EN
Чому основним перешкодою для інтегрованих систем сонячних вуличних ліхтарів є заміна акумуляторів
Акумулятор є головною причиною проблем у повністю інтегрованих сонячних вуличних світильників. У повністю інтегрованих сонячних вуличних світильників багато компонентів, які можуть служити багато років, наприклад, сонячні панелі та світлодіодні лампи; однак акумулятори є найслабшим ланцюгом. Через приблизно 5–7 років вони можуть демонструвати ознаки заряджання й розряджання. Витрати на заміну акумуляторів становлять близько 60 відсотків загальних витрат на технічне обслуговування світильників. При заміні акумуляторів у повністю інтегрованих сонячних вуличних світильників виникають три основні проблеми:
1. Хімічні зміни в акумуляторі, спричинені щоденним заряджанням і розряджанням
2. Внутрішня термічна корозія, викликана екстремальними температурами (спекотою та холодом)
3. Проблеми в похмуру погоду, коли акумулятори повністю розряджаються
Стратегії інтегрованого проектування систем ще більше погіршують ситуацію. На відміну від інших систем, ці герметичні блоки вимагають повної розбірки для доступу до акумулятора, що робить процес розбирання та збирання втричі тривалішим порівняно з іншими типами акумуляторів. Вилучення акумулятора може порушити цілісність системи захисту від атмосферних впливів. Акумулятори, які потребують заміни, вважаються віддаленими блоками, тобто вартість їх заміни та транспортування може становити навіть 40 відсотків загальної вартості.
Цикл заміни без стратегічного підходу зводить нанівець екологічні переваги сонячного вуличного освітлення. Прогнозне управління акумуляторами стає необхідним для збільшення інтервалів обслуговування та забезпечення надійності. Тривалість служби, термін придатності та інтервали заміни в експлуатації в інтегрованих одиницях сонячного вуличного освітлення
Кількість циклів заряджання/розряджання, термічна стійкість та частота відмов у реальних умовах експлуатації (2–5 років)
При порівнянні свинцевих та літієвих акумуляторів середній термін служби літієвих акумуляторів становить 2 000–6 000 циклів заряджання-розряджання, тоді як у свинцевих — лише 500–1 000 циклів, що відповідає різниці в 4–6 разів за кількістю циклів. Також доведено, що літієві акумулятори мають більший термін служби порівняно зі свинцевими, а також демонструють покращену й стабільнішу роботу в ширшому діапазоні температур. Літієві акумулятори добре працюють і зберігають ефективність навіть при низьких температурах (наприклад, −20 °C) та високих температурах (наприклад, 60 °C). Натомість свинцеві акумулятори відразу втрачають приблизно 20–50 % потужності в умовах замерзання, а при підвищених температурах (25 °C і вище) їх ефективність та ємність також знижуються. У свинцевих акумуляторах спостерігається сильне старіння внутрішніх компонентів елементів. Більшість систем на основі свинцевих акумуляторів страждають від внутрішнього сульфатування та корозії внутрішніх компонентів, через що акумулятори потрібно замінювати кожні 2–3 роки в теплих кліматах і кожні 3–5 років — в прохолодних. Навпаки, більшість літієвих систем зберігають щонайменше 80 % початкової ємності навіть після 5 років експлуатації, а в 7 із 10 випадків навіть після 10 років експлуатації вони не потребують технічного обслуговування й зберігають аналогічний рівень збереження ємності.
Не дивно, що так багато міст впроваджують LiFePO4 у свої системи вуличного освітлення, оскільки тривалий термін служби таких акумуляторів зменшує витрати на технічне обслуговування на 40–60 % порівняно з традиційними свинцево-кислотними аналогами.
Інтеграція інтелектуальної технології BMS: прогнозування несправностей та оптимізація терміну служби акумуляторів у комбінованих сонячних вуличних ліхтарях
Як передова технологія BMS зменшує деградацію акумуляторів за рахунок вирівнювання напруги й температури та оцінки SOC
Сучасні системи управління акумуляторами (BMS) у сонячних вуличних ліхтарях спрямовані на запобігання передчасному зношуванню акумуляторів за допомогою трьох методів. Перший метод — це балансування напруги, що полягає у запобіганні перезарядженню або недозарядженню (повному розрядженню) окремих акумуляторних елементів; така єдина зміна може збільшити термін служби всього акумуляторного блоку на 30 % або більше. По-друге, існують датчики температури, які запобігають надмірному нагріванню системи, наприклад, під час непереносних літніх спалахів спеки, щоб зберегти повну ємність акумулятора. Нарешті, існують алгоритми оцінки SOC (стану заряду), які аналізують попередні шаблони розряду, щоб передбачити, чи підтримує напруга акумулятора роботу в діапазонах, що вважаються небезпечними. Можливо, найвизначнішою рисою цих систем BMS є їхні прогнозні функції щодо ймовірного виникнення зазначених проблем. Прогнозні функції дозволяють виявляти незначні відхилення напруги або аномальні температурні патерни, які можуть призвести до виходу системи з ладу, що, у свою чергу, дає змогу провести профілактичне обслуговування для запобігання аварійному виходу з ладу та збереження робочої функціональності системи — що є вигідним з економічної та експлуатаційної точок зору.
