Ketahanan terhadap Angin untuk Lampu Jalan Berbahan Tenaga Surya: Bagaimana Kami Benar-Benar Merancangnya

Jawaban singkat: Angin tidak merusak lampu jalan berbahan tenaga surya dengan cara menerbangkannya; kerusakan terjadi akibat getaran resonansi dan peningkatan tekanan pada fondasinya, dan kedua faktor tersebut sudah diperhitungkan sebelum proses pengecoran tiang dilakukan. Desain bentuk lampu tersebut membatasi luas permukaan yang terpapar angin serta koefisien hambatan angin, sehingga pemasangan lampu di daerah pesisir atau zona topan menjadi hal yang umum (bukan pesanan khusus). Angka-angka tersebut berasal dari tabel desain kami sendiri; anggaplah sebagai patokan umum yang kami gunakan dalam perhitungan, lalu gunakan kalkulator kami untuk menganalisis kondisi angin di lokasi Anda.

Bentuk tiang merupakan faktor yang paling memengaruhi tingkat hambatan angin (drag), dan penggunaan tiang berbentuk bulat (silinder) merupakan solusi termurah untuk mengurangi hambatan tersebut. Tiang berbentuk silinder mampu menahan angin samping (crosswind) lebih baik dibandingkan tiang berbentuk persegi: dengan diameter yang sama, bentuk silinder dapat mengurangi koefisien hambatan angin sekitar 30% dibandingkan bentuk persegi. Jika desain memaksa penggunaan tiang berbentuk persegi, maka membulatkan sudut-sudut tiang dapat mengurangi terjadinya pemisahan aliran udara (flow separation) yang menyebabkan terbentuknya aliran udara yang tidak stabil (turbulent wake). Dari segi tinggi tiang, bentuk kerucut (dengan dasar yang lebar dan ujung yang sempit) membantu meratakan tekanan angin sepanjang tiang. Tiang tipikal kami yang berukuran 5 meter memiliki dasar berdiameter 200 mm dan ujung berdiameter 120 mm, dengan rasio penyempitan sekitar 4:3. Tekanan pembengkokan pada bagian ujung tiang tersebut hanya sekitar 18% dibandingkan jika tiang tersebut dibiarkan lurus. Di bagian mana tiang harus tetap lurus, penambahan tulang penopang berbentuk spiral di dalam tiang dapat meningkatkan ketahanan terhadap pembengkokan sekitar 20%, tanpa menambah beban yang signifikan pada tiang tersebut.

Perubahan sudut panel dan tata letak mempengaruhi luas area yang terpapar angin Panel biasanya merupakan permukaan datar terbesar pada unit tersebut, sehingga sudutnya menentukan sebagian besar beban angin yang dialami oleh unit tersebut. Dengan mengurangi sudut panel dari 25° menjadi 16°, luas area yang terpapar angin berkurang sekitar 15%, dan beban angin yang dihasilkan juga berkurang sekitar 21%. Di lokasi yang terpapar angin langsung, kami memasang panel secara vertikal; hal ini dapat mengurangi luas area yang terpapar angin hingga 30%, sambil tetap mempertahankan tata letak penghasilan energi listrik. Untuk proyek-proyek di pesisir yang sering dilanda badai, kami menggunakan sistem yang memungkinkan panel berputar secara otomatis hingga sudut 0° ketika kecepatan angin melebihi batas tertentu.

Posisi baterai dan komponen pendukung lainnya Jika baterai diletakkan di belakang panel, luas area yang terpapar angin oleh baterai tersebut berkurang, namun hal ini menyebabkan penumpukan panas yang lebih tinggi. Oleh karena itu, kami menambahkan sistem ventilasi dan hanya menggunakan baterai dengan suhu operasi maksimal sekitar 70°C. Menempatkan baterai di bagian bawah atau tengah sumbu unit juga membantu menstabilkan unit tersebut, dan ini merupakan pilihan default kami untuk lokasi yang sering dilanda topan, meskipun hal ini sedikit mengurangi luas area yang terpapar angin. Selain itu, desain kepala lampu yang berbentuk elips dan dilengkapi dengan alur mikro dapat mengurangi hambatan angin sekitar 40% dibandingkan dengan desain kotak tradisional, karena alur tersebut membantu mengurangi “efek gelombang angin” yang tercipta saat lampu bergerak.