EN
Høyde på solstrømsgatebelysning og dens innvirkning på belysningsytelsen
Invers-kvadratlov
Et eksempel på omvendt kvadratlov er tilfellet med en lysmast som er dobbelt så høy som en standardmast. Belysningen ved bakkenivå vil da reduseres med omtrent 75 %. For eksempel vil en solkraftdrevet gatelampe plassert i 6 meters høyde produsere bare 1/4 av belysningsstyrken ved bakkenivå sammenlignet med en lampe plassert i 3 meters høyde. Dette er vanligvis den viktigste faktoren når man bestemmer hvor høy en lysmast skal være, særlig i forhold til veiens bredde. Generelt sett bruker man en 1-til-1-tilnærming. Ved å bruke det indiske standardkravet 3500 som eksempel, vil en 7-meter bred vei kreve en lysmast av samme høyde for å oppnå en jevn belysning på over 20 lux. Glare (blending) er et alvorlig problem når monteringshøyden til en lampe er lav. Det er også et problem når lyset justeres horisontalt i retning av lyset. Høyere master er mer effektive til å redusere glare, og riktig utformede lampor vil lede en større andel av lyset dit det er nødvendig. Mer energi vil bli brukt til å produsere mindre synlig lys enn til å produsere mer synlig lys med et høyt strømforbruk.
Høyde versus effekt: Hvorfor høyde er avgjørende for solstrømlykter til gater
Økt høyde gir lyktene en bedre lysutbredelse enn økt effekt. I vårt tilfelle førte en økning i høyden fra 4 meter til 8 meter til nesten tredobling av dekket område uten økning i effekten. Dette er et fremragende eksempel på viktigheten av plassering i forhold til lykkens effekt. Dette har også blitt bekreftet i felttester i Gujarat: 12-meteres gatelyktpåler brukte 25 % mindre energi for å dekke ca. 40 % mer enn 8-meteres påler. Høyere paneler betyr færre skyggekastende hindringer i omgivelsene, noe som bidrar til å samle inn ca. 18 % mer energi gjennom hele dagen. De fleste ingeniører kjenner til dette, og derfor fokuserer de på høyde i stedet for batterikapasitet for systemer som koster ca. 120 USD mer per enhet. Det handler alt sammen om høyden, der systemene optimaliserer lysfordeling, solfangst, vindlast og systemets levetid.
Kontekstuell optimal høyde for solstrømlyktpåler
Høyden på solkraftdrevne gatelamper bestemmes av hvor den teknologiske løsningen møter den omkringliggende konteksten. Følgende er retningslinjer basert på bruksområde.
Boligområder/parkområder (3–6 m): For stier som er mindre enn 7 m brede, gir 3–6 m høye master med armaturer på 30–60 W en gjennomsnittlig belysningsstyrke på 15–20 lux. Dette gir en rimelig begrensning av lysutslipp samtidig som fotgjengerområdet belyses behagelig.
Bygater (8–10 m): For gater som er 8–12 m brede og har et krav på 30 lux, kombineres lamper på 100 W med master på 8–10 m høyde. Montering på motsatt side av gaten forbedrer også dekningsgraden og reduserer behovet for kortere avstander mellom lampene.
Motorveier (10–14 m): For kjørefelt på 20 m eller mer som krever høy synlighet, er master på 10–14 m høyde med enheter på 100–200 W egnet, og avstanden mellom lampene kan være 40–50 m for å redusere blinding og lysutslipp.
En Luxman-studie (2023) viste at ved høydeforskjeller på mindre enn ±1,5 m var lysutbyttet enten 40 % lavere, og energien ble kastet bort med 35 %, noe som demonstrerer betydningen av nøyaktig høydevalg for å maksimere fotometrisk ytelse og redusere livssykluskostnaden.
Valg av høyde for solkraftdrevne gatelamper
Vurdering av veibredde, gatellykthøyde og avstand mellom lykter
Å oppnå de nødvendige lysnivåene over veier er en perfekt balanse mellom tre elementer – veiens bredde, mastenes høyde og avstanden mellom mastene. For eksempel krever en smal sti på ca. 3–4 meter mast med omtrent samme høyde (ca. 3–4 meter) plassert med ca. 10–15 meters avstand mellom hver for å unngå de fryktede mørke flekkene mellom lyset. Når det gjelder bredere veier, for eksempel 8–12 meter brede, endres både mastenes høyde og avstanden mellom dem betydelig. Mastene må da være 8–10 meter høye og plassert med en avstand på 25–30 meter. Denne konfigurasjonen oppfyller vanligvis IES RP-8-veiledningen. Matematikken sikrer at vi oppfyller de obligatoriske kravene til lysstyrke, samtidig som blinding og lysutslipp til naboeiendommer begrenses.
