Jak funkcjonuje kalkulator energii świetlów ulicznych na solarnych źródłach

Co robi ten kalkulator

Kalkulator przeprowadza symulację ciągłego cyklu ładowania i rozładowania baterii trwającego 21 dzień. Proces jest realizowany dzień po dniu: generowanie energii przez panele solarne, jej magazynowanie w baterii w ramach ustalonych limitów, rozładowanie energii do opraw świetlnych w nocy oraz przenoszenie pozostałego poziomu naładowania do następnego dnia. Algorytm dynamicznego obliczania poziomu naładowania sprawdza, ile energii faktycznie pozostało po każdym cyklu, dzięki czemu np. chmurny wtorek korzysta z energii zgromadzonej w słoneczny poniedziałek.

Oto różnica pomiędzy tym wyliczeniem a jednodniowym oszacowaniem. Jednodniowe wyliczenie pokazuje, czy system funkcjonuje dobrze w „dobrych” warunkach; natomiast wyliczenie na okres 21 dnia pokazuje, czy system będzie w stanie przetrwać „złe” okresy (np. periody dużych awarii lub niskich temperatur), co jest jedynym istotnym kryterium w tym obszarze.

Wejściowe dane i ich źródła

Wszystkie potrzebne dane pochodzą z arkusza informacyjnego lub projektu technicznego:

Czas największej intensywności słońca to parametr, który najczęściej jest niewłaściwie interpretowany przez użytkowników, dlatego narzędzie pobiera te dane z wewnętrznej mapy: wystarczy kliknąć na lokalizację projektu, a lokalne wartości meteorologiczne zostaną automatycznie wyświetlone. Nie trzeba żadnego ręcznego wyszukiwania ani pobierania informacji z sąsiedniego miasta.

Matematyka stojąca za wynikami

Model jest celowo uproszczony, ponieważ prosty model można łatwiej wyjaśnić klientowi niż złożony model, którego nie da się zrozumieć.

Środowotna produkcja energii = moc panelu słonecznego × liczba paneli × liczba godzin o największym nasłonecznieniu × faktor spadu wydajności systemu. Faktor spadu wydajności uwzględnia straty na połączeniach, kontrolerze i bateriach; typowe wartości wynoszą około 0,75–0,85, a dokładna liczba zależy od temperatury na miejscu montażu i jakości instalacji.

Zapotrzebowanie na energię w nocy = moc oświetlenia × liczba elementów oświetlenia × liczba godzin ich pracy, z uwzględnieniem profili regulacji jasności. Profil pracy, w którym oświetlenie pracuje na pełnej mocy przez cztery godziny, na 50% przez sześć godzin i ponownie na pełnej mocy przez jedną godzinę, zapewnia dużo mniejsze zużycie energii niż profil pracy na pełnej mocy przez cały czas (11 godzin).

Możliwa ilość energii na baterii

= napięcie × pojemność baterii × liczba baterii × wskaźnik wykorzystania energii (DOD – Depth of Discharge). To właśnie jest uwzględniane przez programy simulacji. Dlatego bateria typu akumulatorowo-ołowianego z wskaźnikiem wykorzystania energii 0,6 potrzebuje mniej więcej dwa razy większej pojemności niż bateria litowo-jonowa z wskaźnikiem wykorzystania energii 0,85, aby zapewnić tę samą autonomię.

Czemu 21 dzień?

Okres rozliczania zużycia energii wynosi 21 dzień, ponieważ to standardowy czas potrzebny do uzyskania dokładnych danych o wydajności systemu oświetlenia i baterii pod różnymi warunkami pogodowymi i operacyjnymi. Dzięki temu można lepiej ocenić efektywność całego systemu i zaplanować jego eksploatację.

Sąsiedztwa solarna mogą ulegać awariom w określonych sekwencjach czasowych, a nie w średniościach. Trzy deszczowe dni z rzędu w sezonie deszczowym wystarczą, by bateria została wyczerpana, a żaden jednodniowy pomiar nie pokazałby tego. Okres 21 dni jest dostatecznie długi, by uwzględnić najgorszy scenarij pogodowy w większości klimatów, a zarazem na tyle krótki, by umożliwić szybkie rozpoznanie problemu. Gdy simulacja zakończy się w zielonym kolorze, oznacza to, że system przetrwał ten okres bez awarii; jeśli zakończy się w czerwonym kolorze, to oznacza, że awarię wykryto wcześniej niż klient.

