Kuinka mitoittaa aurinkokatuvalaisin oikein
Me Sol by Sunna Designilla olemme iloisia voidessamme tarjota yhteisöille luotettavaa aurinkoenergiaa hyödyntävää katuvalaistusta, jotta ne voivat saavuttaa kestävän kehityksen tavoitteensa ja samalla valaista puistojaan ja julkisia tilojaan. Valaisimemme on kenttätestattu saavuttamaan jatkuvasti alan standardinmukaiset valotasot vuosia ilman huoltoa. Mikä on prosessi? Käytämme paljon aikaa varmistaaksemme, että järjestelmiemme aurinkopaneelit ja akut ovat oikean kokoisia. Lisäksi meillä on innovatiivinen järjestelmäsuunnittelu ja tarkoituksenmukainen, tehokas energianhallinta.
Oikean kokoisessa aurinkovalojärjestelmässä on juuri oikea määrä aurinkoenergiaa, akkuvarastoa ja LED-valaisimien tehokkuutta toimiakseen projektin edellyttämällä valotasolla joka ilta useiden vuosien ajan, samalla kun se tarjoaa myös varavirtaa, jotta asiat pysyvät käynnissä huonoissa olosuhteissa. sää ja välttää ylimääräisten aurinkopaneelien tai akkujen tarvetta. Se on ihanteellinen ratkaisu – ei liikaa aurinkokomponentteja, jotka tekisivät järjestelmästä liian kalliita, eikä liian vähän, mikä saattaisi järjestelmän epäonnistumaan aikaisin.
Kolme olennaista komponenttia – terve sarja/kuormitussuhde, riittävä akun kapasiteetti ja varateho sekä tehokas LED-valaisin ja toimintaprofiili – ovat välttämättömiä oikein skaalautuneelle, luotettavalle aurinkokatuvalolle.
Lataa Ultimate Solar Lighting Guide -oppaamme saadaksesi lisätietoja optimaalisesta mitoituksesta. Tämä kattava referenssi tutkii tuotetietoja ja vertailuja sekä aurinkovalaistuksen toimintaa ja miksi asiakkaat valitsevat sen.
Taulukon suhde kuormiin
Toimivan aurinkovalon oikea mitoitus edellyttää useiden tulojen ja lähtöjen tasapainottamista. Näitä ovat muun muassa projektin sijainnin tutkiminen, oikean akun kemian ja kapasiteetin määrittäminen, tehokkaan LED-valaisimen ja käyttöaikataulun valinta, riittävän akun varavirran pitäminen käsillä huonon sään varalta sekä projektin sijainnin tutkiminen.
Aluksi tulee ottaa huomioon ALR (Array-to-load ratio), joka on suoraviivainen, rikkoutumaton kriteeri aurinkovalaistusjärjestelmien suunnittelussa. Se on aurinkopaneelien tuottaman energian (jota kutsutaan "ryhmäksi" tai energian sisääntuloksi) suhde valaisimen käyttämään energiaan (kutsutaan "kuormitukseksi" tai energian ulostuloksi). Valaistusjärjestelmällä on terve ALR, jos se kerää enemmän aurinkoenergiaa päivällä kuin kuluttaa, kun valo syttyy yöllä.
Kaikki aurinkovalaistusasennukset tulee aina aloittaa aluetta ajatellen. Eri leveysasteille saavuttavan aurinkoenergian määrä vaihtelee; tämä tunnetaan aurinkosäteilynä ja ilmaistaan kWh/m2/vrk. Keskimääräinen vuotuinen päivittäinen aurinkoenergia Amerikassa on esitetty alla olevassa kaaviossa. Kuten näet, Kalifornia ja muut eteläiset osavaltiot saavat paljon enemmän aurinkoenergiaa joka päivä kuin Alaska ja muut pohjoiset osavaltiot. Tämä tarkoittaa, että saavuttaakseen samat valotasot pohjoiset kohteet tarvitsevat usein suuremman aurinkopaneelin ja ylimääräisiä akkuja kuin eteläiset vastaavat.
Suoraa normaalia säteilyä aurinko-Amerikasta
Projektin sijaintia voidaan käyttää arvioitaessa mahdollisen järjestelmän aurinkoenergiaa ja akkukapasiteettia. Sijainnin huomioimatta jättäminen voi johtaa järjestelmään, joka ei kestä vaatimatonta kysyntää ja epäonnistuu aikaisin, tai kalliimpaan järjestelmään, jossa on redundantti aurinkokapasiteetti. Tästä syystä sijainti tulee aina ottaa huomioon aluksi.
