Smart Solar Path Lighting: Hoe het werkt en hoe je het kiest

De vier belangrijkste onderdelen van het systeem en hun rol:

Photovoltaïsche panelen vangen de zonnestraling op en omzetten deze in energie gedurende de dag, ook in omstandigheden met weinig licht. Ze vormen de enige bron van inkomsten voor het systeem. De accu slaat deze energie op voor gebruik ‘s nachts. De keuze van de chemische samenstelling van de accu is een ingenieurstechnische beslissing die gepaard gaat met bepaalde trade-offs (voordelen en nadelen), die hieronder worden uitgelegd. De LED-lampen met speciale optiek leveren licht met weinig glans af, dat voldoet aan de vereisten voor openbare ruimtes. De optiek bepaalt waar het licht terechtkomt; de lampen zelf bepalen hoe veel van de opgewekte energie als licht wordt gebruikt en hoeveel als warmte wordt verbruikt. Het energiebeheersysteem (EMS) vormt het ‘brein’ van het systeem. Het meet de hoeveelheid opgewekte energie, de lading van de accu en de energiebehoef van de lampen, en neemt de beslissingen over het verbruik van deze energie.

Niets van deze onderdelen werkt alleen. Een te groot fotovoltaïsch paneel dat niet past bij de accu leidt tot verspilling van energie; een te kleine accu zal ‘s winters niet goed werken; LED-lampen met slechte optiek zullen veel energie verspillen aan de bladeren van bomen. Het energiebeheersysteem is nodig om al deze onderdelen in balans te houden.

Wat het energiebeheersysteem eigenlijk doet

Er zijn vier belangrijke functies van het energiebeheersysteem, in volgorde van de hoeveelheid energie die worden bespaard:

1. Dynamische verlichtingsprofielen: De helderheid past zich aan de omstandigheden aan: volle lichtsterkte na zonsondergang, verminderde lichtsterkte in de vroege uurtjes wanneer de voetverkeer afneemt, en een oppeuring voor zonsopkomst. De instellingen worden bepaald door de tijd van de dag, het omgevingslicht of het detecteerde beweging. Dit is de belangrijkste factor voor het energiebeheer in het systeem – het verschil tussen een lichtarmatuur dat 11 uur werkt op een volle accu en een armatuur dat maar 6 uur werkt.

1. Logica voor bescherming van de accu: Het energiebeheersysteem (EMS) voorkomt diepe ontladingen en overladen, de twee belangrijkste oorzaken van accu-schade. Het bepalen van toegestane ontladings- en laadlimieten verlengt de levensduur van de accu; overladen kan namelijk tot branden leidden.

1. Energievoorspelling: Het EMS gebruikt gegevens over het zonlicht om de verlichtingsbehoef te berekenen en de beschikbare capaciteit te reserveren voor periodes met weinig zonlicht. De voorspelling wordt dagelijks opnieuw gemaakt.

1. Automatische herstelmodus: Na meerdere bewolkte dagen verlaagt het systeem de lichtsterkte geleidelijk in plaats van de verlichting helemaal uit te schakelen. Op deze manier kan de verlichting nog enkele dagen doorlopen.

Smart versus gewoon: het verschil dat ertoe doet

Een gewone zonnelamp bestaat uit een zonnepaneel, een batterij en een schakelaar. Op papier werkt deze lamp goed, maar in de praktijk faalt ze wanneer de omstandigheden veranderen, de batterijen ouder worden of het weer slechter wordt – omdat er niets in de lamp wordt gemeten of aangepast. De voordel van een smart zonnelamp zit niet in het helderere licht; het gaat om hetzelfde licht, maar het wordt ook op slechte dagen geleverd.

Batterijchemie: de harde keuze

Batterijen voor zonnelampen vallen in twee verschillende categorieën, die zich zeer verschillend gedragen:

Nickel-metal hydride (NiMH) is goed bestand tegen thermische belastingen; er trekt bij normaal gebruik geen brandgevaar op. De batterij is bovendien zeer recycleerbaar, met een materiaalrecuperatie van ongeveer 98%. De nadelen zijn de hoge zelfontlading en de lagere energiedichtheid, waardoor de batterijen groter en duurder zijn. De levensduur van NiMH-batterijen kan tot 12 jaar bereiken; houd echter rekening met deze cijfers als fabrikantenaangiften en vraag altijd om testgegevens over de daadwerkelijke cyclische levensduur onder de temperaturen op uw locatie.

LiFePO4 (lithium-iron-phosphate) biedt een cyclische levensduur van 2.000 tot 6.000 keer bij een ontlading van 80% en een veel hogere energiedichtheid. Deze batterijen vereisen een batterijbeheersysteem (BMS) om de laad- en ontlaadprocessen te regelen. Hoewel ze niet risicovol zijn, is het juist de hoge cyclische levensduur die een garantietermijn van 10 jaar mogelijk maakt.

