Kawalan Penggunaan Tenaga dalam Lampu Jalan Tenaga Suria
-- Mengapa Lampu di Tempat yang Sama Berbeza Kecerahannya
Kawalan Penggunaan Tenaga dalam Lampu Jalan Tenaga Suria: Mengapa Lampu di Tempat yang Sama Berbeza Kecerahannya
Jawapan ringkas: Setiap pengawal tenaga suria akan mengurangkan kuasa yang digunakan oleh lampu apabila bateri semakin menipis, oleh itu dua lampu di tempat yang sama akan berbeza kecerahannya bergantung pada tahap pengecasan bateri masing-masing. Lampu yang mempunyai bateri penuh akan menghidupkan lampu LEDnya pada kuasa penuh, manakala lampu yang baterinya separuh kosong akan mengurangkan kuasa penggunaan untuk memanjangkan jangka masa operasinya. Tiada masalah teknikal yang terjadi; perbezaan ini adalah hasil daripada reka bentuk pengawal tenaga suria yang tidak memastikan kesesuaian antara bateri, panel suria, dan faktor penutupan cahaya (shading).
Apakah fungsi kawalan penggunaan tenaga dalam pengawal suria?
Fungsi kawalan penggunaan tenaga adalah untuk melindungi bateri selepas matahari terbenam. Pengawal ini menentukan berapa banyak tenaga yang boleh digunakan oleh pemandu lampu LED, dan bila kuasa harus diputuskan sepenuhnya.
Kontroler PWM (Pulse Width Modulation) melakukan ini dengan menggunakan ambang yang tetap. Sirkuit Low Voltage Disconnect (LVD) akan memutuskan bekalan kuasa kepada beban apabila voltan bateri turun di bawah nilai yang telah ditetapkan, biasanya ditetapkan semasa proses pengaktifan (commissioning). Keterbatasan ini bersifat struktural: voltan hanyalah petunjuk kasar tentang tahap pengecasan bateri, dan satu ambang yang tetap tidak dapat membezakan antara bateri berkapasiti 100 Ah yang masih dalam keadaan baik dengan bateri berkapasiti 50 Ah yang sudah lemah, walaupun kedua-duanya mempunyai voltan yang sama.
Kontroler MPPT (Maximum Power Point Tracking) pula mengukur voltan, arus, dan suhu bateri, kemudian menganggarkan kapasiti bateri yang tinggal berdasarkan data tersebut. Kuasa yang disalurkan kepada beban akan disesuaikan mengikut anggaran tersebut. Apabila kapasiti bateri yang dianggarkan turun di bawah 20%, kontroler akan mengurangkan kuasa pencahayaan untuk memastikan bateri bertahan lebih lama, daripada membiarkan peralatan pencahayaan beroperasi pada kekuatan penuh selama dua jam sebelum akhirnya berhenti berfungsi. Pada unit all-in-one kami, kadar penurunan kekuatan pencahayaan merupakan parameter yang boleh disesuaikan, bukan sesuatu yang ditetapkan oleh perisian (firmware).
| Perilaku | PWM (ambang tetap) | MPPT (berdasarkan kapasiti) |
|---|---|---|
| Penghentian beban | LVD pada voltan yang ditetapkan | LVD pada voltan yang ditetapkan |
| Mod kuasa separa | Tiada | Mengurangkan kuasa secara berperingkat apabila kapasiti kurang dari 20% |
| Mengetahui kapasiti sebenar bateri | Tidak | Menganggarkan kapasiti berdasarkan voltan, arus, dan suhu |
| Menyokong proses penuaan bateri | Kurang baik | Lebih baik, kerana ia memantau keseluruhan bateri, bukan hanya voltan |
Mengapa dua peralatan yang sama di jalan yang sama berbeza prestasinya pada waktu malam?
Terdapat empat sebab, kira-kira mengikut urutan yang kita perhatikan di lapangan:
- Tidak sepadan bateri: Bateri dari jenama yang berbeza, dengan bahan kimia, kapasiti, atau usia yang berbeza, akan mempunyai kurva pelepasan tenaga yang berbeza. Bacaan voltan yang sama pada bateri baru dan bateri yang berusia tiga tahun menunjukkan baki tenaga yang berbeza, oleh itu kedua-dua kawalan (controller) akan menyesuaikan kecerahan lampu pada masa yang berbeza.
- Penyumbatan cahaya dan orientasi: Walaupun terletak beberapa meter jauhnya, panel suria akan mengumpul tenaga yang berbeza apabila ada benda seperti parapet, barisan pokok, atau bangunan bersebelahan yang menutupi salah satu panel. Perbezaan ini akan menyebabkan perbezaan tahap pengecasan pada waktu senja.
