Kuris saulės energijos gatvės žibintas tinka kalnų regiono kelių apšvietimui?

Saulės energijos gatvės žibintų parinkimas kalnų keliams: patikimas apšvietimas nuošalioms vietovėms

Elektros tinklu prijungtų šviestuvų įrengimas kalnų keliuose yra neįmanomai brangu – lankstymas per uolą, virš slėnių ištemptos viršutinės linijos ir transformatorių priežiūra neprieinamose vietose padidina sąnaudas daugiau, nei dauguma miestų ir kaimo elektrifikavimo biudžetų gali leisti. A saulės energijos gatvės šviestuvas visiškai pašalina priklausomybę nuo elektros tinklo, tačiau kalnų aplinka kelia iššūkių, kurių lygumų vietose įrengiamos sistemos niekada nesiduria: stačios saulės kryptys, sparčios temperatūros svyravimai, sniego apkrova ir ribotas prieigos prie techninės priežiūros galimybės. Teisingos sistemos konfigūracijos pasirinkimas šiomis sąlygomis lemia, ar šviestuvai veiks patikimai, ar per du žiemus taps neveikiančiais turtu.

Konkrečios reljefo sąlygos nulemtos projektavimo reikalavimai

Saulės baterijų orientacija ir pasvirimas

Kalnų keliai retai eina rytų–vakarų kryptimi per kalnų viršūnes, kur saulės baterijos gauna optimalų apšvietimą. Šiaurės kryptimi vingiuojantys kelio ruožai žiemą gali gauti tik 2–3 valandas naudingos saulės spinduliuotės. Baterijų pasvirimo kampas turi būti pritaikytas nuo standartinės formulės, kad būtų kompensuotas šlaito krypties poveikis.

Šiaurės pusėje esančiuose šlaituose Šiaurės pusrutulyje saulės baterijoms gali prireikti ištemptų laikiklių virš kelio pjūvio, kad būtų užtikrintas pietų krypties apšvietimas, arba didesnio pasvirimo kampo, kad būtų surinkta nuo sniego atspindėta saulės spinduliuotė. Kiekvienam įrengimo taškui reikia atlikti atskirą vertinimą.

Nepalo Himalajuose įgyvendintas kaimo elektros tiekimo projektas, kuriame 12 km ilgio kalnų prieigos kelyje, jungiančiame tris kaimus, buvo įrengti 180 saulės energijos gatvės šviestuvų. Pradinis projektas numatė vienodą 30° saulės baterijų modulių pasvirimą, tačiau šviestuvai šiaurės kryptimi esančiose kelio dalyse nebegalėjo išlaikyti pakrovimo gruodžio ir sausio mėnesiais. Projektinė komanda, bendradarbiaudama su „Haisiou Lighting“, 40 paveiktų vienetų montavimo laikiklius pakeitė taip, kad padidintų modulių pasvirimą iki 50°, o ten, kur kalno nuolydis užbloškė tiesioginę saulės šviesą, saulės baterijų modulius perkėlė į pratęstus rankenas. Šie pakeitimai atkūrė visos sistemos veikimą visą naktį.

Temperatūros kraštutinumai ir akumuliatorių veikimas

Kalnų aplinkos cikliškai kinta temperatūra, dėl ko baterijų chemija patiria įtampą. LiFePO4 baterijos, nors ir pranašesnės už švino-rūgštinės baterijos ciklinio tarnavimo laiku, žemesnėje nei 0 °C temperatūroje turi sumažėjusią krūvio priėmimo gebą. Lithio baterijos krūvinimas esant ląstelės temperatūrai žemesnei nei šaldymo taškas sukelia litio nuosėdų susidarymą ant anodo – tai nuolatinis talpos praradimas, kuris kaupiasi kiekviename šaltyje vykstančiame krūvinimo cikle.

Sprendimas – baterijų valdymo sistema su žemų temperatūrų krūvinimo išjungimu ir integruotu savaiminiu šildymu. Kai BMS aptinka, kad ląstelės temperatūra yra žemesnė nei 0 °C, ji nukreipia krūvinimo srovę į šildymo elementą, kol baterijų paketas pasiekia 5 °C. Tai sunaudoja apytiksliai 5–10 % kasdienio krūvinimo energijos – tai verta, kad būtų išvengta nuolatinio talpos praradimo.

Statinė apkrova dėl sniego ir ledo

Kalnuose montuojamos sistemos turėtų būti įrengtos ant stulpų, kurie atitinka 120 km/val vėjo ir vietinės statybos taisyklėse nustatytos sniego apkrovos reikalavimus. Plokštės rėmas turi gebėti išlaikyti papildomą statinę apkrovą, o hidrofobinis dangtelis skatina sniegą ir ledą slysti nuo paviršiaus.