Onze eigen producten gebruiken LiFePO4-batterijen in combinatie met een BMS. Als uw specificaties NiMH-batterijen vereisen, zullen we u een offerte sturen, maar we vragen eerst om de daadwerkelijke cyclische levensduurgegevens.

Waarom traditionele zonnepaden niet goed werken

Er zijn vier mogelijke oorzaken voor het niet goed werken van traditionele zonnepaden, en we zien alle vier deze problemen in renovatieprojecten:

1. Te kleine panelen of batterijen: De meest voorkomende fout. Een systeem dat is ontworpen voor een gemiddelde zonnigheid kan niet het opnemen als het een hele week bewolkt is; de eerste winter zal dit al tot problemen leidden.
2. Geen energiebeheer: Zonder een energiebeheersysteem (EMS) zal de batterij oplopen tot de veiligheidsdrempel en de lichtbron zal midden in de nacht uitgaan, elke keer dat het bewolkt is – tot iemand de batterijen vervangt.
3. Kwakke componenten: goedkope batterijen slijten snel, vooral bij extreme temperaturen. Een systeem dat het twee zomers in een laboratorium overleeft, zal het misschien niet overleven als het op een buitenpaal wordt gebruikt.
4. Een standaardontwerp dat voor alle omstandigheden geldt: Een ontwerp dat is gemaakt voor één klimaat wordt overal gebruikt. De schaduwval, breedtegraad en seizoensgebondenheid verschillen per locatie; het ontwerp moet daarom ook worden aangepast.

Hoe we de grootte van de panelen en batterijen bepalen en de systemen testen

Elk project begint met een onderzoek naar de zonnigheid en de lichtintensiteit, gebaseerd op tien jaar lokale weersgegevens (niet alleen gemiddelde waarden). De grootte van de panelen en batterijen wordt bepaald op basis van de lichtbehoef en de slechtste mogelijke zonnigheidsomstandigheden op die locatie.

De onderdelen worden vervolgens getest in een klimaatkamer: onder druk van hitte, kou, vochtigheid en corrosie, om de werking te simuleren in de echte omstandigheden. Pas nadat de installatie klaar is, wordt deze geplaatst op een paal. Elke geleverde systeem is uitgerust met een afstandsmetingssysteem, zodat assetmanagers de conditie van de batterijen kunnen bijhouden en waarschuwingen kunnen ontvangen zonder dat ze ter plekke hoeven te zijn.

Installatie en onderhoud: of het ontwerp het contact met de buitenomstandigheden kan doorstaan

Een professionele installatie is geen optioneel onderdeel van de levering. De richting en hoek van de panelen worden aangepast aan de lokale breedtegraad; de batterijkasten worden zo geplaatst dat ze niet in contact komen met stilstaand water of direct zonlicht komen; en de aansluitingen worden afgesloten tegen vocht. Als deze aspecten niet goed worden uitgevoerd, kan het ontwerp niet goed functioneren in de praktijk. Het onderhoudsplan moet al voor de installatie worden opgesteld, met specificaties voor de controlesintervallen, de tijdpunten voor batterijvervanging (meestal na 6–8 jaar voor LiFePO4-batterijen onder dagelijks gebruik, of eerder in warme klimaten), en een duidelijke documentatie over de uitgevoerde onderhoudsacties. Dit zorgt ervoor dat de volgende technicus weet wat er is gedaan en wanneer.

De mogelijkheden voor upgraden zijn ook belangrijk. Een controller die kan worden bijgevuld met nieuwe profielen, een batteriekast die past bij een toekomstig, groter batterypak, en een lichtarmatuur met een standaardaansluiting – dit zijn de factoren die ervoor zorgen dat een apparaat dat al 10 jaar in gebruik is niet ook een fout blijft.

De kostenoverzicht gedurende de levenscyclus

De slimme, solaire padverlichting elimineert het graven van kuilen en het aanbrengen van elektriciteitsleidingen; dit zijn de kostenposten die de grootste deel uitmaken van de totale kosten voor het opzetten van padverlichting die is verbonden aan het elektriciteitsnet. Op een termijn van 10 jaar zie je de volgende vergelijking:

• Padverlichting verbonden aan het elektriciteitsnet: hoge aanvankelijke kosten voor het graven van kuilen, het aanbrengen van leidingen en de aansluitingen, gevolgd door elektriciteitskosten en onderhoud gedurende een decennium.
• Slimme, solaire padverlichting: hogere aanvankelijke kosten voor het apparaat, maar slechts één of twee keer vervanging van de batterijen en onderhoud op basis van eventuele problemen.

De beslissing om wel of niet gebruik te maken van zonnenergie hangt af van de afstand die moet worden gegraven en van de elektriciteitsprijzen. Daarom geven we voor elke project beide opties op, in plaats van te beweren dat zonnenergie altijd de beste keuze is. Zonnenergie heeft namelijk de volgende voordelen: er is geen schade aan bestaande landschappen door graafwerk, er zijn geen operationele energiekosten en er is geen risico van stroomstoringen. De milieue en sociale voordelen vloeien ook uit deze voordelen voort: er zijn geen emissies, er wordt geen gegraven in parkgebieden met wortels van bomen en er is licht beschikbaar op plekken waar het uitbreiden van het elektriciteitsnet niet economisch haalbaar is.