- Kawalan yang berasingan: Setiap kawalan (controller) beroperasi secara sendirian; tiada komunikasi antara kawalan-kawalan tersebut, sehingga tidak ada koordinasi dalam penyesuaian kecerahan lampu di seluruh kawasan.
- Perubahan kapasiti bateri seiring usia: Kapasiti bateri menurun secara tidak merata seiring masa, dan hubungan antara voltan dan kapasiti juga berubah apabila bateri semakin lama digunakan. Tapak yang dilengkapi dengan bateri yang sepadan pada masa pemasangan mungkin tidak lagi sepadan pada tahun ketiga penggunaannya.
Apabila seorang pengurus tapak melaporkan masalah kecerahan yang tidak sekata, ujian pertama yang perlu dilakukan adalah pada bateri, bukan pada lampu itu sendiri. Catat voltan bateri setiap pakej pada waktu senja dan bandingkan hasilnya. Lampu yang kurang terang hampir selalu merupakan lampu yang mempunyai tahap bateri yang lebih rendah, dan sebabnya boleh disebabkan oleh beberapa faktor seperti proses pengisian bateri, kapasiti bateri, atau usia bateri itu sendiri.
Cara kami menentukan spesifikasi untuk tapak yang mempunyai beberapa lampu agar kecerahan tetap seragam
- Satu jenama bateri, satu kumpulan pengeluaran, satu kapasiti untuk setiap projek. Dalam pemasangan berskala besar, kami menggunakan bateri jenis LiFePO4 (lithium iron phosphate) dari kumpulan pengeluaran yang sama. Menggabungkan bateri dari kumpulan yang berbeza boleh menyebabkan perbezaan dalam prestasi peralatan selepas beberapa tahun penggunaan.
- Kontroler yang sama dengan tetapan yang seragam. Semua kontroler menggunakan perisian yang sama (firmware), serta had pengurangan kecerahan (LVD) dan mekanisme penyesuaian kecerahan yang serupa, dan dikonfigurasi menggunakan satu template yang standard. Jika sebuah lokasi menggunakan tiga generasi kontroler yang berbeza, tingkah laku penyesuaian kecerahan akan berbeza-beza.
- Koordinasi kumpulan apabila bajet membenarkan. Kontroler yang menyokong teknologi IoT akan melaporkan tahap bateri dan mengikuti jadual penyesuaian kecerahan yang ditetapkan untuk seluruh kumpulan. Dengan cara ini, kecerahan keseluruhan lokasi akan disesuaikan berdasarkan bateri dengan kapasiti terendah, bukan secara individu oleh setiap peralatan. Ini merupakan penyelesaian yang masih berkesan apabila bateri tidak dapat dipadankan dengan sempurna, namun kosnya lebih tinggi untuk setiap unit peralatan.
- Kitaran pemantauan yang tetap dengan penggantian bateri secara berkelompok. Bateri perlu diperiksa mengikut jadual yang ditetapkan dan diganti secara berkelompok apabila kapasitinya menurun, bukan satu persatu. Penggantian satu bateri baru dalam kumpulan yang sudah lama boleh menyebabkan masalah yang sama berulang.
Apa yang tidak dibincangkan dalam halaman ini:
Halaman ini membincangkan sistem kawalan beban (load control) dalam pengawal lampu jalan solar yang beroperasi secara berdiri sendiri (standalone). Ia tidak meliputi sistem kawalan lampu yang bersambung ke grid elektrik, rangkaian AC yang terpusat, atau sistem kawalan pengecasan tenaga angin-solar hibrid. Jika anda sedang merancang penempatan lampu dan memerlukan pencahayaan yang seragam di semua lokasi, mulakan dengan alat reka bentuk lampu kami (lighting design tool): jarak antara lampu dan keluaran cahaya (lumen) akan menentukan asas pencahayaan, manakala sistem kawalan kuasa hanya bertanggungjawab untuk mengurus bateri yang terlibat. Untuk menentukan saiz pengawal dan bateri yang diperlukan bagi setiap lampu, gunakan kalkulator saiz pengawal. Lampu jalan solar jenis “all-in-one” kami (/all-in-one-solar-street-light) dilengkapi dengan kurva penyesuaian kecerahan (dimming curve) yang sesuai dengan bateri yang digunakan, yang dapat mengelakkan masalah ketidaksesuaian yang sering berlaku.