EN
Optimalizujte polohu a sklon slnečných panelov za účelom maximálnej výroby solárnej energie
Sklon = zemepisná šírka + sezónna poloha Slnka
Dôležitosť správneho umiestnenia slnečných panelov pre účinný prevádzkový výkon LED slnečných uličných svietidiel sa nedá dostatočne zdôrazniť. Panely sa najčastejšie nastavujú pod uhlom, ktorý zodpovedá zemepisnej šírke miesta inštalácie panelov. Inými slovami, panely by mali byť nastavené pod takým uhlom, aby boli kolmé na polohu Slnka v zenite v strednej časti letných mesiacov. Ak uvažujeme o polohe na 35° severnej zemepisnej šírky, panely nastavené pod uhlom 35° voči vodorovnej rovine dosiahnu dobré výsledky, avšak ešte lepšie výsledky možno dosiahnuť úpravou uhla panelov podľa ročného obdobia. Počas zimných mesiacov by mal byť uhol panelov zvýšený o 10 až 15 stupňov (t.j. bližšie k zvislej polohe), čo umožní panelom zachytiť väčšiu časť slnečnej energie vzhľadom na nízku polohu Slnka na oblohe. V lete je situácia opačná: uhol panelov by mal byť znížený, aby sa zabránilo ich prehrievaniu a aby sa znížilo zachytávanie slnečnej energie s cieľom predísť prehrievaniu. Zníženie uhla o rovnakú hodnotu (10 až 15 stupňov) voči zvislej polohe sa označuje ako letné nastavenie. Výskum ukazuje, že týmito sezónnymi úpravami sa dá vyhnúť stratám zachytenej energie (až 20 %), ktoré sú spôsobené nesprávnym zarovnaním panelov. Ukladaná energia v batériových systémoch by tak bola po celý rok spoľahlivá, vrátane letných aj zimných mesiacov.
Dynamická optimalizácia sklonu: Prípadová štúdia v Rádžastáne
Dynamická optimalizácia sklonu slnečných panelov bola otestovaná ako terénna štúdia v Rádžastáne. Predchádzajúce terénne štúdie ukázali, že pevné panely umiestnené pod uhlom 27 stupňov produkujú aj pri sezónnych úpravách sklonu menej energie (približne 4,2 kWh denne) ako nastaviteľné panely. V tomto teste boli pridané motory na nastavenie sklonu s preddefinovanými sezónnymi polohami (zimný sklon 42 stupňov, letný sklon 12 stupňov). Výsledkom bolo zvýšenie výroby energie až o 5,8 kWh. V dôsledku toho mali domácnosti v danej oblasti o 2,5 hodiny dlhšie večerné osvetlenie, ktoré predtým záviselo od neobnoviteľného zdroja elektrickej energie. Systém sa vrátil svoju nákupnú cenu vo výške 220 USD (za jednotku solárneho systému) za menej ako 14 mesiacov v dôsledku zníženej závislosti od hlavnej elektrickej siete. Ako sa predpovedalo, nastaviteľné panely preukázali vysoký návrat investícií v dôsledku sezónnych zmien v relatívnej polohe Slnka.
Nedostatočná účinnosť nabíjania oloveno-kyselinových batérií pod 0 °C
Oloveno-kyselinové batérie stále sú bežnou súčasťou lacných solárnych osvetľovacích systémov, avšak ich výkon je pri teplotách pod nulou výrazne obmedzený. Keď teplota klesne na 0 °C, tieto batérie poskytnú len 70 až 80 percent energie, ktorú majú byť schopné dodávať. A už pri –10 °C je dodaná energia často nižšia ako polovica očakávanej. Toto je predovšetkým spôsobené viskoznou povahou elektrolytu, ktorá bráni voľnému pohybu iónov. V dôsledku toho sa batéria nedonabíja úplne a rýchlosť tvorby síranových kryštálov na batériových doskách sa zrýchľuje. V dôsledku toho sa slnečné uličné svietidlá počas zimy stanú nepoužiteľnými. To nielen ohrozuje bezpečnosť vodičov vytváraním tmavých ulíc, ale tiež predstavuje vážne nebezpečenstvo pre chodcov.
Výhody LiFePO₄: prevádzka pri –20 °C a 95 % coulombová účinnosť
Keďže nízke teploty predstavujú problém pre mnoho systémov, technológia LiFePO₄ je pravou záchrannou rukou. Olivínové kryštály im umožňujú bezpečne a účinne fungovať aj pri teplotách pod bodom mrazu. Dokonca dosahujú účinnosť 95 % pri teplote –20 °C. Toto je veľmi dôležitý faktor počas chladných a zamračených zimných dní, keď je kľúčová vstupná aj výstupná energia. Rozsah podmienok, pri ktorých môžu oloveno-kyselinové batérie prevádzkovať, je výrazne obmedzený a batérie rýchlo dosiahnu dolnú hranicu napätia, čím sa úplne vybijú a postupne stratia celkovú kapacitu. Počas zimných dní sa batérie LiFePO₄ dokonca po hlbokom vybití obnovia výrazne lepšie v porovnaní s oloveno-kyselinovými batériami. Batérie LiFePO₄ sa ľahko obnovia po cykle vybitia a nabíjania a trvajú aspoň šesťkrát dlhšie ako oloveno-kyselinové batérie. Mestá zisťujú, že prechod na túto batériovú technológiu pri rozsiahlych nasadeniach slnečného uličného osvetlenia výrazne zvyšuje celkovú spoľahlivosť a prevádzkovateľnosť stratégie slnečného osvetlenia počas chladnejších mesiacov v porovnaní s inými chemickými zložkami batérií.
