EN
Optimalizuokite saulės baterijų padėtį ir pasvirimą maksimaliam saulės energijos gamybos efektyvumui
Pasvirimas = platumos laipsnis + saulės pozicija pagal sezoną
Teisingas saulės baterijų padėties nustatymas LED saulės gatvės šviestuvų veikimui yra itin svarbus. Dažniausiai saulės baterijos montuojamos tam tikru kampu, kuris atitinka jų įrengimo vietos ilgumą. Kitaip tariant, baterijos turėtų būti nustatytos taip, kad būtų statmenos saulės pozicijai per vidurį vasaros mėnesių. Jei imtume vietovę, esančią 35 laipsnių šiaurės platumoje, baterijos, nustatytos 35 laipsnių kampu nuo horizonto, duotų gerus rezultatus, tačiau dar geresnių rezultatų galima pasiekti keičiant baterijų kampą pagal metų laiką. Žiemą baterijų kampą rekomenduojama padidinti 10–15 laipsnių (artėjant prie vertikalios padėties), kad jos galėtų sugauti didesnę saulės energijos dalį, kai saulė yra žemai horizonte. Vasarą – priešingai: baterijų kampą reikėtų sumažinti, kad išvengtume perkaitymo ir sumažintume saulės energijos sugavimą, taip pat siekiant išvengti perkaitymo. Kampą sumažinti tuo pačiu dydžiu (10–15 laipsnių) nuo vertikalios padėties vadinama „vasaros nustatymu“. Tyrimai rodo, kad tokių sezoninių kampo korekcijų dėka galima išvengti saulės baterijų netinkamo orientavimo sukeltų energijos sugavimo nuostolių (iki 20 %). Akumuliatorių sistemose kaupiama energija būtų patikima visus metus – tiek vasarą, tiek žiemą.
Dinaminė pasvirimo kampo optimizacija: atvejo tyrimas Radžastane
Dinaminė saulės baterijų pasvirimo kampo optimizacija buvo išbandyta lauko tyrimu Radžastane. Ankstesni lauko tyrimai parodė, kad net su sezoniniais pasvirimo kampo reguliavimais nejudantys skydeliai, įrengti 27 laipsnių kampu, gamina mažiau energijos (apytiksliai po 4,2 kWh kasdien) nei reguliuojami skydeliai. Šiame bandyme buvo pridėti pasvirimo kampo reguliavimo varikliai su nustatytais sezoniniais padėčių reikšmėmis (žiemos pasvirimo kampas – 42 laipsniai, vasaros pasvirimo kampas – 12 laipsnių). Rezultatas buvo iki 5,8 kWh padidėjusi energijos gamyba. Dėl to šioje srityje esančios namų ūkių gyventojai gavo papildomai 2,5 valandos vakarinio apšvietimo, kuris anksčiau buvo priklausomas nuo neatsinaujinančios elektros energijos šaltinio. Sistema grąžino savo 220 JAV dolerių kainą (vienam saulės elementui) per mažiau nei 14 mėnesių dėl sumažėjusios priklausomybės nuo pagrindinės elektros tinklo. Kaip ir buvo numatyta, reguliuojami skydeliai parodė aukštą investicijų grąžą dėl sezoninių saulės padėties pokyčių.
Švinuotų akumuliatorių krūtimo netinkamumas esant temperatūrai žemesnei nei 0 °C
Švino rūgštinės akumuliatoriai vis dar yra paplitę pigiuose saulės apšvietimo sistemose, tačiau jų našumas labai sumažėja esant neigiamoms temperatūroms. Kai temperatūra pasiekia 0 °C, šie akumuliatoriai išduoda tik 70–80 procentų energijos, kurią jie turėtų tiekti. Net ir esant –10 °C išduodama energija dažnai būna mažesnė nei pusė numatyto kiekio. Tai vyksta dėl elektrolito klampumo, kuris trukdo jonų judėjimui. Dėl to akumuliatorius nesikrauna pilnai, o sulfato kristalų susidarymas ant akumuliatoriaus plokštelių greitėja. Todėl saulės energija veikiamos gatvės lempos žiemą nebeveikia. Tai ne tik kelia pavojų vairuotojų saugai, sukurdamos tamsias gatves, bet taip pat rimtai pavojinga pėstiesiems.
LiFePO₄ privalumai: veikimas –20 °C temperatūroje ir 95 % kuloninė naudingumo koeficientas
Kadangi šalti orai kelia daugelio sistemų problemas, LiFePO₄ technologija yra tikras gyvybės kvapas. Olivino kristalai leidžia jiems veikti saugiai ir efektyviai net žemesnėse nei šaldymo temperatūroje sąlygomis. Net –20 °C temperatūroje jie pasiekia 95 % naudingumo koeficientą. Tai labai svarbus veiksnys šaltomis ir debesuotomis žiemos dienomis, kai svarbūs tiek energijos įvedimas, tiek išvedimas. Švino-rūgštinėms baterijoms tinkamų veikimo sąlygų diapazonas yra labai ribotas, o baterijos greitai pasiekia mažosios įtampos atjungimo ribą, visiškai išsikraunant bateriją ir laikui bėgant prarandant bendrą talpą. Žiemos dienomis net giliai išsikrovusios baterijos atsigavimas yra žymiai geresnis lyginant su švino-rūgštinėmis baterijomis. LiFePO₄ baterijos lengvai atsigenda po iškrovimo ir įkrovimo ciklo ir tarnauja bent šešis kartus ilgiau nei švino-rūgštinės baterijos. Miestai nustato, kad pereinant prie šios baterijų technologijos dideliu mastu diegiant saulės energijos gavimo gatvės apšvietimą, bendra saulės apšvietimo strategijos patikimumas ir veikimasis šaltuoju metų laiku gerėja žymiai labiau lyginant su kitomis baterijų chemijomis.
