จะเลือกไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมวงจรคุณภาพสูงได้อย่างไร?

คุณภาพของแผงโซลาร์เซลล์ — พื้นฐานด้านพลังงาน

หนึ่ง โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ มีความน่าเชื่อถือได้มากเท่ากับความน่าเชื่อถือของแผงโซลาร์เซลล์ที่ทำหน้าที่ชาร์จแบตเตอรี่เท่านั้น แผงที่เสื่อมประสิทธิภาพจาก 100 วัตต์ เหลือเพียง 80 วัตต์ภายในสามปี จะส่งผลให้พลังงานที่ผลิตได้ลดลงทุกวันหลังจากนั้น — แบตเตอรี่จึงไม่สามารถชาร์จเต็มได้ ไฟ LED สว่างน้อยลงก่อนเวลาที่ควรจะเป็น และไฟที่ออกแบบมาให้ทำงานตั้งแต่รุ่งสางจนถึงค่ำกลับดับลงก่อนเวลา 03.00 น.

เปรียบเทียบแผงโซลาร์เซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์กับแบบโพลีคริสตัลไลน์ กำลังไฟของแผง และอัตราการเสื่อมประสิทธิภาพ

เซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพอยู่ระหว่าง 19% ถึง 22% และรักษาประสิทธิภาพนี้ได้ดีกว่าในสภาพแสงน้อย (เช่น ท้องฟ้าครึ้ม ช่วงรุ่งสาง หรือช่วงเย็น) เมื่อ โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ ต้องการฟอตอนทุกตัวที่มีอยู่ แผงเซลล์แบบโพลีคริสตัลไลน์ให้ประสิทธิภาพ 15% ถึง 17% ในราคาที่ต่ำกว่า สำหรับโคมไฟแบบบูรณาการ 60 วัตต์ แผงเซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์ผลิตพลังงานเพิ่มขึ้น 15% ถึง 20% ต่อวัน ซึ่งเทียบเท่ากับการให้แสงสว่างในเวลากลางคืนเพิ่มขึ้น 1.5 ถึง 2.5 ชั่วโมง อัตราการเสื่อมสภาพไม่ควรเกิน 0.5% ต่อปี สำหรับแผงเซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์ระดับท็อปเทียร์ หากแผงมีอัตราการเสื่อมสภาพ 1.5% ต่อปี จะสูญเสียกำลังการผลิต 15% ภายในปีที่ 10 — โคมไฟที่สามารถส่องสว่างได้นาน 12 ชั่วโมงหลังติดตั้ง จะลดลงเหลือเพียง 8 ชั่วโมง และในที่สุดจะไม่สามารถให้แสงสว่างตลอดทั้งคืนได้

กรณีศึกษาจากความเป็นจริง — องค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นเปรียบเทียบใบเสนอราคาสองฉบับสำหรับระบบไฟฟ้า

องค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นแห่งหนึ่งในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ กำลังประเมินใบเสนอราคาสำหรับโคมไฟจำนวน 300 ชุด โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ หน่วยงานที่ตั้งอยู่ริมถนนชายฝั่งได้รับข้อเสนอสองฉบับ ข้อเสนอ A: แผงโซลาร์เซลล์แบบโพลีคริสตัลไลน์ 60 วัตต์ พร้อมแบตเตอรี่ NMC ความจุ 384 วัตต์-ชั่วโมง ราคา 285 หน่วย ข้อเสนอ B: แผงโซลาร์เซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์ 55 วัตต์ พร้อมแบตเตอรี่ LiFePO₄ ความจุ 360 วัตต์-ชั่วโมง ราคา 310 หน่วย ทีมประเมินคำนวณต้นทุนตลอดอายุการใช้งานเป็นระยะเวลา 10 ปี โดยใช้อัตราการเสื่อมสภาพที่ผู้ผลิตระบุไว้ คือ ร้อยละ 1.2 ต่อปี สำหรับแผงแบบโพลีคริสตัลไลน์ และร้อยละ 0.5 ต่อปี สำหรับแผงแบบโมโนคริสตัลไลน์ รวมทั้งอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตามจำนวนรอบการชาร์จ-ปล่อยประจุ (cycle life) คือ 800 รอบ สำหรับ NMC (เมื่อความจุลดลงเหลือร้อยละ 80 ของค่าเริ่มต้น) และ 2,500 รอบ สำหรับ LiFePO₄ ระบบแบบโมโนคริสตัลไลน์จาก HAIROLUX ผู้ผลิตแผงโซลาร์เซลล์และโคมไฟ LED อัจฉริยะมืออาชีพ ให้พลังงานรวมตลอดอายุการใช้งานมากกว่าร้อยละ 22 แม้ราคาซื้อจะสูงกว่าร้อยละ 9 ก็ตาม ทางเทศบาลจึงเลือกข้อเสนอ B หลังดำเนินการใช้งานจริงมาแล้ว 24 เดือน การวัดค่าประสิทธิภาพภาคสนามพบว่ากำลังไฟที่ผลิตได้จากแผงเท่ากับร้อยละ 97.8 ของค่าที่ระบุไว้ ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการเสื่อมสภาพรายปีที่ระบุไว้ที่ร้อยละ 0.5

