EN
Автономност вон мрежа: одржување на функционалноста и доверливоста во оддалечени локации со ниско ниво на осветленост
Како бројот на денови на автономност и капацитетот на батеријата помагаат да се спречат неуспеси во работата ноќе
Во области каде што сончевата светлина е ретка, сончевите улични светилки мора да бидат опремени со доволно батерија за да функционираат во подолги периоди без сончева светлина. Клучен за ова е поимот автономни денови, односно бројот на последователни ноќи во кои сончевата светилка може да работи без добивање сончево полнење. Повеќето системи се дизајнирани така што обезбедуваат најмалку 3 автономни денови резервен напојување, што значи дека светилката ќе остане вклучена 72 часа непрекинато без добивање сончево полнење. За да се приспособат и на најлошите временски услови, некои системи се дизајнирани така што обезбедуваат 5 автономни денови резервен напојување. Уличните светилки опремени со резервни батериски системи од 1 или 2 автономни денови често се исклучуваат многу почесто во дождовниот период. Ова е потврдено во минатогодишниот Извештај за енергетска отпорност, а резултатот се должи на потребата од батерии за длабоко циклирање кои треба да примат доволно количество полнење во текот на денот. Неопходно е да се пронајде батерија со соодветна големина. Ова се постигнува со анализа на претходните податоци за сончевата светлина за да се определи очекуваната потрошувачка на светлина по ноќ. Така се овозможува работа и при подолги периоди на лоши временски услови.
Зошто 30% надмерно димензионирање на фотоволтаичните панели + автономност од 7 дена поставува стандард за оддалечени локации како што се Хималаите.
Екстремните клими, како што се Хималаите, арктичките тундри, високите пустински платоа и областите со тропски циклони, мора да задоволат построг дизајнерски стандард од 7 дена автономност со 30% надмерно димензионирање на фотоволтаичните (PV) модулите. Овој стандард стратегиски ги решава три меѓусебно поврзани критични дизајнерски прашања.
Поради продолжени периоди со слаба осветленост: На надморска височина поголема од 3.000 м има просечно 8 пати годишно по 5–7 последователни облачни денови.
Снижување на температурата: Излезот на PV се намалува за 18–25% при околна температура под нула.\n\nСнежно покривање: Нелечени панели можат да резултираат со губиток на производството од 90–100%, сè додека панелите не се очистат рачно или термално.\n\nКога опремата е премногу голема, таа компензира сите мали губитоци на ефикасност кои се собираат со текот на времето. Поврзано со тоа, батериите што можат да траат седум дена или повеќе обезбедуваат оперативна флексибилност. Полевите испитувања на оваа стратегија, објавени во минатогодишниот „Alpine Energy Journal“, покажаа дека системите со оваа конфигурација имаат стапка на неуспех помала од 5%. Ова е значително подобро од стапката на неуспех од 35% кај системите со тридневен резервен капацитет. Оваа конфигурација далеку не е егзотична; таа станува стандардна методологија во сите ситуации каде што конвенционалниот пристап до мрежата или однесувањето на техничар на местото станува премногу скапо.
Робусна конструкција: Заштита од временски услови и издржливост спремна за употреба на терен за соларни улични светилки
IP66+ шкафови и топлинска запечатеност: Критични за мусонски, прашни и услови на замрзнување/талање
Поверливоста, особено во однос на неповолни временски услови, започнува со физичките предизвици за отпорност и градежните материјали. Во сериозни контексти, набавката на шкаф со IP66 оцена повеќе не е само посакувана. Таквите шкафови се непропустливи за влез на вода при врнежи со интензитет поголем од 100 мм на час и штитат од влез на фин прашин поради затворање. Додека пак, топлинската запечатеност е релевантна за шкафот. Ова значи дека нема да има корозија поради кондензација и нема да има микропукнатини поради циклусите на замрзнување/талање. Ние сме забележале температурни екстреми од 30 степени Целзиус или повеќе и видели како обичните материјали за изградба на шкафови секојдневно се ломат. Бројките го потврдуваат ова. Во услови на висока влажност, на голема надморска височина или во близина на море (со солена воздушна средина), незаштитените компоненти често се ломат за 47% повеќе. Ова води до прашањето: што правиме за заштита на компонентите од другата страна на шкафот?
- Линзи од поликарбонат отпорни на удар, дизајнирани да преживеат град и отпадоци носени од ветер
- Винти и матични вртли од нерѓослив челик за морска употреба, дизајнирани да отпоруваат на корозија од сол и галванско деградирање
- Електрониката е заштитена со индустријски квалитет потинг соединенија за отпорност кон кратки струјни споеви предизвикани од влажност
Интегрираната стратегија за издржливост опишана погоре ја отстранува потребата од непланирани посети за одржување, со што се намалуваат вкупните оперативни трошоци во текот на целиот животен век за 34 % во споредба со алтернативи кои не се дизајнирани со таа цел, особено во локации кои се тешко достапни.