Det finnes kompromisser mellom solcellepaneleffektivitet, vindlast og panelets høyde.
Vindlastene øker med høyden, noe som betyr at mastene må bygges av gode materialer (f.eks. galvanisert stål) for vindhastigheter på ca. 150 km/t. Fordelen med økt masthøyde er at solcellepanelene får bedre tilgang til sollys uten hindringer fra skygge fra omkringliggende bygninger eller trær. For designere og ingeniører må det alltid vurderes en avveining. Ifølge feltrapporter mottatt i 2023 øker materialkostnadene med ca. 18 % ved økt høyde, mens energiproduksjonen øker med ca. 9 % per dag. Selv om PWM-regulatorene håndterer delvis skygge, kan de fortsatt ikke fullt ut kompensere for en høyde som er for stor. Jo lengre kablene er, jo større blir effekttapene. Montering blir mer komplisert, og vinkelen kan bli for flat for å oppnå god solutsetning.
Fra standarddokumentasjon til verifikasjon av feltdata: IS 3500
Overholdelse av IES RP-8 og IS 3500 lux-krav for alle veiklasser
Når det gjelder IES RP-8 og Indias standard IS 3500, er høyden på solkraftdrevne gatelamper en av de viktigste faktorene for å oppnå disse standardene. Noen eksempler inkluderer:
- Boligveier (bredde: 5 m): 6 m høye master gir 10–15 lux
- Samlingsveier (bredde: 7–10 m): 8 m høye master kan oppfylle minimumskravet på 20 lux i henhold til IS 3500
- Motorveier (bredde: 12 m og mer): Master på 10 m og høyere sikrer en jevn lysstyrke på ≥30 lux, som kreves for trygg fart ved høy hastighet
For lave master kan skape ikke-samsvarende mørke soner, mens for høye master kan føre til ujevn lysfordeling og spild av energi. En nylig revisjon (2023) i Gujarat avslørte 22 % ikke-samsvar på landsbyveier på grunn av at minimumskravet på 10 lux i IS 3500 ikke ble oppnådd med master over 6 m. Dette understreker betydningen av en tilstrekkelig utforming av vei- og gateutstyr.
Feltdata: 8 m versus 12 m master på en 7 m bred landevei i Gujarat, India
en 12-måneder lang prøve ble gjennomført for å evaluere mastehøyder på en 7 m bred vei.
Selv om 8-meterpælen ga et positivt, lysere punkt her og der, var 12-meteroppsettet – sett fra gjennomsnittlig lux og jevn lysfordeling på veien – tydeligvis det beste, med en score på 0,68 mot 0,41 for den kortere pælen. Føreren vil definitivt oppleve mindre belastning langs veien, og mindre lys vil sprenge ut i de tilstøtende feltene, noe som bedre oppfyller indiske Dark Sky-standarder. Med tanke på alt dette har vi lært at god dekning er av ytterste betydning ved solkraftdrevne gatebelysningsanlegg – og at den er viktigere enn høy lux-verdi. Jevnhet er den beste kvalitetsmålingen sammenlignet med bare en høy lux-verdi.
Ofte stilte spørsmål
Hva er kvadratloven for avstand i forbindelse med solkraftdrevne gatebelysningsanlegg?
Kvadratloven for avstand sier at når høyden på belysningspælen dobles, reduseres belysningen på bakken til en fjerdedel av den opprinnelige belysningsverdien, og den gir veiledning om hvordan belysningspælene skal plasseres i forhold til avstanden.
Hva gjør mastehøyde mer verdifull enn effekt når det gjelder solkraftdrevne gatelamper?
Når det gjelder solkraftdrevne gatelamper, er høyde mer verdifull enn effekt fordi den påvirker lysfordelingsområdet i større grad enn bare å øke effekten. Det finnes eksempler fra Gujarat i India der justering av masterhøyden førte til bedre lysfordeling og til og med redusert strømforbruk.
Hva er miljøene og mastehøydeparametrene?
master med en høyde på 3–6 meter er ideelle for boligområder og parker, mens master på bygater bør være 8–10 meter høye, og på motorveier anbefales mastehøyder på 10–14 meter for å oppnå tilstrekkelig belysning som også er energieffektiv.
Hva er ulempene ved å øke mastehøyden?
Ulempene ved å øke mastehøyden er at det kan medføre høyere materialkostnader, økt eksponering for vind samt mulige problemer med energieffektivitet og lysfordeling hvis ikke masten er riktig utformet.