visuelle afin de repérer les signes de corrosion, de gonflement des boîtiers et de fuites aux joints. Une attention particulière doit être portée aux installations situées à proximité de l’eau salée, car le taux de corrosion est environ 30 % plus élevé en présence d’eau salée. La capacité de la batterie doit être remplacée dès qu’elle tombe en dessous de 70 % de sa valeur nominale initiale. Pour les modèles lithium-ion, la durée de remplacement recommandée est de 5 ans. Assurez un fonctionnement optimal grâce à une maintenance mensuelle : cela évite les pannes imprévues et réduit les coûts d’entretien sur le long terme. Lors de la commande de batteries de remplacement, demandez systématiquement des batteries dotées de cotes de température plus élevées.
Stratégies de nettoyage des panneaux solaires et gestion de l’ombrage pour des performances optimales
Considérations relatives au calendrier de nettoyage en fonction du climat pour les installations de lampadaires solaires
Les panneaux solaires sont affectés négativement par les contaminants présents dans l'environnement, tels que la poussière, les déchets d'oiseaux et le pollen des arbres. Ces contaminants affectent davantage les panneaux solaires dans les environnements arides ; un régime de nettoyage optimal consiste donc à effectuer un nettoyage régulier tous les mois. Dans les zones côtières exposées aux embruns et les marais salés, les panneaux solaires deviennent sensibles à la rouille en raison du sel. Un nettoyage tous les trois mois est requis afin de réduire la tendance à la corrosion. Le nettoyage ne doit pas être effectué l’après-midi, lorsque le soleil est intense. Il convient de procéder au nettoyage des panneaux solaires tôt le matin, lorsque l’ensoleillement est moins fort, ce qui réduit également le risque de fissuration du verre. Les panneaux solaires sont particulièrement sensibles à une contamination accrue due aux gaz d’échappement des véhicules automobiles. Dans les zones urbaines, un entretien plus fréquent est nécessaire : un nettoyage toutes les deux semaines constitue un bon régime pour limiter l’accumulation de suie noire sur les panneaux solaires. Les panneaux solaires sont plus sensibles aux agressions environnementales que d’autres formes de technologies. La poussière accumulée sur les panneaux solaires entraîne une baisse de rendement et une élévation des températures. L’ensemble des technologies affectées négativement comprend Luzzaro ainsi que les panneaux solaires.
Le printemps rend la poussière particulièrement inefficace.
L’été provoque une élévation de la température des panneaux solaires.
Le sable désertique entraîne une augmentation de la température et de l’abrasivité du verre.
N’utilisez que des savons au pH neutre pour nettoyer les panneaux solaires. Le nettoyage doit être programmé lorsque le rendement des panneaux solaires est inférieur à 5 % pendant une période prolongée. Ce nettoyage doit être effectué en parallèle avec la taille des arbres. Cela est essentiel durant les mois d’hiver, lorsque le soleil est plus bas sur l’horizon.
Défense prioritaire des composants fondamentaux
Les composants essentiels des systèmes d’éclairage public solaire sont affectés négativement par l’exposition aux facteurs environnementaux tels que l’humidité, la poussière, le sel et les variations de température. Ces facteurs accélèrent l’usure des systèmes, en particulier des lampes LED, des régulateurs de charge, des capteurs et des câblages. Il est indispensable de protéger ces systèmes en prévenant les problèmes avant qu’ils ne surviennent, afin de préserver des performances optimales et de réduire les coûts sur l’ensemble du cycle de vie.
Procédures d'inspection des LED, des régulateurs de charge, des capteurs et du câblage des systèmes d'éclairage public solaire
Chaque mois, une inspection visuelle et fonctionnelle doit être effectuée afin de relever les éléments suivants :
Une inspection visuelle de la lentille LED afin de détecter toute fissure, condensation ou infestation d'insectes.
L'intégrité de l'isolation du câblage aux boîtes de jonction et aux points de terminaison.
La réactivité des capteurs de mouvement et de lumière ambiante.
Le régulateur de charge doit être vérifié pour s'assurer qu'il se trouve dans les positions normales d'indication : charge, flottaison et régulation de la charge.
Documenter tout problème dès son apparition. Cela inclut notamment des décolorations inhabituelles sur le circuit imprimé (PCB), des connexions desserrées et des réponses anormales des capteurs. Les problèmes mineurs doivent être corrigés avant qu'ils ne s'aggravent et n'affectent le fonctionnement de l'ensemble du système.
