Lampu Jalan Tenaga Suria di Era Kecerdasan Buatan: Apa yang Boleh Dikuasai oleh Mereka

Bajet Tenaga untuk Tiang Lampu Jalan

Mari mulakan dengan jumlah tenaga yang sebenarnya dihasilkan oleh sebuah tiang lampu jalan. Panel suria berkuasa 300 watt, yang mendapat sinar matahari puncak selama 3.5 hingga 5 jam, akan menghasilkan kira-kira 1.0 hingga 1.5 kilowatt-jam (kWh) tenaga setiap hari, sebelum terjadi kehilangan tenaga akibat berbagai faktor. Setelah melalui proses pengurusan tenaga oleh pengawal pengecasan, bateri, dan kabel, jumlah tenaga yang tersedia untuk digunakan sebenarnya adalah sekitar 0.8 hingga 1.2 kWh (nilai tipikal untuk pemasangan komersial di kawasan lintang sederhana; keadaan cuaca di lokasi pemasangan akan mempengaruhi angka ini).

Cahaya itu sendiri merupakan komponen pertama yang menggunakan dana yang disediakan dalam bajet tersebut. Sebuah lampu berkuasa 100 watt yang beroperasi selama 11 jam akan mengguna sekitar 1.1 kWh tenaga, yang merupakan jumlah tenaga yang diperoleh dalam sehari. Itulah sebabnya setiap lampu jalan solar yang serius direka untuk berfungsi dengan cara tertentu: kecerahan penuh pada beberapa jam pertama selepas matahari terbenam, penurunan kecerahan pada waktu malam, dan peningkatan kecerahan sebelum fajar. Profil penyesuaian kecerahan ini bukanlah ciri yang ditambahkan semata-mata untuk meningkatkan kecekapan; ia merupakan faktor penting yang memastikan penggunaan tenaga berjalan secara efisien.

Baki tenaga yang tersedia untuk komponen lain—kamera, sensor, kawalan, dan sistem komunikasi—adalah jumlah tenaga yang disisakan oleh profil penyesuaian kecerahan tersebut, biasanya sekitar 20–40% dari jumlah tenaga yang diperoleh dalam sehari dalam sistem yang direka dengan baik. Itulah angka yang perlu diingat ketika sebuah tender meminta sebuah lampu jalan solar untuk juga menjalankan fungsi tambahan seperti kamera 4G, sensor kualiti udara, dan titik akses Wi-Fi.

Apa sebenarnya maksud “AI” dalam lampu jalan hari ini?

Jika kita mengabaikan aspek pemasaran, fungsi utama “kecerdasan” yang terdapat dalam lampu jalan solar hanyalah mikrokontroler yang melakukan tiga tugas utama:

1. Jadual penurunan kecerahan lampu. Profil pencahayaan yang dikawal berdasarkan masa atau keadaan cahaya sekeliling, yang mengurangkan penggunaan tenaga ketika tiada siapa berada di kawasan tersebut. Inilah faktor paling penting dalam pengurusan penggunaan tenaga dalam sistem ini.
2. Pengesanan pergerakan dan kehadiran. Pengesan inframerah pasif (PIR) atau radar akan meningkatkan kecerahan lampu ketika ada orang atau kenderaan yang mendekat. Radar lebih berkesan dalam mengesan pergerakan yang perlahan atau keadaan cuaca buruk berbanding PIR; oleh itu, radar digunakan di laluan terbuka, manakala PIR digunakan di kawasan yang tertutup dan pendek.
3. Pemantauan jarak jauh dan amaran kerosakan. Pengawal sistem akan melaporkan status bateri, arus pengecasan, dan masalah pada lampu melalui teknologi LoRa, 4G, atau NB-IoT. Apabila lampu padam, pengurus aset akan mengetahuinya sebelum menerima aduan dari pengguna.

Semua ciri ini bukan merupakan contoh kecerdasan buatan (artificial intelligence) dalam erti kata sebenar. Ia hanyalah sistem kawalan terbina dalam yang dilengkapi dengan fungsi komunikasi, dan ia berfungsi dengan baik. Penting untuk menyatakan fakta ini dengan jujur, kerana promosi berlebihan mengenai “kecerdasan buatan” boleh menimbulkan jangkaan yang tidak realistik yang tidak dapat dipenuhi oleh peranti tersebut.

Apa sebenarnya keupayaan sebuah tiang lampu selain daripada fungsi pencahayaan?

Konsep tenaga teragih memang mempunyai kelebihan yang nyata, dalam batas-batas tertentu. Kamera keselamatan 4G menggunakan kuasa sekitar 15–30 watt; dalam tempoh 24 jam, jumlah kuasa yang digunakan adalah 360–720 watt-hour, yang boleh diserap oleh tiang yang sesuai dengan sistem penyesuaian kecerahan. Sensor persekitaran (partikel, bunyi, suhu) pula menggunakan kuasa yang sangat rendah (beberapa watt sahaja), jadi merupakan beban yang tidak signifikan. Paparan kecil dan titik panggilan kecemasan juga termasuk dalam kategori yang sama.