Tehottoman energianhallinnan tai puutteellisesti suunnitellun järjestelmän piilottamiseksi valmistajat voivat asentaa enemmän tai suurempia aurinkopaneeleja. Valitettavasti aurinkoenergiaa voi olla liikaa. Liian suuren koneen kuljettaminen ja asentaminen maksaa ylimääräistä. Paikallisen kaupunkiarkkitehtuurin estetiikasta riippuen se näyttää raskaalta ja houkuttelevalta ja lisää paneelien tuulen rasitusta, mikä vaatii suurempia, kalliimpia pylväitä kompensoimiseksi.
Lisätietoja on artikkelissamme aurinkopaneelien mitoituksen parhaista käytännöistä.
2. Varavirta ja akut
Aurinkokatuvalon paristot määräävät, toimiiko se vai ei, joten potentiaalinen ostaja voi olla huolissaan akusta, joka rikkoutuu liian aikaisin. Akun tai aurinkoteknologian luonnostaan virheellinen rakenne ei käytännössä koskaan aiheuta akun ennenaikaista tuhoutumista. Tämä ongelma johtuu virheellisestä järjestelmän skaalauksesta, huonosta energianhallinnasta ja väärästä suunnittelusta. Tämä aurinkovalo toimii luotettavasti monta vuotta, kun valmistaja on huolellisesti rakentanut järjestelmän, työskennellyt tehokkaan energianhallinnan parissa ja skaalannut sen riittävällä aurinkopaneeliteholla ja akkukapasiteetilla.
Ensisijaisia akkutyyppejä käyttävät aurinkovalaistuksen valmistajat.
Lyijyhappo: Luotettavat ja edulliset lyijyakut ovat olleet käytössä useita vuosia. Niitä käytetään usein autoissa ja suuremmissa teollisissa sovelluksissa, mukaan lukien sairaalalaitteistot ja UPS-järjestelmät, joissa luotettavan virran saanti hätätilanteessa on välttämätöntä. Yleisin akkutekniikka aurinkovalaistukseen on tämä.
Yksi suosituimmista ladattavista akkutyypeistä kuluttajien käytössä on nikkelimetallihydridi (NiMH) -akkutyyppi. NiMH-akut, kuten Sunna Designin SOL:n All-in-One (iSSL) ja All-in-Two, ovat ihanteellisia aurinkovalaistusjärjestelmiin, kun et tarvitse erityisen suuria akkupankkeja niiden suuren energiatiheyden ja syvän vuoksi. sykliominaisuudet ja laaja työlämpötila-alue (UP)
Litium-ion (Li-ion) -akuilla on paras energiatiheys, samalla kun ne ovat kalleimmat kolmesta. Li-ion-akkuja löytyy usein kannettavista tietokoneista ja matkapuhelimista, mutta niitä käytetään myös yhä useammissa uusissa tuotteissa, mukaan lukien ilmailu- ja sotilaslaitteistot. Yksi litiumioniakkujen haittapuoli on niiden kyvyttömyys kestää hyvin kylmiä lämpötiloja (ne lakkaavat lataamasta alle 32 astetta F) sekä niiden rajallinen kierrätyskapasiteetti. Alle 5 prosentin litiumioniakuista uskotaan kierrätettävän Yhdysvalloissa.
Kunkin akkukemian edut ja haitat vaihtelevat sovelluksen ja projektin vaatimusten mukaan. Niiden erottuva purkauskuvioiden syvyys on yksi kolmen ryhmän tärkeimmistä eroista.
Käytön aikana käytettyä osuutta akun kapasiteetista kutsutaan purkautumissyvyydeksi (kutsutaan joskus myös DOD:ksi). DOD olisi esimerkiksi 25 prosenttia, jos aurinkolamppu käy koko yön ja kuluttaisi neljänneksen akun kapasiteetistaan.
Purkautumissyvyyden ymmärtäminen on tärkeää aurinkosovelluksissa, koska se vaikuttaa suuresti akun käyttöikään tai siihen, kuinka monta kertaa se voidaan tyhjentää ja sitten ladata uudelleen. Jotkin akkukemiat, kuten NiMH ja Li-ion, voivat turvallisesti kestää lähes täydellisen purkauksen ennen kuin ne on ladattava. Tämä purkauksen määrä lyhentäisi merkittävästi akun käyttöikää muiden kemikaalien, kuten lyijyhapon, osalta. Kapasiteetti, joka voidaan turvallisesti tyhjentää kussakin kolmessa akkutyypissä, on esitetty alla olevassa taulukossa esimerkkinä.