เทคโนโลยีแบตเตอรี่ — การตัดสินใจเรื่องความสามารถในการให้พลังงานในเวลากลางคืน

LiFePO₄ เทียบกับ NMC ลิเธียม ขนาดความจุของแบตเตอรี่ และอายุการใช้งานตามจำนวนรอบการชาร์จ-ปล่อยประจุที่อุณหภูมิในการทำงาน

แบตเตอรี่ใน โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ ทำงานที่อุณหภูมิ 50°C ถึง 60°C ภายในตู้ปิดผนึกภายใต้แสงแดดเขตร้อน แบตเตอรี่ชนิด LiFePO₄ ทนต่อสภาวะดังกล่าวได้: ให้จำนวนรอบการชาร์จ-ปล่อยไฟฟ้าได้ 2,000 ถึง 3,000 รอบ ก่อนความจุลดลงเหลือ 80% จุดเริ่มต้นของการลุกลามของความร้อน (thermal runaway) เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 270°C และไม่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบ ขณะที่เซลล์แบตเตอรี่ชนิด NMC มีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า (200 ถึง 250 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม เมื่อเทียบกับ 120 ถึง 140) แต่จำนวนรอบการใช้งานลดลงเหลือเพียง 800 ถึง 1,200 รอบเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความจุของแบตเตอรี่ควรเพียงพอสำหรับการใช้งานอย่างอิสระได้ 3 ถึง 5 คืน การเลือกขนาดแบตเตอรี่ที่เล็กเกินไปอาจช่วยลดต้นทุน แต่จะทำให้โคมไฟทำงานได้ดีในฤดูร้อน แต่ล้มเหลวในฤดูหนาวเมื่อปริมาณรังสีแสงอาทิตย์ลดลง 40% ถึง 60%

LED และระบบออปติกส์ — แปลงพลังงานที่เก็บไว้ให้กลายเป็นแสงที่ใช้งานได้จริง

ประสิทธิภาพการให้แสง (ลูเมนต่อวัตต์) มุมกระจายของลำแสง และความสม่ำเสมอของการกระจายแสง

โมดูล LED ภายใน โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ แปลงพลังงานที่เก็บไว้ให้เป็นแสงสว่าง ที่ความสว่าง 120 ลูเมนต่อวัตต์ เทียบกับ 90 ลูเมนต่อวัตต์ แสงสว่างในปริมาณเท่ากันจะใช้พลังงานน้อยลง 25% ทำให้ระยะเวลาการใช้งานยาวนานขึ้นตามสัดส่วน รูปแบบการกระจายแสงแบบ Type II หรือ Type III ตามมาตรฐาน IESNA LM-79 จะส่งผ่านแสงไปยังถนน ไม่ใช่ท้องฟ้า อัตราส่วนความสม่ำเสมอ — คือค่าเฉลี่ยของความส่องสว่างหารด้วยค่าความส่องสว่างต่ำสุด — ควรอยู่ที่ 3:1 หรือดีกว่านั้น อัตราส่วนที่สูงเกินไปหมายถึงมีจุดที่สว่างจ้าและจุดที่มืดสนิท ในขณะที่อัตราส่วนที่ต่ำเกินไปหมายถึงแสงสว่างที่สม่ำเสมอและปลอดภัยยิ่งขึ้น

โครงสร้างหุ้มและทนต่อสภาพแวดล้อม

ระดับการป้องกัน IP, ระดับความต้านทานแรงกระแทก IK, คุณภาพของวัสดุ และการจัดการความร้อน

