EN
Ziemas lādes risinājumi LED saules ielas lampu sistēmām aukstā klimatā
Ziema ir visgrūtākais ekspluatācijas laikposms jebkuram lED saules ielu lampa īsākas diennakts stundas samazina kopējo pieejamo saules enerģiju. Zemāks saules leņķis palielina atmosfēras caurlaides ceļa garumu, tādējādi samazinot starojuma intensitāti uz saules paneļa virsmas. Sniega segums atspoguļo daļu gaismas no horizontāli novietotajiem paneļiem. Un būtiski — aukstākas temperatūras palēnina elektroķīmiskās reakcijas akumulatorā tieši tad, kad sistēmai viss nepieciešamais vatosstundu daudzums ir visvairāk vajadzīgs. Ziemas laikā notiekošā uzlādes trūkuma novēršanai jārisina katrs no šiem faktoriem, izvēloties komponentus un konfigurējot sistēmu — nav viena universāla risinājuma, kas vienlaicīgi kompensētu visus šos faktorus.
Kāpēc ziemā uzlāde neizdodas
Saules ģeometrijas problēma
45° ziemeļu platuma grādos ziemas saulgriežu laikā saule sasniedz maksimālo augstumu tikai 21,5° leņķī. Saules gaisma caur vienu un to pašu atmosfēras slāni iet aptuveni trīs reizes ilgāk nekā vasarā, un diennakts saīsinās līdz 8–9 stundām. Kopējā diennakts saules starojuma intensitāte uz paneļa var samazināties līdz 25–30 % no vasaras vērtībām.
100 vatu paneļa, kas vasarā savāc 500 vatu-stundas, ziemā saulainā dienā var savākt tikai 120–150 vatu-stundas un apmākusī laikā — 50–80 vatu-stundas. 60 vatu LED gaisma, kas darbojas 12 stundas, katru nakti patērē 720 vatu-stundas — radot deficītu, kas pastiprinās katrā apmāktā dienā.
Akumulatora ķīmiskais sastāvs zemā temperatūrā
LiFePO4 akumulatori zemā temperatūrā piedzīvo ievērojamu jaudas samazināšanos — 70–80 % pie –10 °C, kuras līmenis nokrīt līdz 50–60 % pie –20 °C. BMS šo situāciju pasliktina, bloķējot uzlādi zem 0 °C, lai novērstu litija plākšņu veidošanos, tādējādi akumulators nevar uzlādēties aukstākajās rīta stundās, kad pirmoreiz parādās saules gaisma.
Viens ziemeļu Ķīnas novads aizvietoja 300 parastās tīkla strāvas ielas lampas ar LED saules ielas lampām lauku ceļos, kur elektrotīkla izvietošana būtu pārāk dārga. Pirmajā ziemā atklājās, ka lampas uz dienvidu pusē vērstajiem ceļa posmiem izgāja no darba līdz 2:00 naktī — aptuveni 4 stundas pirms nepieciešamā rīta izslēgšanas laika. Analīze liecināja, ka saules baterijas bija izvēlētas, balstoties uz gada vidējo saules starojumu, nevis ziemas minimālo, un LiFePO4 akumulatoriem trūka zemtemperatūras uzlādes aizsardzības. Projektēšanas komanda sadarbojās ar Haisiou Lighting, lai pārveidotu skartās vienības, pievienojot lielākas saules baterijas, akumulatoru sildītājus un MPPT vadītājus. Nākamajā ziemā 96 % vienību pilnībā darbojās visu nakti pat aukstākajos mēnešos.
Praktiski risinājumi ziemas apstākļu uzlabošanai
Saules bateriju jāizvēlas, ņemot vērā visgrūtāko mēnesi
Sistēmas izmērošanai jāizmanto decembra vai janvāra starojuma dati, nevis gadalaikā vidējie rādītāji. Paneļu vatu aprēķināšanai, kas balstīta uz gadalaikā vidējiem apstākļiem, jāreizina ar 1,5–2,0 instalācijām virs 40° platuma. Vasaras pārapstrādāšana tiek regulēta ar uzlādes vadības ierīci.
Ieviest akumulatora termiskās pārvaldības sistēmu
Akumulatoru bloki iekšējā gaismas avota korpusā izmanto LED atlikušo siltumu naktī — aptuveni 15–20 % no elektroenerģijas ievades pārvēršas par siltumu. Šī pasīvā sildīšana parasti uztur akumulatoru 5–10 °C augstāk par apkājējo temperatūru.
