EN
Strømuavhengig autonomi: Vedlikeholder funksjonalitet og pålitelighet på steder med lite lys og i avsidesliggende områder
Hvordan antall autonomidager og batterikapasitet hjelper til å forhindre driftsfeil om natten
I områder der sollys er sparsommelig må solkraftbelyste gatelys utstyres med tilstrekkelig batterikapasitet for å sikre drift under lengre perioder uten sollys. Avgjørende for dette er begrepet autonomidager, det vil si antall påfølgende netter gatelyset kan fungere uten å motta solopplading. De fleste systemene er designet for å levere minst 3 autonomidager med reservestrøm, noe som betyr at lyset forbli på i 72 timer på rad uten å motta solopplading. For å ta høyde for enda verste værforhold er noen systemer designet for å levere 5 autonomidager med reservestrøm. Gatelys utstyrt med 1 eller 2 autonomidager med reservestrømbatterisystemer tenderer til å gå tom for batteri langt hyppigere under regnperioden. Dette er dokumentert i fjorigs års rapport om energiresilienst og skyldes behovet for dypcyklusbatterier som må kunne absorbere en tilstrekkelig mengde ladning under dagslys. Det er avgjørende å finne et batteri av riktig størrelse. Dette oppnås ved å analysere tidligere data om sollys for å bestemme den forventede lysforbruket per natt. Dette gjør det mulig å sikre drift selv under lengre perioder med dårlig vær.
Hvorfor 30 % overdimensjonering av solcelleanlegg + 7 dagers autonomi setter standarden for avsidesliggende områder som Himalaya.
Ekstreme klimaområder, som Himalaya, arktiske tundrer, høye ørkenplatåer og områder med tropiske sykloner, må oppfylle en strengere designstandard: 7 dagers autonomi sammen med 30 % overdimensjonering av fotovoltaiske (PV) moduler. Denne standarden tar strategisk hensyn til tre innbyrdes forbundne, kritiske designoverveielser.
Forlengede perioder med svak lysforhold: Over 3 000 m forekommer det i gjennomsnitt åtte ganger i året fem til syv påfølgende overskyede dager.
Temperaturavdrift: PV-utgangen reduseres med 18–25 % ved omgivelsestemperaturer under null grader. Snødekke: Ubehandlet paneldekke kan føre til en produksjonstap på 90–100 % inntil panelene fjernes manuelt eller termisk. Når utstyret er overdimensjonert, kompenserer det for alle de små effektivitetstapene som samles opp over tid. I tillegg gir batterier som kan vare i syv dager eller lenger operasjonell fleksibilitet. Fellesprøving av denne strategien, publisert i fjorårets Alpine Energy Journal, viste at systemer med denne konfigurasjonen hadde en sviktprosent på under 5 %. Dette er betydelig bedre enn den 35 % sviktprosenten som ble observert hos systemer med tre dagers autonomi. Dette er langt fra en eksotisk konfigurasjon. Den blir standardmetodikken i alle situasjoner der tilkobling til konvensjonelt strømnett eller innsats av teknikere på stedet blir for kostbar.
Robust konstruksjon: Værbeskyttelse og feltklar holdbarhet for solkraftbaserte gatelys
IP66+-kapslinger og termisk forsegling: Kritisk for monsun-, støv- og frys-tinnsituasjoner
Pålitelighet, spesielt når det gjelder ugunstige værforhold, starter med fysiske motstandsutfordringer og byggematerialer. I alvorlige sammenhenger utgjør en kapsling med IP66-klassifisering ikke lenger noe ønskelig. Slike kapslinger er uigjennomtrengelige for vanninntrengning ved regnintensiteter på over 100 mm per time og beskytter mot inntrengning av fint støv som følge av tett lukking. Videre er termisk forsegling relevant for kapslingen. Dette betyr at det ikke oppstår korrosjon som følge av kondens, og ingen mikrosprekker som følge av frys-tinn-sykluser. Vi har observert temperaturutsving på 30 grader celsius eller mer, og sett hvordan vanlige byggematerialer svikter dag etter dag. Tallene støtter dette. Under forhold med høy luftfuktighet, høy høyde over havet eller saltluft svikter ubeskyttede komponenter 47 % oftere. Dette fører til spørsmålet: Hva gjør vi for å beskytte komponentene på den andre siden av kapslingen?
- Slagfaste polykarbonatlins som er designet for å tåle hagl og vinddrevet søppel
- Rustfrie skruer og muttere av marin kvalitet, designet for å motstå saltkorrosjon og galvanisk nedbrytning
- Elektronikk beskyttet av industrielle pottingforbindelser for å motstå kortslutninger forårsaket av fuktighet
Den integrerte strategien for robusthet som beskrives ovenfor eliminerer behovet for uplanlagte vedlikeholdsbesøk, noe som reduserer de totale levetidsdriftskostnadene med 34 % sammenlignet med alternativer som ikke er designet for dette formålet, spesielt på steder som er vanskelige å nå.
