EN
A napelemes utcai lámpák útosztályozásának és megvilágítási szabványainak elemzése
A megvilágítási szabványok útosztályonként a CIE és az IES előírásai szerint: lakóterületi, gyűjtő, főút, autópálya
Az út osztályozása határozza meg a napelemes utcai lámpák hatékony és biztonságos működéséhez szükséges minimális fényerősség-szinteket. A nemzetközileg elfogadott CIE S 017 és IES RP-8 szabványok szerint:
Lakóutcák esetében a megvilágítási igény 5–10 lux között van, ami elegendő a gyalogosok számára nyújtott láthatóság biztosításához anélkül, hogy vakító hatást vagy fényszennyezést okozna.
Gyűjtőutak – amelyek mérsékelt forgalmi intenzitással és mérsékelt sebességgel rendelkeznek – 10–15 lux megvilágítási szintet igényelnek.
Főutak esetében, ahol a járművek sebessége és sűrűsége is magas, a megvilágítási szintnek 20 lux vagy annál többnek kell lennie, és ezt az egyenletességet szigorúan ellenőrizni kell.
Autópályák esetében 15–30 lux megvilágítási szint szükséges, ahol különösen fontos a hosszirányú egyenletesség, hogy a vezetők időben reagálhassanak magas sebesség mellett.
Bármilyen torzítás az útkategóriák meghatározásában a következőket eredményezheti: 1) alulvilágítás, amely éjszakai balesetek 40%-os növekedéséhez kapcsolódik, vagy 2) túlvilágítás, amely a termelt energia 35%-át pazarolja el (Lighting Research Center, 2024). A tervezés megkezdése előtt mindig használjon megbízható térinformatikai leképezési eszközöket annak ellenőrzésére, hogy melyek az adott ország vagy régió hivatalos szabványai.
Az egyenletességi arányok (U1/U2) jelentősége és összetettsége off-grid napelemes alkalmazásokban
Az egyenletességi arányok—U1 (minimum/átlag lux) és U2 (minimum/maximum lux)—betartása szükséges a látási biztonság érdekében az off-grid napelemes utcai világításnál. A célszintek: U1 ≥ 0,4 és U2 ≥ 0,7. Bármely ezen értékek alatti arány veszélyes „zebracsík”-hatást eredményez, amely viszont látási szempontból biztonságtalanná teszi az utat, növeli a zuhanás kockázatát, és 55%-kal növeli a balesetek gyakoriságát alacsony sebességű utakon (Solar Energy Journal, 2023).
Az egyenletességi arányok hiányának több oka is lehet:
- A villanyoszlop magassága nem megfelelően van illesztve az út szélességéhez (pl. 6 m magas oszlopok 10 m széles úton)
- Inkonzisztens távolságok, amelyek megszegik a 3–4 × oszlopmagasság szabályt,
- A reflektoroptika figyelmen kívül hagyása, amely befolyásolja a fényfolt terjedését és a vágási határt.
A beszerzés előtt a fotometriai szimuláció az egyetlen lehetséges módszer arra, hogy elkerüljük a túlméretezett megoldásokat anélkül, hogy kompromisszumot kötnénk a lefedettség tekintetében az egyenletesség értékelése érdekében.
Fénytechnikai elrendezési számítások végzése a napenergiás utcai lámpák távolságának és darabszámának értékeléséhez
A tartóoszlop magassága – a távolság – az út szélessége háromszög: optimális lefedettség elérése átfedés vagy rés hézaga nélkül.
A napenergiás utcai lámpák hatékony elrendezése a rögzítési magasság, az oszloptávolság és az út szélessége három változójának kiegyensúlyozását igényli. A szakmai gyakorlat szerint az oszloptávolságnak 3–4-szeresének kell lennie a rögzítési magasságnak. Ez azt jelenti, hogy 10 méteres oszlopokat 30–40 méteres távolságra kell elhelyezni. Szűk utakon (10 méternél keskenyebbek) általában egyoldali elrendezést alkalmaznak. Szélesebb utaknál az oszlopokat lépcsőzetesen vagy az út másik oldalára kell elhelyezni, hogy megszüntessék a központi sötét területet. Az út ívei és kereszteződései további helyzetkorrekciókat igényelnek, különösen akkor, ha az oldalsó látótávolságok befolyásolják gyalogosok és bekanyarodó járművek láthatóságát.
Legfontosabb, hogy a világítótestek fényképzési szélessége illeszkedjen a távolságokhoz: hosszabb fesztávok és nagyobb távolságok esetén keskeny fényképzést kell alkalmazni, míg szűkebb és közelebbi elrendezésnél széles fényképzést kell használni az átfedés megelőzésére. Általában a fotometriai tesztelés – és nem a tapasztalati szabályok alapján végzett számítás – igazolja, hogy U1 ≥ 0,4 és U2 ≥ 0,7.