Модульне модернізація системи управління акумуляторами (BMS): подолання проектних обмежень герметичних інтегрованих світлодіодних вуличних ліхтарів з сонячним живленням
Модернізація інтегрованих світлодіодних вуличних ліхтарів з сонячними батареями за допомогою розумних систем управління акумуляторами (BMS) може обмежуватися конструкцією корпусу. Старіші вуличні ліхтарі виконані у герметичному корпусі, який не передбачає додаткового місця для модифікацій чи встановлення додаткових електронних компонентів, що призводить до необхідності встановлення зовнішніх систем BMS у корпусах, придатних для експлуатації на відкритому повітрі. Однак хороша новина полягає в тому, що роз’єми, як правило, сумісні завдяки наявності стандартних адаптерів, які підключаються до існуючих клем, і це не вимагає жодних змін у конструкції наявного корпусу. Для термокерування та інтеграції радіаторів між новими компонентами й існуючими елементами радіатора розміщують теплопровідні прокладки. У понад 80 % випадків цей перевірений на практиці метод модернізації відомий тим, що збільшує термін служби акумуляторів на 2–4 роки. При цьому ступінь захисту від атмосферних впливів (IP-рейтинг) оригінальних одиниць зберігається й враховується в проекті. Багато муніципалітетів вважають цей підхід технічно й економічно доцільним.
Методи заміни акумуляторів для обслуговування інтегрованих сонячних вуличних ліхтарів
Керівництво з заміни: хімічний склад, напруга та тепловий інтерфейс
Використовуйте цей протокол для простого замінення акумуляторів у інтегрованих сонячних вуличних ліхтарях.
Хімічний склад: переконайтеся, що контролери заряду (наявні) та акумулятори (нові) сумісні — LiFePO4 та свинцево-кислотні акумулятори мають різні вимоги до напруги.
Напруга: виміряйте напругу в режимі холостого ходу перед встановленням. Будь-яке значення напруги поза стандартним діапазоном (±0,5 В) ймовірно вказує на заводський дефект.
Тепловий інтерфейс: використовуйте термопровідну пасту з коефіцієнтом теплопровідності 1,5 Вт/(м·К) та замініть термопрокладки (якщо такі є) на місці з’єднання з акумулятором, щоб уникнути перегріву.
Водонепроникність: після встановлення акумулятора та перед закриттям корпусу перевірте герметичність відсіку для акумулятора шляхом його занурення у воду на глибину 30 см на 10 хвилин.
Повторення циклу: виконайте 3 повні цикли заряду-розряду й не перевищуйте глибину розряду 80 % для забезпечення оптимального ресурсу акумулятора.
Після виконання цього процесу поле техніків мають 92% успішності. У порівнянні з іншими методами заміни це зменшує кількість повторних викликів на 40%.
Що таке ЧаП?
Чому акумулятори в сонячних вуличних ліхтарях деградують швидше, ніж сонячні панелі та світлодіодні лампи?
Акумулятори сонячних вуличних ліхтарів піддаються глибоким розрядам, екстремальним температурам та щоденним циклам заряду/розряду, саме тому вони деградують швидше, ніж інші компоненти.
Які переваги мають літій-залізо-фосфатні (LiFePO4) акумулятори порівняно з акумуляторами на основі свинцю та кислоти у застосуванні в сонячних вуличних ліхтарях?
Літій-залізо-фосфатні (LiFePO4) акумулятори мають довший термін служби та кращу роботу при екстремальних температурах, тоді як акумулятори на основі свинцю та кислоти потрібно замінювати частіше, що збільшує витрати на технічне обслуговування на 40–60%.
Яким чином системи управління акумуляторами сприяють збільшенню терміну служби акумуляторів сонячних вуличних ліхтарів?
Щодо терміну служби акумуляторів, системи управління акумуляторами уповільнюють процес їхнього старіння й сприяють безпечній експлуатації акумуляторів. Цього можна досягти шляхом балансування та/або вирівнювання модулів акумуляторів за напругою та/або температурою; оцінки рівня заряду; а також виявлення несправностей до того, як вони призведуть до виходу з ладу системи управління акумуляторами.
Які труднощі виникають під час інтеграції сучасних систем управління акумуляторами в старі сонячні вуличні ліхтарі?
Старі сонячні вуличні ліхтарі, як правило, мають компактну конструкцію з багатостороннім герметичним корпусом, що вимагає створення зовнішніх корпусів для системи управління акумуляторами, а також забезпечення сумісності роз’ємів.