Stulpo aukštis ir šviesos skleidimas

Kalnų keliai su kintamu nuolydžiu sukuria netipinę apšvietimo geometriją. Stulpas, įrengtas posūkio išorėje, gali palikti vidinę juostą šešėlyje, jei montavimo aukštis ir spindulio kampas nesuderinti. Platesni spindulių kampai – 140° ar daugiau – kartu su montavimo aukščiais, proporcingais kelio pločiui, užtikrina vienodą apšviestumą abiejose juostose. Standartiniai 6–8 m stulpai tinka dviejų juostų kalnų keliams iki 7 m pločio; platesnėms vietoms reikia 9 m stulpų ar papildomų šviestuvų.

Kalnų kelių taikymui nurodykite monokristalinius saulės elementus su atskirai vertinamais pasvirimo kampais, LiFePO4 akumuliatorius su žemų temperatūrų krūvinės apsaugos funkcija, MPPT valdiklius ir stulpus, turinčius leidimą veikti sniego ir ledų apkrovomis. „Haisiou Lighting“ siūlo saulės energijos galingus gatvių šviestuvus su šiomis savybėmis viską viename ir atskirų komponentų konfiguracijose, tinkamas nuošalioms vietovėms.

Dažniausiai užduodami klausimai

Ar saulės energijos galingi gatvių šviestuvai veikia uždengtuose kalnų keliuose?

Dalinis šešėlis smarkiai sumažina išvestį. Kiekvieną įrengimo vietą reikia atskirai įvertinti pagal tiesioginės saulės šviesos valandas. Labai uždengtose vietose apsvarstykite saulės baterijų modulių montavimą ištemptose rankenose virš kelio pjūvio, saulės baterijų modulių perkėlimą į artimiausią saulėtą atvirą plotą su kabeliu, vedančiu į šviestuvą, arba naudoti skaidytąsias šviestuvų sistemas, kai saulės baterijų modulis ir šviestuvas yra fiziškai atskirti.

Kaip aukštis virš jūros lygio veikia saulės baterijų veikimą?

Aukštesniame aukštyje saulės spinduliavimas yra didesnis dėl plonesnio atmosferos sluoksnio – maždaug 5–8 % daugiau už kiekvienus 1000 m aukščio padidėjimo. Tačiau žemesnė aplinkos temperatūra aukštyje taip pat padidina saulės baterijų modulių įtampą, todėl šaltyje ir saulėtoje dienoje bendra įtampa gali viršyti įkrovos reguliatoriaus maksimalią įėjimo įtampą. Patikrinkite, ar įkrovos reguliatoriaus įtampų diapazonas atsižvelgia į šaltos temperatūros sąlygomis vykstantį įtampų padidėjimą.

Kokia akumuliatoriaus rūšis geriausiai tinka šaltoms kalnų sąlygoms?

LiFePO4 akumuliatoriai su integruota žemos temperatūros įkrovimo apsauga ir savaiminio šildymo funkcija. Standartiniai litio akumuliatoriai neturėtų būti įkraunami žemesnėje nei 0 °C temperatūroje. Švino-rūgštiniai akumuliatoriai geriau toleruoja šaltą įkrovimą, tačiau jų ciklų trukmė trumpesnė ir energijos tankis mažesnis, todėl reikia didesnių ir sunkesnių akumuliatorių dėžių, kurios sudėtingina kalnuose montavimo logistiką.

Kaip turėtų būti nustatytas saulės baterijų kampas kalnų keliuose?

Panelei nustatyti rekomenduojamas pasvirimo kampas lygus vietovės platumai plius 10–15° žiemai optimizuoti kalnuose, kur žiemą dienos šviesos trukmė yra ribojantis veiksnys. Azimutas turi būti nukreiptas į tikrąjį pietus Šiaurės pusrutulyje, tačiau jį reikia pritaikyti konkrečiai šlaito krypties sąlygoms. Kiekvienam montavimo taške reikia atlikti atskirą vertinimą. „Haisiou Lighting“ saulės gatvės lemputės naudoja reguliuojamus tvirtinimo laikiklius, kad būtų galima prisitaikyti prie įvairių reljefo nuolydžių.

Ar kalnuose montuotoms saulės gatvės lemputėms reikia šalinti sniegą?

Regionuose, kur dažnai krenta daug sniego, saulės baterijų plokštės, sumontuotos stačiau (50° arba daugiau), leidžia didžiąją dalį sniego natūraliai nuslysti. Hidrofobinės plokščių dengiamosios medžiagos pagreitina sniego nušalinimą. Svarbioms įrengimo vietoms reikia nurodyti plokštes su savaiminiu šildymo funkcionalumu, kuris aktyvuojamas BMS sistemos, kai dienos metu aptinkamas sniego kaupimasis dėl sumažėjusio įkrovos srovės.

Koks stulpų aukštis tinka kalnuose esančių kelių apšvietimui?

Standartiniai 6–8 metrų aukščio stulpai tinka iki 7 metrų pločio dviejų juostų keliams. Platesniems keliams, stačioms posūkiams ar sekcijoms, kur stulpai turi būti įrengti atokiau nuo kelio krašto, reikia 9 metrų aukščio stulpų su platesniu šviesos pluoštu. Stulpo aukštis turėtų būti ne mažesnis už kelio plotį, kad abiem juostomis būtų pasiektas vienodas apšviestumas.