Vaikka NiMH- ja Li-ion-akut voivat turvallisesti tyhjentää enemmän joka ilta, lyijyakulla on ylimääräinen etu, että siinä on suurempi sisäänrakennettu varateho lyhyemmän DOD:n ansiosta. Tarvittaisiin lisää akkuja ja järjestelmän kustannukset nousisivat merkittävästi, jos NiMH- tai Li-ion-pohjainen järjestelmä voisi tarjota varatehoa lyijyhappopohjaisen ratkaisun kanssa. Kun huono sää jatkuu usein, varmistamalla, että järjestelmässä on tarpeeksi vara-akkuvirtaa, voidaan parantaa valon toimintaa ja kestävyyttä.
Tässä on esimerkki aurinkoparistojen mitoittamisesta. Harkitse tämän esimerkin vuoksi, että aurinkovalomme antaa virtaa 40-watin LED-valaisimille 14-tunnin talviyölle Los Angelesissa 100 prosentin kirkkaudella. Järjestelmämme kokonaiskuormitus joka yö olisi 560 wattituntia (40 wattia x 14 tuntia=560 wattituntia). Mikä on kunkin akkutyypin vähimmäiskapasiteetti olettaen ihanteelliset olosuhteet ja täyteen ladattu akku yön alussa?
Tässä on joitain näytteitä terveestä ja alhaisesta järjestelmän akusta käyttämällä yllä lueteltuja akkutyyppejä, jotta voimme ymmärtää paremmin, mikä akun vähimmäiskapasiteettimme tulisi olla.
Katso lisätietoja akun koosta sivultamme, joka käsittelee aurinkovalaistuksen varavirtaa.
3. LED-valaisimien koko ja toimintaprofiili
LED-tekniikat ja aurinkolaitteet sopivat hyvin yhteen. Markkinoiden energiatehokkaimmat valaisimet, LED-valaisimet, ovat tehneet aurinkoenergialla varustetuista valojärjestelmistä luotettavia ja edullisia korvikkeita tavanomaiselle liikevalaistukselle. Lisäksi LEDien tehokkuus kasvaa, minkä ansiosta ne voivat tuottaa enemmän lumenia (tunnetaan myös valoyksiköinä) samalla kun ne käyttävät vähemmän energiaa kuin aikaisemmin. Esimerkiksi lämpimissä värilämpötiloissa, kuten 3000K, moderni LED-valaistus voi tuottaa 160 lumenia wattia kohden. Aurinkojärjestelmän koon osalta tämä on tervetullut läpimurto, koska sen avulla pienemmät järjestelmät voivat saada samat tulokset kuin suuremmat asennukset, joissa käytetään alhaisemman tehokkuuden kalusteita.
Hyväksyttävän toimintaprofiilin valinta on toinen elementti aurinkomitoitusprosessissa. Toimintaprofiilina tunnettu aikataulu määrää, milloin valaisin sytytetään ja sammutetaan sekä milloin (ja milloin) sen on vähennettävä tehoaan. Näiden profiilien avulla valmistajat voivat mukauttaa järjestelmänsä tiettyihin virranhallintavaatimuksiin.
Tässä on muutama esimerkki tyypillisistä toimintaprofiileista:
Hämärästä aamunkoittoon (koko yön toiminta): valo palaa koko yön samalla tehotasolla.
Himmeä muina kuin ruuhka-aikoina; valo voi esimerkiksi olla päällä viisi tuntia auringonlaskun jälkeen tarvittavalla tehotasolla, ennen kuin se himmenee 30 prosenttiin tästä tasosta. Tuotantotaso palaa 100 prosenttiin auringonnousuun asti kaksi tuntia ennen aamunkoittoa.
Tiettynä aikana valo himmenee tai sammuu. Se voi esimerkiksi olla päällä klo 23 asti sopivalla tehotasolla.
Toimintaprofiili yhdessä valaisimen tehonoton kanssa auttaa laskemaan yön energiankulutusta ja on ratkaiseva oikean järjestelmän koon valinnassa.
Tärkein vaihe aurinkoenergian katuvalon kehittämisessä pitkän aikavälin luotettavuuden takaamiseksi on oikea koko. Tutustu infografiikkaan täällä saadaksesi lisätietoja auringon skaalauksen tieteestä, tai lataa kattava viitteemme aurinkovalaistuksen teknisistä tiedoista.