Aukstākās instalācijās aktīvā sildīšana novirza uzlādes strāvu uz pretestības elementu un nodrošina enerģijas piegādi šūnām tikai tad, kad akumulatora komplekts sasniedz drošu temperatūru. Enerģijas izmaksas ir nelielas — 5–10 % no dienas uzlādes.
Saules paneļa leņķis un sniega vadība
Ziemas paneļa slīpuma leņķis vajadzētu būt platums plus 15° Ziemeļu puslodē. Straujāks slīpums palīdz sniegam noslīdēt, un hidrofobiskās pārklājumi samazina ledus pielipšanu. Integrētie sildīšanas elementi var aktīvi izkausēt sniegu kritiskās uzstādīšanas vietās.
Haisiou Lighting piedāvā LED saules ielas lampas, kas paredzētas darbībai aukstā klimatā ar LiFePO4 akumulatoriem, MPPT vadītājiem un iespējām izvēlēties akumulatora sildīšanu un lielāku monokristālisko paneli.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāpēc mana saules ielas lampa neiztur ziemas naktis?
Visbiežākais iemesls ir nepietiekami liels saules panels, kura izmērs aprēķināts vasaras vai vidējiem gada apstākļiem, nevis ziemas minimālās saules starojuma intensitātes apstākļiem. Citi iemesli ir akumulatora jaudas samazināšanās dēļ atkārtotiem dziļiem izlādes cikliem, paneļa virsmas piesārņojums, kas samazina uzlādes strāvu, un akumulatora temperatūras pazemināšanās zem uzlādes pārtraukšanas sliekšņa agrīnās rīta stundās.
Cik daudz vajadzētu palielināt saules paneli ziemai?
Reiziniet paneļa jaudu, kas aprēķināta gadā vidējiem apstākļiem, ar 1.5–2.0 instalācijām virs 40° platuma grāda. Precīzs reizinātājs ir atkarīgs no atrašanās vietas decembra diennakts maksimālajām saules stundām salīdzinājumā ar gadā vidējo rādītāju. Profesionāla saules starojuma datubāze nodrošina vietēji specifiskus datus precīzai izmēru noteikšanai.
Vai LiFePO4 akumulatorus var uzlādēt salna laikā?
Standarta LiFePO4 akumulatorus nevajadzētu uzlādēt, ja šūnu temperatūra ir zem 0 °C. Akumulatori ar iebūvētu aukstuma aizsardzību apturēs uzlādi, līdz šūnas sasilst virs robežvērtības. Akumulatori ar pašsildīšanas funkciju izmanto daļu no uzlādes strāvas, lai vispirms sildītu šūnas, un tikai pēc tam uzsāktu parasto uzlādi — tādējādi tiem ir piemēroti ekspluatācijai aukstā klimatā visu gadu.
Kāpēc mans saules gaisma mazāk uzlādējas apmākušos ziemas dienās?
Mākoņu pārklājums samazina tiešo saules starojumu par 70–90%. Kopā ar īsāku dienas garumu un zemāku saules leņķi ziemā kopējā dienā iegūtā enerģija var kritīs līdz 10–20% no paneļa nominālā izvades jaudas. MPPT uzlādes regulators palīdz, maksimāli izmantojot pieejamo difūzo gaismu, taču tas nevar kompensēt principiāli nepietiekamu saules paneļu izmēru.
Kā uzturēt saules ielas lampas sniega reģionos?
Ziemai saules paneļa slīpuma leņķi iestatiet uz platuma grādu vērtību plus 15°, lai maksimāli uzlabotu gaismas uztveri un veicinātu sniega nokrišanu. Pēc sniegputenīm notīriet paneļus, izmantojot pagarinātu kātu ar mīkstu suku — izvairieties no metāla skrāpjiem, kas var iegriezties paneļa virsmā. Izvēlieties paneļus ar hidrofobu pārklājumu un apsvērt integrēto sildīšanas elementu izmantošanu kritiskās instalācijās, kur pieeja apkopei ir ierobežota.
Kāds leņķis jāiestata saules paneļiem ziemai?
Ziemeļu puslodē ziemas periodā saules paneļu slīpuma leņķis jāiestata uz platuma grādu skaita plus 10–15°. 45° ziemeļu platuma grādos tas nozīmē 55–60° slīpuma leņķi. Patiesā dienvidu orientācija maksimāli palielina kopējo dienas enerģijas iegūšanu. Regulējamie montāžas kronšteinu veidi ļauj mainīt leņķi sezonāli — stāvāku ziemā un mazāk stāvu vasarā — lai optimizētu darbību visu gadu.