Gebruikerservaring: wat de mensen echt merken

Er zijn meerdere verlichtingsmodi, zodat één lichtarmatuur kan worden gebruikt voor verschillende situaties: volle lichtintensiteit op evenementen, standaardverlichting op werkdagen en versterkt licht in de late avonduren. Sensoren detecteren het aantal voetgangers en voertuigen, waardoor de lichtintensiteit wordt aangepast aan de werkelijke behoeften en niet aan een vaste schema. Integratie met stedelijk beheersplatformen maakt het mogelijk om het hele park vanaf één dashboard te beheren. Bovendien is de controleinterface die de tuinman kan gebruiken veel belangrijker dan op welke specificatiesheet dan ook staat; een geavanceerd verlichtingsprofiel is immers nutteloos als niemand het kan instellen.

Hoe je een slimme solaire padverlichting kiest

De selectiecriteria die we hanteren zijn, in volgorde:

1. Een compleet energiemanagementsysteem, geen enkele solaire lichtarmatuur met een timer. Vraag wat de controller metert en wat hij met deze metingen doet. Als het antwoord is ‘het schakelt aan bij zonsondergang’, moet je verder zoeken.
2. Kwaliteit van de onderdelen, onderbouwd door testresultaten: De omzettingsefficiëntie van de zonnepanelen, de levensduur van de batterijen en hun aanpassingsvermogen aan verschillende temperaturen, de efficiëntie van de LED-lampen en het optische ontwerp – al deze aspecten moeten worden onderbouwd door documentatie, niet alleen door beschrijvende woorden.
3. Specificaties die passen bij de omgeving: Klimaat, schaduw en lichtniveaus bepalen de juiste configuratie van de verlichting. Een product uit een catalogus zonder een specifieke onderzoek naar de omgeving is een risico.
4. Afstandshandeling van onderhoud: Dit maakt het mogelijk om onderhoud alleen te uitvoeren wanneer het nodig is, in plaats van op basis van een vast schema. Hierdoor worden de kosten gedurende de levensduur van het product echt verlaagd.
5. Betrouwbaarheid bovenop de eerste aankoopkosten: Een padverlichting is een langdurig gebruikte infrastructuur. Een goedkope lichtarmatuur die al na drie jaar niet meer werkt, kost meer dan een degelijke lichtarmatuur die vanaf de eerste dag goed werkt.

Over leveranciers: projectervaring in uw klimaat, toezeggingen met after-salesondersteuning, R&D-capaciteit en de bereidheid om testrapporten over te dragen. Een leverancier die de testgegevens niet deelt, vertelt u iets over zijn kwaliteiten.

Snelle antwoordjes:

Hoe lang duren intelligente zonnepadenlampen? De lampen zelf en de LED’s kunnen 10 jaar of langer werken; de accu is het enige onderdeel dat vervangen moet worden. LiFePO4-accu’s moeten meestal rond de 6–8e jaar worden vervangen, vooral in warme klimaten. Reken er dus met één tot twee accuvervangingen in de loop van een decennium.

Werken ze in de winter of wanneer het bewolkt is? Ja, als de lampen zijn aangepast aan de slechtste zonnesituaties in het gebied en niet alleen aan de gemiddelde omstandigheden. De elektronische besturing (EMS) dimmt de lichtstroom om de accu te besparen; de lamp blijft dus branden, alleen met minder licht. Lampen die zijn aangepast aan de gemiddelde zonnesituaties, falen juist in deze omstandigheden.

Wat biedt een ‘intelligente’ zonnelamp extra ten opzichte van een eenvoudige zonnelamp? Metingen en aanpassingen aan de omstandigheden: mogelijkheid om de lichtstroom te dimmen, bescherming van de accu, voorspelling van de energiebehoef en berichtgeving wanneer er problemen zijn. De lichtstroom blijft hetzelfde; het verschil is dat de lamp ook op slechte dagen nog werkt.

Wat deze pagina niet behandelt:

Deze pagina gaat over slimme, solaire verlichting voor parken, paden en wandelpaden – systemen die op DC-basis werken en gebruikmaken van batterijen. Hier wordt geen verlichting behandeld die is verbonden aan het elektriciteitsnetwerk, evenmin verlichting op hoge masten of voor grotere gebieden, noch beveiligingsverlichting met camera’s. Om een specifiek project te ontwerpen, kunt u gebruikmaken van ons verlichtingsontwerpstool of de energiebalansrekenaar; voor meer informatie over het gedrag van batterijen bij verschillende temperaturen, kijk bij onze gids voor de omgevingstemperatuur van batterijen. Complexe systemen vindt u in onze all-in-one-solarstraatlampen-lijn.