Kahepoolsed päikesepaneelid tänavavalgustitele: Kui kasu on reaalne

Kuidas kahepoolsed paneelid töötavad

Tavapärases monopoolses paneelis on elemendid ainult esipinnal. Kahepoolses paneelis on elemendid mõlemal pinnal: esipind võtab vastu otsese päikesevalguse, tagapind aga ka maapinnalt, katusest või veepealt peegeldunud valguse.

Füüsikaline mehhanism on mõlemal pinnal sama – valgus ergutab pooljuhtides elektronide ning aukude paare, ning paneel muudab kogu saadud valguse (otsese või peegeldunud) vooluks. Muutub ainult saadaolev valgus: tagapind toodab energiat ainult siis, kui selle all on peegeldav pind.

Kust tuleb see 10–30% suurune kasu?

Tagantulatu valgusintensitet sõltub kahest asjast: aluspinna peegeldusvõimest (albedost) ning sellest, kui palju taeva ning maad tagakülg näeb.

• Albedo. Asfalt peegeldab umbes ühe kümnendosa sellele langedavast valgusest; heledast betoonist peegeldub valgus mitu korda rohkem; lumi ning vesi peegeldavad veelgi enamat valgust. Paneel, mis asub kõrbe liival või valgel katusel, näeb heledat pinda; paneel, mis asub värskel asfaltteel, näeb seda mitte.
• Geomeetria. Tagantulatu valgusintensitet suureneb koos paneeli kõrguse ning avatuse kasvamisega – paneel näeb siis rohkem peegeldavat maapinda ning vähem oma enda toetusstruktuuri. Paneel, mis on külge asetatud posti külge, on poolest osas varjutatud.

10–30% vahemikku, mida mainitakse kahepoolsa (bifacial) tehnoloogia puhul, kehtib avatud paikades, kus albedo on kõrge. See ei ole omadus ainult paneelile, vaid paneeli ning selle asuvat maapinda koosmõju tulemus.

Kus kahepoolsa tehnoloogia ei ole tõhus valgustusallikana tänavavalgustite puhul

Tüüpiline paigaldusviis tänavavalgustitele on kõige halvim variant kahepoolsete (bifacial) paneelide jaoks: paneel asub valgusti peaosas, mõne metri kõrgusel asfalti kohal, ning valgusti posti asub selle taga. Paneeli tagakülg on suunatud valgusti telje poole, mistõttu jääb ala all pimedaks. Aus inseneriline vastus on, et sellisel paigaldusviisil on vähe kasu ning see ei tasusta kindlalt paneeli kallist hinda.

On veel kaks huviäratavat asja: segane varjutus paneeli tagaküljel – telje, kinnituselement, seina – põhjustab sama vooluvastuoluga probleemi nagu igas osaliselt varjutatud valgustisüsteemis. Lisaks toimib ökonoomiline mõju ainult siis, kui lisanduv tootlikkus vähendab vajalikku varustust (vähem paneele, väiksem paigalduskomplekt, odavam infrastruktuur). Kui paigal on endiselt vaja sama posti, sama paigalduskomplekti ning sama juhtimissüsteemi, siis paneeli kallus ei ole mingit mõtet.

Kus kahepoolsed paneelid tõesti oma kohta väärivad

– Suured maapealsed pannosüsteemid erämaadel ning avatud aladel. Maapinna kõrge albedo ning avatud pannosüsteemi geometria; peegeldatud valguse mõju on reaalne, ning suuremahulistes projektides on täheldatud märkimisväärset tootmisvõimukuse suurenemist. – Peegeldavad katuseid ning autode varuhooneid. Tööstushooned, millel on heledad katuseid, asetsevad otse pannosüsteemide all, mistõttu on tagakülg eredalt valgustatud. – Ujuvad pannosüsteemid. Vesi peegeldab valgust tugevalt, mistõttu on tagakülg nagu ered, liikuv peegel – just sellistel juhtudel on bifaciaalsed pannosüsteemid peaaegu spetsiaalselt loodud.

Mida me soovitame…

Meie tehases on valikusiselt monofaciaalsete valgustusseadmete kasutamine. Kui distribuutorid esitavad küsimusi bifaciaalsete seadmete kohta, alustavad nad tavaliselt lausega „Bifaciaalsed paneelid on ju 10–30% paremad, eks?“, ning jutt lõpeb seotult paikade albedoga ning montaažigeomeetriaga. Me valime bifaciaalsed paneelid siis, kui tegemist on autokarussaali, peegeldava katuse või avatud, kõrge albedoga maapinna puhul; teedel ning kõnniteedel kasutame aga monofaciaalseid paneele. Mõlemat valikut tuleb läbi viia valgustusdisaini tööriistaga koostamaks nõutava koormuse arvutuse ning kontrollerite suuruse arvutusriistaga energiatarbe arvutuse jaoks. Samuti võrreldame meie kõikehõlmavaid päikesevalgustusseadmeid erinevate konfiguratsioonide puhul.

Mida see leht ei käsitle

See leht käsitleb ainult bifaciaalseid paneele, mida kasutatakse DC-valgustusseadmetes. See ei hõlma suuremahulisi bifaciaalseid paneelisüsteeme, jälgimissüsteeme ega ujuvaid päikeseenergiajaamu – need kuuluvad teistesse valdkondadesse.