Napelemes utcai lámpák mennyiségének lépésről lépésre történő kiszámítása: a célvilágítási erősség (lux) alapján a teljes lumenértékig, majd a szükséges egységek számáig
A napelemes utcai lámpák célzott számának meghatározásának első lépése a világítási erősség alapján történő találgatás helyett a logikai folyamat folytonosságával kezdődik. A folyamat a következő lépésekből áll
Ezután figyelembe kell venni a gyakorlati veszteségeket: a teljes lumenérték kiszámításakor meghatározzuk egy lámpatest kimeneti fényteljesítményét, és alkalmazzunk egy karbantartási tényezőt (0,7–0,8), amely figyelembe veszi a fényteljesítmény-csökkenést, a port és az optikai szennyeződést.
Példa: 8000 lumenes világítótest és 0,75 karbantartási tényező mellett → 60 000 ÷ (8000 × 0,75) = 10 darab.
A távolság geometriai és fénytechnikai szempontból is ellenőrzött: Győződjön meg arról, hogy a kiszámított távolság megfelel a 3–4× magassági szabálynak, és fényeloszlás-szimulációval is igazolt (figyelembe véve a kibocsátott fény egyensúlyát). Ez a kétszintű ellenőrzés elkerüli mind az elégtelen megvilágítást, mind a felesleges berendezési költségek növelését, valamint a célzott megvilágításnál 50%-nál kisebb fényerő-csökkenést.
A napenergiás utcai lámpák rendszerének megvalósíthatóságának igazolása energiaegyenleg-elemzés segítségével.
Napi energia-háztartás: LED-fogyasztás, működési idő, akkumulátor hasznos kapacitása és napelemes újratöltési tartalék
A napenergiás utcai lámpák rendszere a napi energiaegyenleg alapján integrálódik, nem csupán a csúcsteljesítmény alapján. Először meghatározzuk a rendszer éjszakai energiafogyasztását:
LED-fogyasztás (Wh) = világítótest teljesítménye × működési idő (pl. 60 W × 10 h = 600 Wh).
Ezenkívül figyelembe kell venni a hasznosítható akkumulátorkapacitást, amely a lítium-ion akkumulátorok eredménye, és a kisütési mélység korlátozásai miatt, valamint az energiaátalakítási veszteségek miatt a teljes akkumulátorkapacitás 80–90%-át biztosítja. Így egy 1000 Wh kapacitású akkumulátor átlagosan kb. 850 Wh-t szolgáltat.
Ezen felül a napelemes rendszer méretét úgy kell megválasztani, hogy 25%-os újratöltési tartalékot biztosítson, amely nemcsak a napi fogyasztást fedezi, hanem lehetővé teszi a működést 2–3 egymást követő borult napon is. Ezért a napi cél az összes terhelés 1,25-szörösének előállítása, például: 600 Wh × 1,25 = legalább 750 Wh napi napelemes energiatermelés.
Azok a rendszerek, amelyek nem felelnek meg ennek a háromrészes ellenőrzésnek, ismétlődő kiesések vagy gyorsult akkumulátor-hibák kockázatának vannak kitéve. A napelemes panelek méretezését mindig a helyszínre jellemző napfény-besugárzási adatokhoz kell igazítani – ne pedig általános átlagértékekhez.
GYIK: Gyakori kérdések a napelemes utcai lámpákkal kapcsolatban
Különböző típusú utakhoz különböző világítási szabványok tartoznak. Melyek ezek?
Az utak megvilágítására vonatkozó szabványok a következők: lakóövezeti utak (5–10 lux), gyűjtőutak (10–15 lux), főutak (≥20 lux) és autópályák (15–30 lux).
Miért fontos a megvilágítási egyenletességi arány a napenergiás utcak világítóoszlopok telepítésekor?
Igen. Az egyenletességi arány a megadott helyen mért átlagos megvilágítási erősség és a minimális megvilágítási erősség arányát jelenti. A napenergiás utcak világítóoszlopok esetében ajánlott az U1 (min/átlag) arány legalább 0,4-es, valamint az U2 (min/max) arány legalább 0,7-es értéke, hogy elkerüljük a hirtelen megvilágításváltozásokat („zebracsíkozást”), amelyek veszélyeztethetik a közlekedésbiztonságot.
Hogyan határozzuk meg a telepítendő napenergiás utcak világítóoszlopok számát?
Miután meghatároztuk a célmegvilágítási erősséget, kiszámíthatjuk a teljes lumenmennyiséget, amely szükséges az út felületének megvilágításához. Ezt követően figyelembe vehetjük a valós idejű veszteségeket és a fénytechnikai távolságszabályokat annak meghatározásához, hogy pontosan hány darab világítóoszlopra van szükség.
Hogyan határozzuk meg a megfelelő méretű napelem- és akkumulátorrendszer méretét?
Először határozza meg a napi energiafogyasztást. Másodszor válasszon egy olyan akkumulátort, amelynek hasznos kapacitása 80–90%, és tervezze meg a napelemes rendszert úgy, hogy legalább 25%-os újratöltési tartalék biztosítva legyen a rossz időjárási körülmények kezelésére.