EN
Kaimo apšvietimo problema
Kaimo kelias, kaimo aikštės ir ūkininkų takai turi bendrą problemą: tinklo plėtros sąnaudos yra per didelės. Naujos naudojimo linijos įrengimas nuošaliame apšvietimo taške gali kainuoti nuo 5 000 iki 15 000 JAV dolerių už vieną kilometrą dėl žemės kasimo, kabelių ir transformatorių modernizavimo. Išorinės saulės lemputės visiškai išvengia šios problemos – kiekvienas įrenginys yra savarankiška energijos gamybos ir kaupimo sistema, kuriai reikia tik montavimo stulpo ir betoninio pamato. Be žemės kasimo, be naudojimo jungties mokesčių, be nuolatinės elektros sąskaitos.
Neprisijungusių prie tinklo apšvietimo ekonomika
Bendrosios sąnaudų palyginimo rezultatai palankiau vertina saulės energiją bet kuriam įrengimui, esančiam daugiau kaip 50 metrų nuo esamo elektros šaltinio, per 10 metų naudojimo laikotarpį. Tinklo prijungtos šviesos įrangos eksploatacijos sąnaudos (elektros energijos mokesčiai) kyla neatsižvelgiant į šviestuvų efektyvumą. Po įrengimo saulės energijos šviestuvai lauke visiškai nesukelia elektros energijos sąnaudų – energija gaminama vietoje dienos metu ir saugoma akumuliatoriuje naktiniam naudojimui.
Rytų Azijoje ir Afrikoje vykdomose kaimų elektros tiekimo programose dokumentuota, kad pakeitus tinklo išplėtimą saulės energijos šviesos įranga kaimų kelių apšvietimui, bendrosios sąnaudos sumažėja 30–50 procentų. Šie taupymai susiję su pašalinamais griovio kasimo darbais, sumažėjusia transformatorių apkrova ir nereikalingais mėnesiniais energijos sąskaitomis. Taip pat palankiai keičiasi techninės priežiūros sąnaudos – tinklo šviestuvams gedimų atveju reikia komunalinės tarnybos specialistų, o saulės energijos šviestuvus lauke gali remontuoti vietos lygio, specialiai pasirengę technikai.
Energinis nepriklausomumas ir patikimumas
Kaimo vietovėse tinklo maitinimas dažnai būna netikslus. Ilgų skirstomųjų linijų dėl įtampų svyravimų LED variklių tarnavimo laikas žymiai sutrumpėja. Per monsūnų sezoną nutrūkstant energijos tiekimui tinklo prijungtos kelių šviesos gali likti neįjungtos kelias dienas. Išorės saulės lempos veikia nepriklausomai nuo tinklo sąlygų ir automatiškai įsijungia vakaro metu, nepaisant naudojamosios elektros tinklo būklės. Šiuolaikiniai šviestuvai įmontuojami su vakaro–ryto šviesos jutikliais, kurie pašalina reikėjimą programuoti laikmatį – tai ypač svarbu įrenginiams, kuriems techninė priežiūra atliekama tik kas tris–šešis mėnesius.
Technologija, kuri padaro saulės energiją gyvybinga kaimo vietovėse
Panelei būdinga naudingumo koeficiento ir akumuliatorių talpos patobulinimai
Monokristaliniai fotovoltiniai elementai per pastaruosius dešimtmetį pagerino savo naudingumo koeficientą nuo maždaug 15 procentų iki daugiau kaip 22 procentų. Kaimo kelių šviestuvui, kuriam reikia 40 W 10 valandų kas naktį, tai reiškia, kad elementų paviršiaus plotas gali būti sumažintas apytikriai 30 procentų – taip sumažėja vėjo apkrova ant stulpų ir pagerėja estetinės savybės.
Litiu–geležies–fosfato akumuliatoriai pakeitė šviną–rūgšties akumuliatorius aukštos kokybės lauko saulės lempose. LiFePO4 suteikia 3000–5000 įkrovos ciklų, o šviną–rūgšties – tik 500–800; tarnavimo trukmė atitinkamai sudaro 8–12 metų ir 2–3 metus. Didesnė pradinė kaina (30–40 proc. aukštesnė) kompensuojama mažesniais akumuliatorių keitimo darbo sąnaudomis, kurios kaimo vietovėje gali reikšti 100 km ilgio kelionės į priekį ir atgal.
LED išvestis ir optika
Šiuolaikinėse lauko saulės lempose naudojami vidutinės galios LED elementai, kurie pasiekia 150–180 lumenų vienam vatai, palyginti su 80–100 lumenais vienam vatai prieš penkerius metus. 40 W lemputės išvestis sudaro 6000–7200 lumenų – pakankamai kaimo kelių apšvietimui, atitinkančiam CIE S 004 standartus 6 m aukštyje montuojant. Tikslūs lęšių masyvai nukreipia šviesą pagal III tipo skleidimo schemą lygiagrečiai keliui, sumažindami šviesos išsipiltimą į gretimus laukus ir namus.
Praktinis pavyzdys: kaimo kelių apšvietimas Šiaurės Tailande
Šiaurės rytų Tailande esantis savivaldybės vienetas ketino įrengti kelio apšvietimą 8 km ilgio neasfaltuotuose kaimo jungiamuosiuose keliuose. Pradinis planas numatė naudoti nuolatinės srovės tinklu prijungtus LED šviestuvus su požeminiais laidais, kurių bendra kaina būtų 3,2 mln. tailandų batų – 60 procentų virš biudžeto.