Batterikjemi for fjernsolstrømlys
Syklusliv, temperaturmotstand og avkastning i virkeligheten i fuktige og under-null-temperaturmiljøer: LiFePO4 versus bly-syre
Det viktigste aspektet ved batterier for fjernsolstrømlys er kjemien. Lithium-jernfosfatbatterier (LiFePO4) er, i forhold til standard bly-syrebatterier, overlegne i nesten alle relevante miljømessige og økonomiske hensyn:
Sykkellevetid: LiFePO4: 2 000–5 000 sykler ved 80 % utladningsdybde (DoD) sammenlignet med bly-syre: 300–500 sykler. Utchanging er ikke praktisk mulig på steder som er vanskelige å få tilgang til
Stabil driftstemperatur: LiFePO4-batterier fungerer i ekstreme miljøer, med driftsevne fra –20 °C til 60 °C (kapasitetsbevarelse ved –10 °C er bedre enn for bly-syre: <50 % kapasitet). Bly-syre-batterier mister driftsevne og kapasitet under 0 °C og mister driftsevne over 40 °C
Avkastning på investering (ROI): LiFePO4-batterier er økonomisk overlegne selv med høyere opprinnelige kostnader i ekstreme miljøer (harde klimaforhold), fordi de krever null vedlikehold, har en levetid på 8–10 år (sammenlignet med 2–4 år for bly-syre) og gir konsekvent driftsevne også under monsunperioder (frys-tinnsykluser).
Ytelsesparameter LiFePO4 Bly-syre
Driftstemperaturområde –20 °C til 60 °C 0 °C til 40 °C (optimalt)
Sykkellevetid ved 80 % DoD 2 000–5 000 sykler 300–500 sykler
Kapasitetsbevarelse ved –10 °C >85 % <50 %
For fjerninstallasjoner er LiFePO4-batterier ikke bare bedre når det gjelder ytelse, men de er også avgjørende for å levere lys samtidig som de eliminerer dyre og komplekse logistikktiltak knyttet til batteribytting.
Å dimensjonere solcellepaneler riktig for autonom drift i områder med lite sollys er avgörande för avlägsna och friliggande anläggningar. Konstruktörer av sådana system måste använda verkliga soldata och undvika att använda generaliserade data för en region. Kvalitativa källor skulle vara NASAs POWER-data och officiella värdetjänsters data. När data har erhållits kan en jämförelse göras mellan den uppmätta solinstrålningen och den krävda lastbelastningen (till exempel kan lastbelastningen vara effektförbrukningen för några LED-lampor, den totala driftstiden för LED-lamporna samt hänsyn till förluster i styrenheten och anslutningskablarna). De flesta praktiker anser att det finns en bästa praxis för lastbelastningen, nämligen att lägga till en marginal på 30 % till beräkningen av belastningen. Denna metod har validerats genom ett antal fälttester i olika regioner med branta, alpina och snöiga terränger. Den extra kapaciteten i systemet utgör en säker marginal för verkliga utmaningar, såsom oväntad dammackumulering på solcellspanelerna, solens infallsvinkel under olika årstider, snötäcke på vissa celler i solcellsanordningen samt tillfällig molnbildning. Denna marginal för solcellspanelerna säkerställer att batteriet inte töms snabbare än förväntat. För regioner med en vinterinstrålning på < 2 kWh/m²/dag under varannan årstid resulterar korrekt dimensionering av solcellspanelernas marginal i att systemen undviker fel under flera dagar, i stället för att kunna drivas kontinuerligt under långa perioder utan kompletterande energikälla.
OFTOSTILTE SPØRSMÅL
Hva betyr autonomi i solkraftdrevne gatelier?
Autonomi refererer til antallet påfølgende netter en solkraftdrevet gatebelysning kan fungere uten solopplading. Lyset vil fortsatt fungere selv om det ikke er sollys i flere dager.
Hvorfor er 7 dagers autonomi og 30 % PV-overdimensjonering nødvendig for ekstreme forhold?
7 dagers autonomi og 30 % PV-overdimensjonering sikrer drift under alle ekstreme forhold med kort lysperiode, temperaturavhengig ytelsesreduksjon samt snødekke. Dette er avgjørende for Himalaya og arktisk tundra.
Hva er betydningen av IP66+-kapslinger og termisk tetting?
Disse funksjonene sikrer pålitelig drift i ekstreme forhold, siden de beskytter mot vanninntrengning og støv, samt korrosjon forårsaket av kondens.
Hvordan favoriserer fjerne miljøer bruk av LiFePO₄-batterier fremfor bly-syre-batterier?
LiFePO₄-batterier er langt bedre når det gjelder syklusliv, temperaturtoleranse og generelt lavere levetidskostnad sammenlignet med bly-syre-batterier. Dette gjelder i enda høyere grad i avsidesliggende områder.