Namun, komputasi AI yang berpusat pada tiang (edge AI) tidak sesuai untuk digunakan dalam konteks ini. Sebuah pelayan AI yang dipasang pada tiang dan dilengkapi dengan GPU menggunakan kuasa yang sangat tinggi (ratusan watt) secara berterusan. Dengan anggaran penggunaan tenaga harian sebanyak 1 kilowatt-hour, ini tidak mungkin dicapai hanya dengan sumber tenaga suria; sistem seperti ini memerlukan sambungan ke grid elektrik atau panel suria yang jauh lebih besar daripada yang digunakan untuk lampu jalan biasa. Apabila kita melihat istilah “lampu jalan berkuasa AI” dalam tender, soalan pertama yang timbul adalah apa sebenarnya yang dijalankan oleh sistem AI tersebut, dan jawapannya biasanya adalah sambungan ke grid elektrik yang terdekat.

Di mana kecerdasan benar-benar membantu sistem tenaga suria (PV)

Cerita yang lebih menarik adalah bagaimana teknologi pengesanan dan ramalan dapat meningkatkan kualiti lampu jalan itu sendiri.

Ramalan kegagalan: Kurva arus pengecasan dan keadaan bateri menunjukkan perubahan yang boleh dikenali sebelum bateri atau panel tersebut rosak. Sebuah kawalan yang memaparkan amaran seperti “Kapasiti bateri ini telah menurun sebanyak 15% dalam tempoh enam bulan” akan mengubah kegagalan yang berlaku pada tengah malam menjadi proses penggantian yang telah dijadualkan terlebih dahulu.

Penyesuaian kecerahan berdasarkan ramalan cuaca: Masukkan ramalan cuaca esok ke dalam sistem pengaturan kecerahan, dan sistem akan menyimpan tenaga lebih awal sebelum cuaca menjadi mendung, sehingga kekurangan tenaga tidak ditemui pada pukul 2 pagi.

Pemantauan prestasi panel: Dengan membandingkan hasil pengeluaran sebenar dengan kurva yang dijangka berdasarkan kadar sinaran matahari di kawasan tersebut, masalah seperti kotoran pada panel, penutupan cahaya oleh pokok yang semakin besar, atau penurunan kualiti panel dapat dikesan beberapa bulan sebelum bateri benar-benar rosak.

Ini hanyalah peningkatan kecil, bukan perubahan drastik: peningkatan ketersediaan sistem sekitar 5–15% berdasarkan pengalaman kami, bukan penggandaan kapasiti. Namun, ketersediaan sistem inilah yang sebenarnya dibeli oleh pelanggan. Sebuah lampu yang beroperasi selama 350 malam setahun jauh lebih baik daripada yang hanya beroperasi selama 300 malam.

Cabaran yang sebenarnya:

Terdapat tiga masalah yang menghalang visi ini daripada berkembang secepat yang diharapkan oleh perisian yang digunakan:

• Kos integrasi: Setiap peranti yang ditambahkan merupakan satu lagi komponen yang perlu disertakan dalam sistem, yang juga memerlukan sumber kuasa tambahan, serta meningkatkan risiko kegagalan pada tiang tersebut, yang menyebabkan kos pembaikan yang tinggi. Reka bentuk sistemnya sendiri mungkin mudah, tetapi senarai bahan yang diperlukan untuk pembinaannya tidak semudah itu.
• Storan tenaga masih menjadi batasan utama: Pengeluaran tenaga suria bergantung pada keadaan cuaca dan waktu penggunaan. Walaupun bateri telah berkembang, kepadatan tenaga, jangka hayat penggunaan, dan prestasi dalam cuaca sejuk masih menjadi faktor yang mengehadkan jumlah tenaga yang dapat dihasilkan oleh sebuah tiang pada hari-hari mendung.
• Kawalan kos: Penggunaan teknologi pintar memerlukan penambahan komponen, dan proses pembelian oleh pihak berkuasa tempatan didasarkan pada kos sepanjang kitaran hidup peranti tersebut. Sistem yang berjaya adalah sistem di mana aktiviti pemantauan dapat mengurangkan kos operasi (seperti pengurangan penggunaan trak untuk penghantaran bahan), bukan sistem yang menggunakan paling banyak sensor.

Apa yang tidak dibincangkan dalam halaman ini:

Halaman ini membincangkan penggunaan panel suria (PV) yang dipasang pada tiang sebagai sumber tenaga untuk sistem pencahayaan dan peranti kecil dalam bandar pintar (smart cities). Ia tidak meliputi reka bentuk sistem suria yang terhubung ke grid elektrik, integrasi sistem pengecasan kenderaan elektrik (EV charging), atau projek tenaga suria berskala besar yang disertai dengan sistem penyimpanan tenaga (solar-plus-storage) – setiap konsep tersebut memerlukan pendekatan kejuruteraan dan analisis ekonomi yang berbeza. Untuk mengetahui keupayaan sebenar sebuah tiang dalam menampung beban sistem tersebut, sila gunakan alat reka bentuk pencahayaan kami (lighting design tool), atau lihat bagaimana kami membina ciri-ciri pintar ke dalam pengawal sistem pencahayaan dalam panduan kami (intelligent light controller guide). Bagi sistem yang lengkap, lampu jalan suria jenis “all-in-one” kami (all-in-one solar street lights) dilengkapi dengan profil penyesuaian kecerahan (dimming profiles) dan sistem pemantauan (monitoring) seperti yang dinyatakan di atas sebagai standard.