Luas Proyeksi Efektif (Effective Projected Area/EPA) untuk Lampu Jalan Berbahan Surya: Cara Menghitungnya

Dua rumus yang perlu Anda ketahui:

EPA = Panjang × Lebar × Koefisien Bentuk

Untuk komponen berbentuk persegi panjang (misalnya panel surya atau kotak penampung komponen pencahayaan):

EPA = Diameter × Tinggi × Koefisien Bentuk

Untuk komponen berbentuk silinder (yaitu tiang itu sendiri):

Koefisien bentuk tersebut mempertimbangkan aspek aerodinamika: sebuah panel datar menyerap lebih banyak angin per satuan luas dibandingkan dengan sebuah tiang bulat. Nilai-nilai tersebut berasal dari ketentuan terkait beban angin dalam kode bangunan; di Amerika Serikat, kode tersebut umumnya adalah ASCE 7 (standar beban desain minimum dari American Society of Civil Engineers). Gunakan koefisien gaya yang tercantum dalam kode tersebut, bukan metode perkiraan kasar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai koefisien beban angin pada lampu jalan tenaga surya

Ada tiga komponen utama yang mempengaruhi nilai koefisien beban angin tersebut, dan panel tenaga surya sering kali diabaikan oleh orang-orang dalam perhitungannya.

Orientasi panel surya: Sudut kemiringan dan azimut panel mempengaruhi luas permukaan yang terpapar sinar matahari. Panel yang diletakkan dengan sudut kemiringan optimal untuk produksi energi akan menghadap angin dengan permukaan yang lebih luas dibandingkan panel yang diletakkan secara horizontal. Namun, upaya untuk mengoptimalkan produksi energi dan mempertahankan kekokohan struktur panel seringkali bertentangan; penyeimbangannya terletak pada regulasi pemerintah (seperti EPA/Environmental Protection Agency).

Desain perangkat penopang: Kasing yang lebih besar dan elemen dekoratif dapat menambah luas permukaan yang terpapar angin. Perangkat penopang yang indah dan menarik secara visual justru bisa menambah biaya penggunaan energi, karena biayanya terbagi menjadi dua komponen: biaya perangkat itu sendiri dan biaya tiang penopangnya.

Bentuk tiang: Tiang yang berbentuk meruncing memiliki luas permukaan yang lebih kecil yang terpapar angin dibandingkan tiang lurus dengan ketinggian yang sama; itulah sebabnya tiang berbentuk meruncing lebih umum digunakan dalam instalasi komersial.

Untuk unit yang terintegrasi sepenuhnya, tambahkan kotak baterai ke dalam daftar komponen penopang panel surya. Dalam desain yang terintegrasi, kotak baterai diletakkan di bagian atas tiang, di bawah panel, dan tetap berkontribusi terhadap luas permukaan yang terpapar angin, bahkan pada sudut angin yang paling buruk sekalipun.

Aspek kecepatan angin dalam perhitungan efisiensi panel surya

Lampu jalan tenaga surya komersial harus dirancang sesuai dengan kecepatan angin yang ditetapkan dalam peraturan bangunan setempat, dan rentang kecepatan angin tersebut sangat bervariasi. Kriteria desain yang umum digunakan berkisar antara sekitar 90 mph (40 m/s) untuk sebagian besar daerah daratan hingga 150 mph (67 m/s) untuk wilayah pesisir yang rentan terhadap badai. Nilai kecepatan angin yang lebih tinggi menuntut fondasi tiang dan struktur penopang yang lebih kuat; kedua faktor tersebut perlu dipertimbangkan secara bersamaan dalam perencanaan. Penggunaan panel surya yang berukuran besar di daerah pesisir merupakan contoh klasik dari kombinasi yang melebihi batas yang ditetapkan.

Mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan (EPA) tanpa mengurangi fungsi lampu jalan

Jika struktur lampu jalan memerlukan peningkatan kekuatan, ada empat strategi yang dapat diterapkan, dengan urutan efektivitas yang kira-kira sebagai berikut:

1. Sistem pemasangan panel aerodinamis yang mengurangi hambatan angin efektif pada panel tersebut.
2. Pengatur cahaya LED yang kompak dengan luas penampilan yang lebih kecil; casing yang lebih ringkas, serta lebih sedikit permukaan dekoratif.
3. Deflektor angin di puncak tiang yang berfungsi untuk memecah aliran udara di sekitar bagian atas panel.
4. Panel yang lebih kecil dipadukan dengan kontroler pengisian daya tipe MPPT (Maximum Power Point Tracking) , sehingga susunan panel tersebut tidak memakan banyak ruang namun masih mampu menghasilkan energi yang cukup. Ini merupakan strategi yang kami preferensikan di lokasi dengan keterbatasan ruang: strategi ini menangani masalah hambatan angin secara langsung (dari sumbernya), alih-alih mempertebal struktur baja di bagian bawah.

Pemasangan yang ramah lingkungan dan peka terhadap kondisi langit gelap umumnya mengikuti arah yang sama, yaitu penggunaan perangkat pencahayaan yang lebih kecil, sistem pemasangan panel yang tidak mencolok, serta komponen optik yang sesuai dengan kebutuhan langit gelap. Dengan demikian, persyaratan struktural dan lingkungan justru saling mendukung, bukan saling bertentangan.

Apa yang tidak dibahas di halaman ini:

Halaman ini menjelaskan tentang EPA (Environmental Protection Agency) dan data yang digunakan oleh EPA. Halaman ini tidak dapat menggantikan verifikasi yang dilakukan oleh insinyur struktur; untuk proyek-proyek yang diizinkan, pastikan nilai-nilai yang diberikan oleh EPA serta asumsi mengenai beban angin telah diverifikasi sesuai dengan peraturan setempat sebelum pengecoran fondasi dilakukan. Kalkulator beban angin kami beban angin kami digunakan untuk menghitung beban yang dialami oleh struktur tiang dan bagian atasnya, sedangkan halaman desain fondasi kami desain fondasi kami menjelaskan makna dari beban-beban tersebut terhadap fondasi tersebut.