Interpretacja wyników

Tabela prezentująca wyniki na okres 21 dnia jest kolorowoznaczona:

• Zielony kolor: bateria utrzymuje poziom energii powyżej poziomu rezerwowego przez cały okres. Takowa konfiguracja zapewnia wystarczające źródło światła.
• Czerwony kolor lub ostrzeżenie: bateria została wyczerpana w ciągu tego okresu. Rozwiązaniem problemu jest zwykle jedna z trzech opcji: dodanie większej ilości paneli słonecznych, zastąpienie baterii nową lub dostosowanie profili regulacji jasności światła. Kalkulator pokazuje, która z tych opcji wpłynie pozytywnie na wynik.

Co kalkulator nie uwzględnia

Wartość tego narzędzia wynika z jego szczerości w odniesieniu do ograniczeń, które istnieją w działaniu systemów solarnych.

Spad wydajności baterii i paneli słonecznych w zależności od temperatury: Pojemność baterii oraz wydajność paneli słonecznych zmieniają się w zależności od temperatury otoczenia. Simulacja bazuje na nominalnych wartościach; zimy z niskimi temperaturami oraz letnie upalne warunki wpływają na rzeczywiste wyniki. Zabrudnienia i zacienienie: Stanie paneli słonecznych pod wpływem zabrudnień lub zacienienia zależy od konkretnego miejsca ich umieszczenia i nie jest uwzględnione w modelu. Badania dotyczące wpływu zacienienia są prowadzone oddzielnie. Starzenie się baterii: Proces spadu wydajności baterii w ciągu lat nie jest uwzględniony w simulacji; z tego powodu konieczne jest uwzględnienie odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa lub planowanie wymienienia baterii w okresie jej średniego życia. Ostateczny projekt inżynieryjny: Dla oficjalnych złożonych wniosków do władz lub dużych klientów wyniki obliczeń uzyskane za pomocą tego kalkulatora służą tylko do wstępnego sprawdzenia, a nie stanowią ostatecznego projektu inżynieryjnego.

Kiedy używać tego kalkulatora, a kiedy skontaktować nas: Kalkulator jest przydatnym narzędziem do przeprowadzania ocen na miejscu, szybkiego sprawdzenia proponowanej konfiguracji, pomocy przy tworzeniu cenowych ofert dla klientów oraz do celów edukacyjnych. Nie nadaje się jednak do przygotowania ostatecznego projektu inżynieryjnego. Jeśli projekt wymaga formalnych procedur, prosimy przesłać go do naszego zespołu inżynieryjnego, aby dokonał pełnej, profesjonalnej weryfikacji.

Zacznij od kalkulatora; jeśli konfiguracja wymaga poprawek, kalkulator do wyboru wielkości baterii (/app-a2-battery-sizing) oraz kalkulator do obliczenia autonomii działania systemu solarnego (/app-a4-solar-autonomy) pomogą ustalić, jaki element należy zastąpić. Jeśli chcesz zapoznać się ze szczegółami na temat kompletnych systemów oświetlenia zbudowanych na tych samych modelach, sprawdź naszą linię produktów „All-in-one Solar Street Lights” (/systems-all-in-one).

Co na tej stronie nie jest objęte

Na tej stronie wyjaśniono, w jaki sposób funkcjonuje kalkulator zużycia energii oraz w jakich granicach działania znajduje się. Nie obejmuje się tu aspektów projektowania oświetlenia (poziomów jasności, rozkładu elementów oświetlenia), projektowania konstrukcji lub fundamentów, ani modelowania warunków meteorologicznych na poziomie systemów fotowoltanicznych – to są inne narzędzia, należące do innych dziedzin. Jeśli chcesz zapoznać się ze szczegółami projektowania oświetlenia, skorzystaj z naszego narzędzia do projektowania oświetlenia (/app-ies-lighting-simulation).