EN
Be tinklo veikiančios autonomijos: funkcionalumo ir patikimumo užtikrinimas mažos šviesos sąlygomis nuošaliuose regionuose
Kaip autonomijos dienos skaičius ir akumuliatoriaus talpa padeda išvengti naktinės veiklos sutrikimų
Vietose, kur saulės šviesa būna reta, saulės gatvės žibintai turi būti aprūpinti pakankamu akumuliatoriaus energijos kiekiu, kad veiktų ilgą laiką neturėdami saulės šviesos. Šiam tikslui esminis yra autonomijos dienų sąvoka – tai iš eilės einančių naktų skaičius, kurį saulės žibintas gali veikti nepriimdamas saulės įkrovos. Dauguma sistemų suprojektuotos taip, kad užtikrintų bent 3 autonomijos dienų rezervinę energiją, todėl žibintas lieka įjungtas tiesiogiai 72 valandas nepriimdama saulės įkrovos. Net labiausiai nepalankiausiomis orų sąlygomis pritaikytiems sistemoms numatyta iki 5 autonomijos dienų rezervinė energija. Gatvės žibintai su 1 ar 2 autonomijos dienų rezervinėmis akumuliatorių sistemomis dažniau neišlaiko baterijos įkrovos lietinguoju sezonu. Tai patvirtinta praėjusiais metais paskelbtame Energijos atsparumo ataskaitoje, o priežastis – gilaus ciklo akumuliatorių poreikis per dienos valandas įsisavinti pakankamą įkrovos kiekį. Būtina rasti tinkamo dydžio akumuliatorių. Tai pasiekiamą analizuojant ankstesnių metų saulės šviesos duomenis, kad būtų nustatyta tikėtina šviesos sąnaudos per vieną naktį. Tokiu būdu užtikrinamas žibintų veikimas net ir ilgą laiką trunkančiomis nepalankiomis orų sąlygomis.
Kodėl 30 % saulės elektrinės perteklius ir 7 dienų autonomija nustato standartą nuošalioms vietovėms, pvz., Himalajams.
Ekstremaliomis klimato sąlygomis, tokiomis kaip Himalajai, Arkties tundros, aukštosios dykumų plokščiakalnės ir sritys, kuriose dažnai kyla tropiniai ciklonai, reikia laikytis griežtesnio projektavimo standarto – 7 dienų autonomijos ir 30 % saulės elektrinės (PV) modulių pertekliaus. Šis standartas strategiškai sprendžia tris tarpusavyje susijusius kritinius projektavimo aspektus.
Ilgi mažos šviesos laikotarpiai: virš 3000 m aukščio vidutiniškai 8 kartus per metus būna 5–7 iš eilės debesuotos dienos.
Temperatūros derinimas: PV išvestis sumažėja 18–25 % aplinkos temperatūroje žemiau nulio. Sniego danga: Neapdorotų modulių danga gali sukelti 90–100 % energijos gamybos praradimą, kol moduliai nebus pašalinti rankiniu būdu arba šiluminiu būdu. Kai įranga yra per didelės galios, ji kompensuoja visus tuos nedidelius naudingumo nuostolius, kurie kaupiasi laikui bėgant. Be to, baterijos, kurios gali veikti septynias dienas ar ilgiau, suteikia eksploatacinės lankstumo. Šios strategijos lauko bandymų rezultatai, paskelbti praėjusiais metais „Alpine Energy Journal“, parodė, kad tokios konfiguracijos sistemos gedimų dažnis buvo mažesnis nei 5 %. Tai žymiai geriau nei 35 % gedimų dažnis, būdingas tris dienas veikiančioms sistemoms. Tai visai ne egzotiška konfigūracija. Ji tampa standartine metodologija visose situacijose, kai įprastinės elektros tinklo prieigos ar nutolusių technikų išsiuntimo sąnaudos tampa per didelės.
