Effectieve projectieoppervlakte (EPA) voor zonnepanelen op straatlantaarnen
-- hoe bereken je dit?
Effectieve projectieoppervlakte (EPA) voor zonnepanelen op straatlantaarnen: hoe bereken je dit?
De effectieve projectieoppervlakte (EPA) is de oppervlakte die de wind ‘ziet’ wanneer deze de lichtarmatuur raakt. Dit is het eerste getal dat we vermelden in elke offerte, omdat de EPA in combinatie met de lokale windsnelheid bepaalt of de paal en de fundering het eerste zware stormen kunnen overleven. Het raden van de juiste waarde is vaak de oorzaak van fouten in de uitvoering: een paal die voldoet aan de vereisten bij een windsnelheid van 90 mph, kan bij een windsnelheid van 150 mph onvoldoende sterk zijn – zonder dat dit op papier te zien is. Op deze pagina vind je de formules, de factoren die worden gebruikt om de EPA te berekenen, en de windsnelheden waarop we ontwerpen baseren.
De twee formules die je nodig hebt:
EPA = Lengte × Breedte × vormcoëfficiënt
Voor rechthoekige onderdelen (zoals zonnepanelen en behuizingen van lichtarmaturen):
EPA = Diameter × Hoogte × vormcoëfficiënt
Voor cilindrische onderdelen (zoals de paal zelf):
De vormcoëfficiënt houdt rekening met de aerodynamica: een plat paneel vangt per oppervlakseenheid meer wind op dan een ronde paal. De waarden zijn afgeleid van de regels met betrekking tot de windbelasting in je bouwregels; in de VS zijn dit meestal de regels van ASCE 7 (het standaard voor de minimale ontwerpbelastingen van de American Society of Civil Engineers). Gebruik de krachtcoëfficiënten uit de bouwregels, in plaats van algemene schattingen.
Wat bepaalt de kosten van een zonnepaneel op een straatlicht?
Er zijn drie factoren die de kosten bepalen, en het zonnepaneel is vaak het enige aspect waar mensen aan denken.
Orientatie van de zonnepanelen: Het kantelingshoek en de azimut van de panelen bepalen de hoeveelheid zonlicht die op de panelen terechtkomt. Een paneel dat is gekanteld voor optimale energieopwekking richtt zich meer naar de wind dan een paneel dat plat ligt. Energiëfficiëntie en constructieve duurzaamheid werken echter in tegenstellingelijke richtingen; de balans tussen deze twee factoren moet worden gevonden.
Ontwerp van de bevestigingsconstructies: Grotere behuizingen en decoratieve elementen zorgen voor een grotere oppervlakte die bloot staat voor de wind. Verfijnd ontworpen bevestigingsconstructies die goed op de foto komen, betekenen echter dat je dubbel betaalt: eenmaal voor de constructie zelf en eenmaal voor de paal waarop deze is bevestigd.
Vorm van de paal: Een taps toelopende paal biedt minder oppervlakte aan de wind dan een rechte paal van vergelijkbare hoogte; daarom worden taps toelopende paaltypen veel gebruikt in commerciële installaties.
Voor een ‘al-in-een’-oplossing moet ook de accubox worden meegeteld. Bij geïntegreerde ontwerpen bevindt de accubox zich bovenaan de paal, onder de zonnepanelen, en draagt ook bij aan de totale oppervlakte die bloot staat voor de wind – zelfs bij het slechtste windomstandigheden.
De windgeschiktheid van de installatie
Het windvermogen van de zonnepanelen is ook belangrijk. Een goede afstelling van de panelen en de bevestigingsconstructies is essentieel om een optimale energieopwekking te garanderen.
Commerciële zonnepanelen voor straatlicht moeten worden ontworpen met rekening gehouden met de windgeschwindigheden die zijn vastgesteld in de lokale bouwregels. De windgeschwindigheden verschillen sterk per regio: in het binnenland zijn dit meestal rond 90 mph (40 m/s), terwijl in kustgebieden dat gevoelig zijn voor orkanen de windgeschwindigheden tot 150 mph (67 m/s) kunnen bereiken. Hogere windgeschwindigheden vereisen sterke paalfundamenten en extra structuurondersteuning. Een project aan de kust waarbij de panelen op een te grote ondersteuning zijn gemonteerd, vormt een klassiek voorbeeld van een situatie waarbij de regels worden overtreden.
Het verminderen van de vereisten (EPA) zonder dat de functionaliteit afneemt
Wanneer de constructie extra steun nodig heeft, zijn er vier strategieën beschikbaar, in een ruwe orde van effectiviteit:
- Aerodynamische bevestigingssystemen voor panelen die de windweerstand van de panelen verlagen.
- Kompakte LED-lampen met een kleinere oppervlakte; hierdoor zijn de behuizingen kleiner en er zijn minder decoratieve elementen.
- Windafleiders op de toppen van de palen die de luchttrechtering rondom de lampenverlichting versterken.
- **Kleinere panelen in combinatie met MPPT-ontladers (Maximum Power Point Tracking), zodat de installatie minder ruimte inneemt en toch voldoende energie opwekt. Dit is de strategie die we prefereren op beperkte plekken: we verminderen de impact op de omgeving rechtstreeks bij de bron, in plaats van de constructie te versterken met extra materialen.
Installaties die vriendelijk zijn voor de wilde dieren en het donkere nachtelijke luchtruim streven vaak dezelfde doelen na: verkleining van de lampen en bevestigingselementen, richtinggevoerde verlichting, en optische componenten die het donkere nachtelijke luchtruim niet belemmeren. Hierdoor ondersteunen de structurele en miliegerelateerde eisen elkaar meestal in plaats van met elkaar te concurreren.
Wat deze pagina niet behandelt:
Deze pagina gaat niet uitgebreid in op de technische details van de verschillende componenten of de specifieke toepassingsmogelijkheden. Ook worden de mogelijke voordelen en beperkingen van deze oplossingen niet verder besproken.
Op deze pagina wordt uitgelegd wat de EPA (Environmental Protection Agency) is en welke gegevens deze organisatie levert. Deze informatie vormt echter geen vervanging voor de verificatie door een strukturele ingenieur. Voor projecten die zijn toegestaan, moet u de door de EPA gegeven waarden en aannames met betrekking tot de windbelasting controleren in overeenstemming met de lokale regelgeving voordat de fundering wordt gemaakt. Onze windbelastingsrekenaar berekent de benodigde waarden voor de constructie, en op onze funderingsontwerppagina wordt uitgelegd wat deze belastingen betekenen voor de fundering.