Kawasan Proyeksi Efektif (Effective Projected Area/EPA) untuk Lampu Jalan Tenaga Suria: Cara Mengira

Dua formula yang diperlukan:

Untuk komponen berbentuk segi empat — seperti panel suria atau kotak penempatan peralatan:

EPA = Panjang × Lebar × Koefisien Bentuk

Untuk komponen berbentuk silinder — seperti tiang itu sendiri:

EPA = Diameter × Tinggi × Koefisien Bentuk

Koefisien bentuk tersebut mengambil kira prinsip aerodinamik: sebuah panel rata menangkap lebih banyak angin bagi setiap unit luas berbanding dengan sebuah tiang bulat. Nilai-nilai tersebut diperoleh daripada peraturan beban angin yang terdapat dalam kod pembinaan; di Amerika Syarikat, peraturan yang digunakan biasanya adalah ASCE 7 (standard beban reka bentuk minimum daripada American Society of Civil Engineers). Gunakan koefisien daya yang ditetapkan dalam kod tersebut, bukan anggaran kasar.

Apa yang mempengaruhi nilai koefisien beban angin pada lampu jalan solar?

Terdapat tiga komponen utama yang mempengaruhi nilai koefisien beban angin tersebut, dan panel solar merupakan komponen yang sering diabaikan oleh kebanyakan orang.

Orientasi panel suria: Sudut tilaman dan azimut panel suria mempengaruhi kawasan yang terdedah kepada cahaya matahari. Panel yang diletakkan dengan sudut yang sesuai untuk pengeluaran tenaga yang optimum akan menghadap angin dengan permukaan yang lebih luas berbanding panel yang diletakkan secara rata. Namun, pengoptimuman pengeluaran tenaga dan kekuatan struktur panel suria bergerak dalam arah yang berlawanan; keseimbangan antara kedua-dua faktor ini perlu dipertimbangkan dengan teliti.

Reka bentuk perangkat penyangga: Badan perangkat penyangga yang lebih besar serta elemen hiasan dapat menambah luas kawasan yang terdedah kepada angin. Perangkat penyangga yang berhias dan menarik secara visual boleh menyebabkan peningkatan kos, kerana kos tersebut perlu dibayar dua kali: sekali untuk perangkat itu sendiri dan sekali lagi untuk tiang yang digunakan untuk menopangnya.

Bentuk tiang: Tiang yang berbentuk meruncing akan menghadap angin dengan permukaan yang lebih kecil berbanding tiang lurus dengan ketinggian yang sama. Oleh itu, tiang berbentuk meruncing lebih sering digunakan dalam pemasangan komersial.

Untuk unit yang lengkap, kotak bateri juga perlu diambil kira dalam perancangan. Dalam reka bentuk yang terintegrasi, kotak bateri biasanya diletakkan di bahagian atas tiang, di bawah panel suria, dan ia juga menyumbang kepada luas kawasan yang terdedah kepada angin, walaupun pada sudut angin yang tidak menguntungkan.

Aspek kelajuan angin dalam perhitungan ini…

Lampu jalan solar komersial perlu direka mengikut kelajuan angin yang ditetapkan dalam kod pembinaan tempatan, dan terdapat pelbagai variasi dalam spesifikasi reka bentuknya. Kriteria reka bentuk yang biasa digunakan berbeza dari kira-kira 90 mph (40 m/s) untuk kebanyakan kawasan pedalaman hingga 150 mph (67 m/s) untuk kawasan pesisir yang sering dilanda ribut. Nilai kelajuan angin yang lebih tinggi menuntut asas tiang yang lebih kukuh dan sokongan struktur yang lebih kuat; kedua-dua faktor ini perlu diambil kira bersama-sama semasa perancangan projek. Projek di kawasan pesisir yang menggunakan panel solar yang berukuran besar merupakan contoh klasik pelanggaran spesifikasi yang ditetapkan.

Mengurangkan risiko akibat angin tanpa mengurangkan fungsi lampu jalan

Apabila struktur lampu jalan memerlukan peningkatan ketahanan terhadap angin, terdapat empat strategi yang boleh digunakan, dengan keberkesanan yang berbeza-beza:

1. Sistem pemasangan panel aerodinamik yang mengurangkan rintangan angin pada panel tersebut.
2. Peranti LED yang kompak dengan luas pencahayaan yang lebih kecil – badan peranti yang lebih kecil dan permukaan hiasan yang lebih sedikit.
3. Penyebar angin di bahagian atas tiang yang bertujuan untuk memecah aliran udara di sekitar komponen utama sistem.
4. Panel yang lebih kecil digabungkan dengan pengawal pengecasan jenis MPPT (Maximum Power Point Tracking) , agar susunan panel tersebut tidak mengambil terlalu banyak ruang sambil masih dapat mengumpul tenaga yang mencukupi. Ini merupakan strategi yang kami pilih di kawasan yang terhad; strategi ini menangani masalah secara langsung (dari sumbernya) daripada hanya menambah ketebalan bahan keluli pada komponen sistem.

Pemasangan yang mesra hidupan liar dan sensitif terhadap keadaan langit gelap biasanya mengikuti arah yang sama, iaitu menggunakan peranti yang lebih kecil dengan pencahayaan yang terarah serta komponen panel yang tidak menonjol, serta sistem optik yang sesuai dengan keperluan langit gelap. Oleh itu, keperluan struktur dan persekitaran biasanya saling melengkapi satu sama lain, bukan bertentangan.

Apa yang tidak dibincangkan dalam halaman ini:

Halaman ini menjelaskan tentang EPA dan input-input yang digunakan. Ia bukanlah pengganti untuk pemeriksaan oleh seorang jurutera struktur: bagi projek-projek yang diluluskan, pastikan nilai-nilai yang diberikan oleh EPA dan anggapan-anggapan berkaitan beban angin disemak mengikut kod tempatan sebelum pembinaan asas dimulakan. Kalkulator beban angin kami beban angin kami akan mengira nilai-nilai yang berkaitan dengan komponen tiang dan kepala tiang, manakala halaman reka bentuk asas kami bentuk asas kami akan menerangkan makna beban-beban yang terhasil terhadap struktur asas tersebut.