Padidinkite mažos šviesos sąlygomis gaunamos energijos kiekį naudodami MPPT protinguosius įkrovos valdiklius
PWM prieš MPPT: 25–35 % įkrovos naudingumo padidėjimas sutemose, aušroje ir debesuotoje orų sąlygose
MPPT (maksimalaus galios taško sekimo) įkrovos valdikliai visais požiūriais pranašesni už paprastus PWM (impulsinio dažnio moduliavimo) valdiklius, įskaitant ankstyvą rytą, vėlyvą vakarą ir debesuotą orą, kai LED saulės gatvės lempos reikalauja papildomos energijos. Tuo tarpu PWM valdikliai riboja įkrovos įtampą ir srovę, MPPT valdikliai pritaiko įkrovos įtampą ir srovę, kad maksimaliai padidintų saulės energijos įsisavinimą nepriklausomai nuo keičiamos debesuotumo sąlygos. MPPT įkrovos valdiklio įkrovos efektyvumas debesuotomis, dalinai užtemdytomis arba išsisklaidžiusia šviesa sąlygomis gali būti 25–35 % didesnis nei PWM. Dėl to baterijų tarnavimo laikas pratęsiamas, o šviesos dega ilgiau. Autonomiškose sistemose MPPT sistemos mažos šviesos sąlygomis surenka 15–30 % daugiau energijos nei PWM. Tai paaiškina MPPT valdiklių pasirinkimą autonomiškose šviesos sistemose.
Kuriami hibridiniai įkrovos metodai, užtikrinantys patikimumą visus metus
Saulės energija + mikro vėjo jėgainė arba tinklo pagalba: veikimo laiko patvirtinimas – 99,2 % realiame naudojime
Naudojant (saulės energiją + mikro vėjo jėgainę) arba (saulės energiją + protingąjį tinklą), priklausomybė nuo orų sąlygų rizikos pašalinama. Mikro vėjo jėgainės tiekia energiją vėjuotomis naktimis, debesuotomis dienomis ar net savaitėmis. Protingasis tinklas paima energiją tik tada, kai baterijos įkrova yra 20 % arba mažesnė, taip minimaliai išnaudodamas pagrindinį tinklą. Šias technologijas sėkmingai naudoja Šiaurės Europos miestai. Vidutinis įjungimo/išjungimo ciklų rodiklis yra 99,2 %, o žiemą (kai naudojama saulės energija) šis rodiklis sumažėja 12 procentinių punktų. Palyginti su (saulės energijos + mikro vėjo jėgainių) sistema, miestų administracijos pastebi 30 % mažesnį gedimų taisymo skaičių. Tikriausiai todėl savivaldybės šias sistemas diegia pagrindinėse automobilių kelių juostose, pėsčiųjų takuose ir autobusų juostose.
D.U.K.
Koks yra geriausias saulės baterijų montavimo kampas, priklausomai nuo platumos?
Geriausias montavimo kampas yra maždaug toks pat kaip montavimo vietos platumos reikšmė. Pavyzdžiui, žiemą saulės baterijų nuolydį galima reguliuoti vertikaliai, kad būtų gauta daugiau energijos.
Kodėl kai kurie mieliau naudoja LiFePO₄ akumuliatorius nepalankiose klimato sąlygose?
Nepalankiose aplinkos sąlygose LiFePO₄ akumuliatoriai puikiai veikia esant –20 °C temperatūrai. Be to, jų naudingumo koeficientas siekia apytiksliai 95 %. Tuo tarpu švino-rūgštiniai akumuliatoriai visiškai praranda veiksmingumą ir nebegali veikti esant 0 °C temperatūrai.
Kaip MPPT technologija pagerina saulės energijos įkrovimą?
MPPT technologija gali optimizuoti saulės baterijų įkrovimo procesą dėl galimybės keisti įvairius parametrus ir palaikyti įkrovimo bei iškrovimo procesus maksimalia įmanoma naudingumo koeficientu. Pavyzdžiui, nepalankiomis apšvietimo sąlygomis pasiekiamas 25–35 % efektyvumas lyginant su PWM valdikliais.
Kokie yra hibridinių įkrovimo sistemų privalumai?
Saulės energijos ir mikro vėjo įkrovimo sistemų integracija padaro gatvių šviestuvų veikimą patikimą, nes hibridinės sistemos gali užtikrinti 99,2 % veikimo laiko nepalankiomis klimato sąlygomis.