Maximalizujte zachytávanie energie za slabého osvetlenia nasadením inteligentných nabíjacích regulátorov MPPT
PWM vs. MPPT: zvýšenie nabíjania o 25–35 % v šeru, pri úsvite a v oblačnom počasí
Regulátory nabíjania MPPT (sledovanie maximálneho výkonového bodu) prekračujú základné regulátory PWM (s pulznou šírkovou moduláciou) vo všetkých ohľadoch, vrátane ranných hodín, neskorého večera a oblačného počasia, keď LED solárne uličné svietidlá potrebujú dodatok energie. Zatiaľ čo regulátory PWM obmedzujú napätie a prúd nabíjania, regulátory MPPT prispôsobujú napätie a prúd nabíjania tak, aby sa maximalizoval príjem slnečnej energie bez ohľadu na meniacu sa oblačnosť. Účinnosť nabíjania regulátora MPPT môže byť v oblačnom, čiastočne zatienenom alebo rozptýlenom svetle o 25–35 % vyššia ako u regulátora PWM. V dôsledku toho sa predĺži životnosť batérií a svietidlá svietia dlhšie. V off-grid aplikáciách systémy MPPT zachytia v podmienkach slabého osvetlenia o 15–30 % viac energie ako systémy PWM. To vysvetľuje preferenciu regulátorov MPPT v off-grid svietidlách.
Vyvíjame hybridné techniky nabíjania pre spoľahlivosť po celý rok
Slnečná energia + mikro-veterná energia alebo sieťová podpora: Prevádzková dostupnosť preukázaná na úrovni 99,2 % v reálnych podmienkach
Závislosť od rizík spojených s počasím sa eliminuje pomocou (slnečnej energie + mikro-veterných turbín) alebo (slnečnej energie + inteligentnej siete). Mikro-veterné turbíny dodávajú energiu počas veterných nocí, zamračených dní alebo týždňov. Inteligentná sieť odoberá elektrinu len vtedy, keď je úroveň nabitia batérie 20 % alebo nižšia, čím sa minimalizuje vyčerpanie hlavnej siete. Tieto technológie sa úspešne používajú v mestách Severnej Európy. Priemerná dostupnosť (pomer času, počas ktorého systém funguje bez prerušenia) dosahuje 99,2 %, pričom v zimných dňoch (s využitím slnečnej energie) je výkon o 12 percentuálnych bodov horší. V porovnaní so systémom (slnečná energia + mikro-veterná energia) správcovia miest hlásia zníženie počtu opráv spôsobených poruchami o 30 %. Pravdepodobne preto obce tieto systémy inštalujú pozdĺž hlavných ciest, chodníkov pre chodcov a pruhov pre autobusy.
Často kladené otázky
Aký je najvhodnejší uhol nastavenia slnečných panelov v závislosti od zemepisnej šírky?
Najvhodnejší uhol inštalácie je približne rovnaký ako zemepisná šírka miesta inštalácie. Napríklad v zimných mesiacoch je možné sklon panelov upraviť vertikálne, aby sa získalo viac energie.
Prečo niektorí uprednostňujú používanie batérií LiFePO₄ v nepriaznivých klímatu?
V nepriaznivých prostrediach batérie LiFePO₄ perfektne fungujú pri teplote -20 °C. Okrem toho dosahujú približne 95 % účinnosť. Naopak, oloveno-kyselinové batérie stratia celú účinnosť a pri teplote 0 °C už nepracujú.
Ako sa zlepšuje nabíjanie zo slnečných panelov pomocou technológie MPPT?
Technológia MPPT dokáže optimalizovať proces nabíjania slnečných panelov vďaka schopnosti meniť rôzne charakteristiky a udržiavať proces nabíjania a vybíjania s maximálnou možnou účinnosťou. Napríklad za nepriaznivých podmienok osvetlenia sa dosiahne účinnosť 25 až 35 % oproti regulátorom PWM.
Aké sú výhody hybridných nabíjacích systémov?
Integrácia slnečnej energie s mikro-veternými nabíjacími systémami zvyšuje spoľahlivosť prevádzky uličných svietidiel, pretože hybridné systémy dokážu zabezpečiť 99,2 % dostupnosti aj v nepriaznivých klimatických podmienkach.