Patikima konstrukcija: oro sąlygoms atsparus apsauginis dangos sluoksnis ir lauko sąlygomis patikima saulės gatvės šviestuvų tvirtumas
IP66+ korpusai ir šiluminis hermetiškumas: būtini monsūnų, dulkių ir šalčio/šilumos ciklų sąlygomis
Patikimumas, ypač nepalankiomis orų sąlygomis, prasideda nuo fizinės atsparumo iššūkių ir naudojamų statybinių medžiagų. Rimtose situacijose įsigyti IP66 klasės korpusą jau nebeapsiriboja pageidautina praktika. Tokio tipo korpusai yra nepralaidūs vandeniui net esant lietui, kurio kritulių kiekis viršija 100 mm per valandą, taip pat apsaugo nuo smulkių dulkių patekimo dėl sandarios uždarymo. Be to, šiluminis hermetiškumas taip pat yra svarbus korpuso požymis. Tai reiškia, kad dėl kondensato neatsiras korozija, o dėl šalčio/šilumos ciklų neatsiras mikrotrūkinėjimų. Matėme temperatūros svyravimus iki 30 °C ar daugiau ir kasdien stebėjome įprastų apsauginių konstrukcijų gedimus. Skaičiai tai patvirtina. Esant dideliam drėgnumui, aukštai virš jūros lygio arba druskingame ore, neužtikrinti komponentai sugenda 47 % dažniau. Tai kelia klausimą: ką mes darome, kad apsaugotume komponentus, esančius korpuso kitame pusėje?
- Smūgiams atsparūs polikarbonatiniai stiklai, suprojektuoti išlaikyti ledynų kritimą ir vėjo nešamas šiukšles
- Jūrinės kokybės nerūdijančiojo plieno varžtai ir veržlės, suprojektuoti atlaikyti druskos koroziją ir galvaninį susidėvėjimą
- Elektronika apsaugota pramoninės kokybės užpildomaisiais jungiamaisiais medžiagomis, kad būtų išvengta drėgmės sukeltų trumpųjų jungčių
Aukščiau aprašyta integruota tvirtumo strategija pašalina būtinybę atlikti neplanuotus techninės priežiūros vizitus, todėl bendros viso gyvavimo ciklo eksploatacijos sąnaudos sumažėja 34 % lyginant su kitais sprendimais, kurie nebuvo suprojektuoti šiai paskirčiai, ypač vietose, kurios sunkiai pasiekiamos.
Nuotolinio saulės energijos gatvės lemputės akumuliatoriaus cheminė sudėtis
Ciklų skaičius, temperatūrinė atsparumas, tikroji grąža drėgnoje ir žemiau nulio temperatūros aplinkoje: LiFePO4 prieš šviną-rūgštines baterijas
Svarbiausias nuotolinio saulės energijos gatvės lemputės akumuliatorių aspektas – tai jų cheminė sudėtis. Ličio geležies fosfato (LiFePO4) akumuliatoriai, palyginti su įprastomis šviną-rūgštinėmis baterijomis, yra pranašesni beveik visose taikomose aplinkos ir ekonomines sąlygose:
Ciklų trukmė: LiFePO4: 2000–5000 ciklų esant 80 % iškrovimo gylis (DoD), palyginti su švino-rūgštinėmis baterijomis: 300–500 ciklų. Keisti baterijas sunkiai pasiekiamose vietose neįmanoma
Stabilus veikimas esant įvairioms temperatūroms: LiFePO4 baterijos veikia ekstremaliomis sąlygomis, jų darbo temperatūrų diapazonas – nuo –20 °C iki 60 °C (–10 °C temperatūroje talpos išlaikymas yra didesnis nei švino-rūgštinėse baterijose: mažiau nei 50 %). Švino-rūgštinės baterijos praranda veikimą ir talpą žemesnėje nei 0 °C temperatūroje bei praranda veikimą aukštesnėje nei 40 °C temperatūroje
Grąžinamumas (ROI): LiFePO4 baterijos yra ekonomiškai naudingesnės net ir turint didesnes pradines sąnaudas ekstremaliomis sąlygomis (šiurkščiose klimato sąlygomis), nes jos nereikalauja jokios priežiūros, tarnauja 8–10 metų (palyginti su 2–4 metais švino-rūgštinėms baterijoms) ir užtikrina nuolatinį veikimą monsūno metu (šalčio-šilumos ciklų metu)
Veikimo parametrai LiFePO4 Švino-rūgštinės baterijos
Darbo temperatūrų diapazonas –20 °C iki 60 °C 0 °C iki 40 °C (optimalus)
Ciklų trukmė esant 80 % DoD 2000–5000 ciklų 300–500 ciklų
Talpos išlaikymas –10 °C temperatūroje >85 % <50 %
Nuotoliniams įrengimams LiFePO4 akumuliatoriai ne tik geriau veikia, bet ir yra esminiai šviesos tiekimui, tuo pačiu pašalinant brangius ir sudėtingus logistikos procesus, susijusius su akumuliatorių keitimu.