Bonnes pratiques en matière d'étanchéité à l'eau et de résistance à la corrosion dans les environnements humides et côtiers
L'air salin présent dans les zones côtières accélère la corrosion des contacts métalliques, qui pénètre ceux-ci à un rythme cinq fois supérieur à celui de la corrosion observée à l’intérieur des terres. Certaines stratégies permettant de maîtriser ce phénomène comprennent :
L’application d’un revêtement protecteur (conformal coating) sur les cartes de circuits imprimés nues afin de repousser l’humidité.
L’utilisation de boulons et autres éléments de fixation en acier inoxydable, ainsi que d’enceintes de classe IP68, est recommandée pour tous les composants électriques.
L’installation d’anodes sacrificielles sur les mâts structurels afin de contrôler d’autres formes de corrosion électrochimique.
L’utilisation de câblage maritime, doté d’une isolation en silicone ou en polyéthylène réticulé (XLPE), est fortement recommandée.
Dans les zones intérieures où l’humidité est élevée, il est fortement recommandé d’aménager des espaces ventilés équipés d’une membrane hydrophobe permettant à l’humidité de rester sous forme de vapeur dans l’air.
Mettre en œuvre une surveillance intelligente et une maintenance fondée sur les données afin d’éviter les défaillances imprévues.
La surveillance intelligente fait passer le paradigme de la maintenance réactive à une maintenance « intelligente » et proactive. Lors de l’entretien des lampadaires solaires, au lieu d’attendre une panne, les équipes d’entretien peuvent recourir à la surveillance intelligente, qui constitue une forme de maintenance proactive. Chaque unité intelligente est équipée d’un ensemble de capteurs intelligents surveillant de nombreuses variables, notamment l’état de la batterie, la production d’énergie, la dégradation des LED ainsi que d’autres paramètres susceptibles d’affecter négativement les performances des lampadaires solaires, y compris les facteurs externes. Chacun des lampadaires solaires intègre un logiciel d’analyse de données capable d’analyser ces données et de détecter des anomalies qui pourraient autrement passer inaperçues. Par exemple, ce logiciel d’analyse de données peut surveiller les performances et la stabilité des tensions de la batterie, ce qui peut indiquer une défaillance imminente de la batterie. Le logiciel d’analyse de données peut également identifier une augmentation de la production d’énergie en journée, ce qui peut signifier la présence d’un obstacle limitant l’exposition du panneau solaire au rayonnement solaire. Selon la revue de recherche Sustainable Facilities Journal (2023), les villes peuvent réaliser des économies de 25 % sur les coûts d’entretien tout en prolongeant la durée de vie des lampadaires solaires lorsqu’elles passent d’un entretien à intervalles fixes à une maintenance réactive. En outre, les villes ont également démontré des économies sur les coûts de réparation d’entretien effectués en dehors des horaires de travail habituels (c’est-à-dire en soirée, le week-end, etc.) lorsque les lampadaires sont mis en service.
FAQ
Pourquoi la gestion de la batterie est-elle importante pour les lampadaires solaires ?
Une gestion efficace de la batterie est essentielle afin d’optimiser la durée de vie des batteries des lampadaires solaires et d’éviter toute défaillance de la batterie (c’est-à-dire une perte totale de fonctionnalité du lampadaire solaire).
À quelle fréquence les panneaux solaires doivent-ils être nettoyés pour un rendement optimal ?
La fréquence de nettoyage des panneaux solaires dépend de l’environnement local. Dans les régions sèches, les panneaux doivent être nettoyés chaque mois pour un rendement optimal, tandis que dans les régions côtières, le nettoyage doit être effectué tous les trois mois.
Quelles conditions environnementales réduisent la durée de vie des lampadaires solaires ?
La durée de vie des lampadaires solaires est réduite par les variations de température, l’humidité, la poussière et les embruns salins. Ces conditions environnementales affectent la durée de vie des lampadaires solaires en endommageant les LED et les câblages.
Quel est l’avantage de la surveillance intelligente pour la maintenance des lampadaires solaires ?
Grâce à une surveillance intelligente, la maintenance peut être effectuée uniquement lorsque cela est nécessaire afin de maintenir les lampadaires solaires dans un état de fonctionnement optimal, ce qui réduit les coûts de maintenance et prolonge la durée de vie des lampadaires.