โครงสร้างหุ้มของ โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ ป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากน้ำ ฝุ่น แรงกระแทก และความร้อนพร้อมกัน IP65 เป็นระดับขั้นต่ำ ซึ่งหมายถึงการป้องกันฝุ่นได้อย่างสมบูรณ์แบบ และสามารถทนต่อสายพ่นน้ำที่มีแรงดันต่ำได้ IP66 คือระดับที่สามารถป้องกันสายพ่นน้ำแรงสูงได้ ซึ่งเหมาะสำหรับการติดตั้งในบริเวณชายฝั่งที่ได้รับผลกระทบจากละอองเกลือที่ถูกพัดโดยลม ระดับความแข็งแรงต่อแรงกระแทก IK08 (พลังงาน 5 จูล) หรือ IK10 (พลังงาน 20 จูล) ช่วยป้องกันการถูกทำลายโดยเจตนาหรือแรงกระแทกโดยไม่ตั้งใจจากเศษวัสดุ ตัวเรือนทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมพร้อมเคลือบผิวด้วยผงสี ซึ่งให้คุณสมบัติต้านการกัดกร่อนและทำหน้าที่เป็นฮีตซิงก์ในการจัดการความร้อน โดยช่วยควบคุมอุณหภูมิของข้อต่อ LED ให้อยู่ต่ำกว่า 85°C เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิสูงกว่านี้อัตราการลดลงของค่าลูเมนจะเพิ่มขึ้น 2–3 เท่า HAIROLUX นำเสนอไฟถนนแบบบูรณาการที่มีมาตรฐาน IP65 พร้อมตัวเรือนโลหะผสมอลูมิเนียมและแบตเตอรี่ชนิด LiFePO₄

คำถามที่พบบ่อย

แผงโซลาร์เซลล์ประเภทใดเหมาะสมที่สุดสำหรับไฟถนนแบบบูรณาการ

แผงโมโนคริสตัลไลน์ที่มีประสิทธิภาพ 19% ถึง 22% และมีอัตราการเสื่อมสภาพต่อปีไม่เกิน 0.5% ให้ประสิทธิภาพในระยะยาวที่ดีที่สุดสำหรับ โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ แผงโซลาร์เซลล์แบบโพลีคริสตัลไลน์มีราคาถูกกว่า แต่เสื่อมสภาพเร็วกว่าและรับพลังงานได้น้อยกว่าในสภาพแสงน้อย ฮายโรลักซ์ใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบโมโนคริสตัลไลน์ระดับที่ 1

แบตเตอรี่ของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการใช้งานได้นานเท่าใด

แบตเตอรี่ลิเธียมเฟอร์โรฟอสเฟต (LiFePO₄) ใน โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ สามารถใช้งานได้ 2,000 ถึง 3,000 รอบ หรือประมาณ 5 ถึง 8 ปีของการเปิดใช้งานทุกคืน ส่วนแบตเตอรี่ชนิด NMC ใช้งานได้ 800 ถึง 1,200 รอบ การเปลี่ยนแบตเตอรี่คือการบำรุงรักษาหลักที่จำเป็น

โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการควรมีค่าการป้องกันตามมาตรฐาน IP เท่าใด

หนึ่ง โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ ต้องมีค่าการป้องกัน IP65 เป็นอย่างน้อย โดยแนะนำให้ใช้ IP66 สำหรับการติดตั้งในพื้นที่ชายฝั่งที่มีละอองเกลือ ค่าการป้องกันนี้ครอบคลุมตัวเรือนที่ปิดผนึกทั้งหมด รวมถึง LED แบตเตอรี่ และตัวควบคุม

โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการสามารถใช้งานได้กี่วันในช่วงที่มีเมฆครึ้มต่อเนื่อง

ตาข่ายที่มีขนาดเหมาะสม โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ โคมไฟที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเฟอร์โรฟอสเฟต (LiFePO₄) สามารถให้พลังงานได้ 3 ถึง 5 คืน ตามระดับความสว่างที่ตั้งโปรแกรมไว้ ซึ่งเพียงพอต่อการใช้งานในช่วงที่มีเมฆครึ้มต่อเนื่องโดยไม่ต้องพึ่งแหล่งจ่ายไฟจากโครงข่าย

ประสิทธิภาพของ LED ระดับใดจัดว่ามีคุณภาพสูง

หนึ่ง โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ มีประสิทธิภาพของ LED อยู่ที่ 120 ถึง 150 ลูเมนต่อวัตต์ (lm/W) ซึ่งจัดว่ามีคุณภาพสูง ประสิทธิภาพต่ำกว่า 100 ลูเมนต่อวัตต์ (lm/W) จะทำให้ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มากขึ้นเพื่อให้ได้แสงในระดับเดียวกัน ส่งผลให้เวลาใช้งานในเวลากลางคืนลดลง

การจัดการความร้อนส่งผลต่ออายุการใช้งานของไฟแบบบูรณาการอย่างไร

หนึ่ง โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการ มีโครงสร้างภายนอกทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ซึ่งทำหน้าที่เป็นฮีตซิงก์ ช่วยควบคุมอุณหภูมิบริเวณข้อต่อของ LED ให้อยู่ต่ำกว่า 85°C อุณหภูมิข้อต่อที่สูงกว่าค่าเกณฑ์นี้จะเร่งการลดลงของค่าลูเมน 2 ถึง 3 เท่า