Хемија на батеријата за далечински соларни улични светилници
Број на циклуси, отпорност на температурни промени, реална вредност на инвестицијата (ROI) во влажни и суб-нулти услови: LiFePO4 споредено со оловно-киселите батерии
Најкритичен аспект на батериите за далечински соларни улични светилници е нивната хемија. Батериите со литиум-железо-фосфат (LiFePO4), во споредба со стандардните оловно-кисели батерии, се надмоќни во скоро секое примениво еколошко и економско разгледување:
Време на траење на циклусот: LiFePO4: 2.000–5.000 циклуси при 80% длабочина на истрел (DoD), во споредба со оловно-киселите батерии: 300–500 циклуси. Замената не е изводлива на места што се тешко пристапни
Стабилна работа при температура: Батериите тип LiFePO4 функционираат во екстремни средини, со работен опсег од -20 °C до 60 °C (зачувување на капацитетот при -10 °C е поголемо отколку кај оловно-киселите батерии: <50% капацитет). Оловно-киселите батерии губат работна способност и капацитет под 0 °C и губат работна способност над 40 °C
Поврат на инвестицијата (ROI): Батериите тип LiFePO4 се економски посупериорни, дури и со повисоки почетни трошоци, во екстремни средини (тешки клими) поради нулта потреба од одржување, вкупен животен век од 8–10 години (во споредба со 2–4 години кај оловно-киселите батерии) и постојана функционалност во текот на монсунските денови (цикли на замрзнување-одмрзнување)
Параметар на перформанси LiFePO4 Оловно-кисела
Работен температурен опсег -20 °C до 60 °C 0 °C до 40 °C (оптимален)
Време на траење на циклусот при 80% DoD 2.000–5.000 циклуси 300–500 циклуси
Зачувување на капацитетот при -10 °C >85% <50%
За оддалечени поставувања, батериите со литиум-железо-фосфат (LiFePO4) не само што имаат подобри перформанси, туку се и клучни за осигурување на осветлување, истовремено елиминирајќи скапи и комплексни логистички процеси поврзани со замената на батериите.
Правилно димензионирање на соларните панели за автономна работа во региони со ниска сончева светлина е критично за вонмрежни и оддалечени операции. Дизајнерите на такви системи мора да користат вистински сончеви податоци и да избегнуваат употреба на генерализирани податоци за регионот. Квалитетни извори се податоците од NASA POWER и податоците од официјалните метеоролошки служби. Откако ќе се добијат податоците, може да се направи споредба помеѓу измерената инсолација и барањето за оптоварување (на пример, барањето за оптоварување може да биде потрошувачката на неколку LED диоди, вкупното време на работа на LED диодите и земањето предвид на губитоците во контролерот и меѓуспојните жици). Повеќето стручни лица веруваат дека за барањето за оптоварување постои најдобра пракса која подразбира додавање на резервен капацитет од 30 % на пресметаното барање. Овој пристап бил потврден преку разновидни полски тестови извршени во различни региони со стрмни, алпски и снежни терени. Додатниот капацитет на системот претставува безбеден маргин за реални предизвици како што се неочекувано трупање на prašina врз соларните панели, аголот на сончевата светлина во различните годишни времиња, снег што покрива некои ќелии од фотоволтаичниот низ, како и преминувачки облаци. Овој резервен капацитет на соларните панели осигурува дека батеријата нема да се истроши порано од очекуваното. За региони со зимска инсолација помала од 2 kWh/m²/ден во секое друго годишно време, правилното димензионирање на резервниот капацитет на соларните панели резултира со системи кои избегнуваат неуспех во текот на повеќе денови, наместо со непрекината работа во долг временски период без дополнителна напојување.
Често поставувани прашања
На што се однесува автономијата кај соларните улични светилки?
Автономијата се однесува на бројот на последователни ноќи во кои соларната улична светилка може да работи без соларно полнење. Светилките ќе продолжат да работат и ако нема сончева светлина неколку дена.
Зошто се потребни 7-дневна автономија и 30% прекумерно големи фотоволтаични панели за екстремни услови?
7-дневната автономија и 30%-тното прекумерно големи фотоволтаични панели обезбедуваат работа под сите екстремни услови со ниска интензитетност на светлината, намалување на ефикасноста поради температурни промени и присуство на снег. Ова е критично важно за Хималаите и арктичката тундра.
Што значи IP66+ овој и термичко запечатување?
Овие карактеристики гарантираат доверлива работа во екстремни услови, бидејќи штитат од влез на вода и прашини, како и од корозија предизвикана од кондензација.
Како далечинските средини го поттикнуваат користењето на LiFePO₄ батерии наместо оловно-киселински?
Батериите со литиум-железо-фосфат (LiFePO₄) се далеку посупериорни во поглед на бројот на циклуси, толеранцијата кон температурата и вкупната пониска цена за време на употреба во споредба со оловно-киселинските батерии. Ова е уште повеќе вистинито во оддалечени средини.