Savivaldybė perprojektavo sistemą, pasirinkdama saulės energijos šviestuvus lauke nuo „Hairolux“, nurodydama 40 W šviestuvus su LiFePO4 akumuliatoriais ir monokristaliniais saulės elementais ant 6 metrų aukščio stulpų, išdėstytų kas 20 metrų. Bendra kaina sudarė 1,8 mln. batų – 44 procentus žemesnė nei tinklo prijungtos sistemos alternatyva. Įrengimas buvo baigtas per 14 dienų dviem vietinėmis komandomis, tuo tarpu griovio kasant ir koordinuojant su energetikos įmonėmis buvo įvertinta 6 savaitės trukmė.
Metinės eksploatacinės sąnaudos sudaro maždaug 48 000 batų šiems šviestuvams valyti ir tikrinti akumuliatorius, palyginti su 240 000 batų metinėmis elektros sąnaudomis, kurios būtų susidariusios naudojant tinklo prijungtą alternatyvą. Po trijų metų 97 procentai šviestuvų vis dar veikia. Savivaldybė jau skyrė biudžetą antrajam etapui, kuris apims dar 5 papildomus kilometrus.
Įmontavimo ir priežiūros aspektai
Stulpo pamatas ir saulės šviesos veikiamumas
Saulės šviesos įrenginių pamatai turi atsižvelgti į vėjo apkrovą nuo saulės baterijų plokštės – palyginti su vien tik šviesos įrenginiu skirtu stulpu, plokštė prideda 0,3–0,5 m² burės ploto, taip pat į reikalavimą, kad šiaurės pusrutulyje būtų nekliudoma pietinė saulės šviesos kryptis. Uždengimas per didžiausios saulės šviesos intensyvumo valandas sumažina energijos gamybą 40–60 procentų.
Akumuliatorių keitimo planavimas
Akumuliatorius turi trumpiausią tarnavimo laiką iš visų saulės šviesos įrenginių komponentų. Tropinėse sąlygose, kai temperatūra viršija 35 °C, LiFePO4 akumuliatorių keitimui reikėtų numatyti 6–8 metus. Kiekvienas 10 °C temperatūros padidėjimas virš 25 °C sutrumpina kalendorinį tarnavimo laiką dvigubai. Pasirinkus saulės šviesos lauko įrenginius su lauke keičiamais akumuliatoriaus moduliais, o ne su hermetiškais integruotais vienetais, žymiai sumažėja akumuliatorių keitimo darbo sąnaudos.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kiek valandų veikia saulės šviesos lauko įrenginiai pilnai įkrovę akumuliatorių?
Aukštos kokybės šviesos įrenginiai pilnai įkrovę akumuliatorių veikia 10–12 valandų. Žiemą, kai dienos trumpesnės, energijos taupymui vietoj visiško išsijungimo gali būti naudojamas judėjimo jutikliu valdomas prisilietimo ryškumo reguliavimas.
Koks yra saulės lempų gyvenimo trukmė kaimo vietovėse?
LED komponentai tarnauja 50 000–100 000 valandų. LiFePO4 akumuliatoriai tarnauja 8–12 metų. Fotovoltinės plokštės po 25 metų išlaiko 80 proc. savo naudingosios galios. Hairolux gamina saulės lempas kaimo vietovėms su lauke keičiamais akumuliatorių moduliais, kad būtų padidinta tarnavimo trukmė.
Ar saulės lempos kaimo vietovėse veikia lietingomis ar debesuotomis sezonomis?
Sistemos projektuojamos pagal blogiausią saulėtą mėnesį, o ne pagal metinį vidurkį. Tinkamai suprojektuota šviesos lemputė tropinėje monsūninėje klimato zonoje veikia reikiamą laiką net ir kelias dienas iš eilės esant apdengtam dangui, naudojant akumuliatoriaus atsargą, skirtą dviejų ar trijų dienų autonomijai.
Ar saulės lempos kaimo vietovėse pakankamai ryškios kaimo kelių saugai?
40 W lemputės, kurios skleidžia 6000 lumenų, atitinka CIE S 004 kaimo kelių apšvietimo standartus standartiniais montavimo aukščiais ir tarpais. Tikslūs optiniai elementai pašalina tamsius plotus, kurie kelia saugos pavojų.
Kokia priežiūra reikalinga saulės lempoms kaimo vietovėse?
Pagrindinis uždavinys – kas šešis mėnesius valyti plokštumą: dulkių dėl energijos gamyba sumažėja 15–30 procentų. Rekomenduojama kasmet tikrinti baterijos būklę ir valyti lęšius. Dauguma gedimų susiję su baterija arba įkrovimo valdikliu.
Kaip šaltas oras veikia lauko saulės lempų baterijų našumą?
LiFePO4 baterijos praranda maždaug 20 procentų talpos esant –10 °C. Šaltuoju metų laiku montuojant reikia padidinti baterijos talpą, kad būtų kompensuotas šio reiškinio poveikis. Įkrovimo efektyvumas mažėja žemesnėje nei 0 °C temperatūroje, tačiau naktinis išsikrovimas daugumoje kaimo vietovių yra pakankamas.