Tiksliai parinkti saulės baterijų dydį autonominiam veikimui žemo saulės šviesos sąlygomis esančiose vietose yra būtina nuo tinklo nepriklausomoms ir nuotolines veiklos sistemoms. Tokių sistemų kūrėjai privalo naudoti tikrus saulės duomenis ir vengti bendrų regiono duomenų. Aukštos kokybės duomenų šaltiniai gali būti NASA POWER duomenys arba oficialios oro tarnybos duomenys. Kai duomenys gaunami, galima palyginti išmatuotą saulės spinduliavimą su reikiamu apkrovos poreikiu (pavyzdžiui, apkrovos poreikis gali būti kelių LED lemputės energijos suvartojimas, viso LED lemputėms veikimo laikas bei įvertinimas valdiklio ir jungiamųjų laidų nuostolių). Dauguma praktikuojančių specialistų mano, kad apkrovos poreikiui apskaičiuojant rekomenduojama pridėti 30 % atsargos. Šis požiūris patvirtintas įvairiose lauko bandymų serijose, vykdytose skirtingose kalnų, alpinistinėse ir snieguotose vietovėse. Papildoma sistemos galia sudaro saugų rezervą realaus pasaulio iššūkiams, tokiems kaip netikėta dulkių nusėdimas ant saulės baterijų, saulės šviesos kampas skirtingais metų laikais, sniegas, dengiantis kai kurias fotovoltinės baterijos elementų grupės ląsteles, bei laikinos debesų uždangos. Šis saulės baterijų atsargos dydis užtikrina, kad akumuliatorius neįsikrautų anksčiau nei numatyta. Regionuose, kur žiemą saulės spinduliavimas yra mažesnis nei 2 kWh/m²/dienoje, o kitais metų laikais – kintantis, tinkamai parinkta saulės baterijų atsargos dydžio schema leidžia sistemoms išvengti gedimų kelias dienas, priešingai nei nuolatinis ilgalaikis veikimas be papildomos energijos tiekimo.
Dažniausiai užduodami klausimai
Ką reiškia autonomija saulės gatvės šviestuvuose?
Autonomija reiškia nuoseklių naktų skaičių, kurio metu saulės gatvės šviestuvas gali veikti be saulės įkrovos. Šviestuvai vis tiek veiks net esant kelias dienas trukmės saulės šviesos stygiui.
Kodėl 7 dienų autonomija ir 30 % saulės baterijų perteklius yra būtini ekstremalioms sąlygoms?
7 dienų autonomija ir 30 % saulės baterijų perteklius užtikrina patikimą veikimą esant visiems ekstremaliems sąlygoms – trumpam šviesos trukmei, temperatūros deratiniam koeficientui bei sniegui. Tai ypač svarbu Himalajų ir Arkties tundros regionuose.
Kokia yra IP66+ korpusų ir šiluminio hermetizavimo reikšmė?
Šios funkcijos užtikrina patikimą veikimą ekstremaliomis sąlygomis, nes jos apsaugo nuo vandens patekimo, dulkių bei kondensato sukeliamos korozijos.
Kaip nutolusios vietovės palankiai veikia LiFePO₄ akumuliatorių naudojimą lyginant su švino-rūgštiniais akumuliatoriais?
LiFePO₄ akumuliatoriai yra žymiai pranašesni ciklų trukme, temperatūros atsparumu ir bendrai žemesne viso gyvavimo ciklo kaina lyginant su švino-rūgštiniais akumuliatoriais. Tai dar labiau teisinga nuošaliuose regionuose.