Päikeselambid tänavatel AI-ajastul: millele neid saab kasutada

Posti elektrieelarve

Alustame sellega, kui palju elektrit tüüpiline tänavavalgustuspost tegelikult toodab. 300 W võimsusega paneel, mis töötab 3,5–5 tipppäikesetundide jooksul, toodab umbes 1,0–1,5 kWh elektrit päevas – enne kui arvutatakse kaotused (seadme kontrolleri, akude ning juhtmete tõttu). Pärast neid kaotusi jääb ligikaudu 0,8–1,2 kWh elektrit kasutamiseks (tüüpilised väärtused kesklaiusel asuvates kommertraamatus; teie paiga ilmastikutingimused mõjutavad tulemust).

Valgus itself is the first item that consumes energy from that budget. A 100-watt luminaire operating for 11 hours uses approximately 1.1 kWh of electricity, which is the entire daily energy supply. This is why all serious solar street lights have a dimming function: they are at full brightness in the first hours after dusk, have reduced brightness during the night, and increase their brightness again before dawn. This dimming profile is not added for efficiency purposes; it is essential for ensuring that the energy usage stays within the budget.

What remains for all other components—cameras, sensors, controllers, communication systems—is the energy margin created by the dimming function. In a well-designed system, this margin typically accounts for 20–40% of the daily energy supply. This is an important factor to consider when a tender requires a solar street light to also support functions such as a 4G camera, an air-quality sensor, or a Wi-Fi access point.

What “AI” in a street light actually means today

If you remove all the marketing hype, the “intelligence” inside a solar street light consists of a microcontroller that performs three main functions:

1. Vähentamisskeem: Ajapõhised või ümbrusvalgusest käivitatavad profiilid, mis vähendavad valgusintensiiti, kui keegi lähedal ei ole. See on suurim energiasäästemeetod selles süsteemis.
2. Liikumise- ning kohalolutaju: PIR (passiivne infrapunakiirgus)- või radarandurid suurendavad valgusintensiiti, kui jalakäija või sõiduk läheneb. Radar toimib aeglasema liikumise ning halvemate ilmastikuolude puhul palju paremini kui PIR; seetõttu kasutame radareid avatud radadel ning PIR-andureid lühikestel, kaetud aladel.
3. Kauka jälgimine ning veateavitused: Kontroller teavitab LoRa-, 4G- või NB-IoT-kanalite kaudu üle laadimisstaatuse, laadimisvoolu ning valgusseadme vigade kohta. Kui valgus seiskub, teab varahoidja sellest enne esimest kaebuskõnet.

Ükski neist elementidest ei kuulu teadusliku mõttes tehisintellekti hulka – tegemist on sisseehitatud juhtimissüsteemidega, millel on sidevõimalused, ning need toimivad tõesti. Aus esitlusviis on oluline, sest liialdatud väited tehisintellekti kohta loovad ootusi, mida riistvaral ei ole võimalik täita.

Mida aitab see post tegelikult teha enamat kui lihtsalt valgust anda?

Jaotatud energia-konseptsioonil on oma tõepoolest meriteedid, mutte ainult teatud piirides. 4G-turvakaamera tarbib 15–30 W energiat; 24 tunni jooksul on see kokku 360–720 Wh, mida suurem pööll, millel on dimmer-funktsioon, suudab hõlmata. Keskkonnasensordid – tahked osakesed, müra, temperatuur – tarbivad vaid mõne sentiwatti energiat ning neid koormusi on täiesti vähe. Samasse kategooriasse kuuluvad ka väikesed ekraanid ning hädaabikommutaatorid.

Aga see, mis ei sobi selle konteksti, on edge-tehisintellekti (AI) arvutusvõime – pööllile paigaldatud server, millel on GPU, tarbib pidevalt sadu wattide energiat. Võrreldes 1 kWh päevase energiabudgetiga on see ainuüksi päikeseenergia abil võimatu; sellised seadmed vajavad ühendust elektrivõrguga või spetsiaalset päikesepaneeli, mille suurus on mitu korda suurem kui tavalise tänavavalgusti oma. Kui näeme hankemenetluses märkusi „tehisintellekti abil toimivast seadmest“, on esimene küsimus see, millel tehisintellekt tegelikult töötab – vastus on tavaliselt ühendus elektrivõrguga lähedal asuvas paigas.

Kus tehisintellekt tõesti aitab päikeseenergia-sektoris

Huvitavam on see, kuidas andmete tuvastamine ning ennustused võivad parandada tänavavalguste toimimist ise.

Viguennustus: Laadivoolu- ning laadimisstaatuse kurvud muutuvad enne akunähtamatut rikke tunnustatavate mustrite järgi. Kontroller, joka märgib, että „selle akupaketi kapacitet on kuue kuuga langenud 15%,” teeb rikke ajastatud vahetuseks. Adaptiivne hämarustusvalve vastavalt ilmateadetele: Anna homme ilmateade hämarustusvalve süsteemile, ja se ladestab energiat ettepoole pilvise ilmaga perioodile – selle asemel et avastada energiapuuduse kello 2 öösel. Paneelide jõudluse seire: Võrreldes tegelikku tootmist oodatava tootmisnivõudega sõltuvalt paigapärasest valgusintensiivist saab juba kuude enne, kui akku märkab probleeme, teada, et paneelid on saastunud, varjutatud kasvava puu tõttu või nende jõudlus on langenud.

Need on väiksed, kuid olulised parandused – meie kogemuste põhjal on seadmete käitusvõime 5–15% parem, mitte kaks korda parem. Käitusvõime on just see, mida linnad tegelikult ostavad, ja lamp, mis töötab 350 ööd aastas, on parem kui lamp, mis töötab 300 ööd.

Ausad väljakutsed

Kolm probleemi takistab selle visiooni nii kiiret laienemist, nagu tarkvaralised lahendused viitavad:

Integrationskostnad: Iga lisatud seade tähendab uut kapselit, uut energiatarvet ning uut rikkepunkti – mida on kulukas parandada. Inseneritehas on lihtne, kuid materjalide nimekiri ei ole sama. Säilitus on endiselt kitsaskoht: Päikeseelektritöötlemine sõltub ilmastikust ning toimib ajaliselt erinevatel aegadel. Akud on paranenud, kuid energiatihedus, kasutusiga ning toimimine külmas ilmas piiravad siiski, mitu energiat posti suudab tuua häguse nädala jooksul. Kostnaden kontroll: Täiustatud süsteemid sisaldavad rohkem komponente, ning kommunaalasutused ostavad lähtudes nende kogu elutsükli kuludest. Edukad on need süsteemid, kus seire tasub end ära säästetud veoautode sõitude kaudu – mitte need, millel on kõige rohkem sensoreid.

Mida see leht ei käsitle:

See leht käsitleb polle monteeritud päikesepaneelide kasutamist valgustuse ning väikeste tark-linna-seadmete toiteallikana. Seal ei käsitletä gridi-ga ühendatud tark-polle-arhitektuure, elektriautode laadimise integreerimist ega suuremahulisi päikesepaneelide-koos-ladustussüsteeme – need nõuavad erinevat inseneriteadust ning majanduslikke aspekte. Et näha, mida konkretne polle suudab kanda, käivitage meie valgustusprojektimistööriist või lugege, kuidas me integreerime intelligentsust kontrolleritesse, meie intelligentse valguskontrolleri juhendis. Täielike süsteemide puhul meie kõik-ühes päikesetulistite komplektis on valgusnivõtumisprofiilid ning seirefunktsioonid standardina sisalduvad.