Solarna wieża o autonomicznej pracy w deszczowe dni
-- rzetelna analiza energetyczna
Solarna wieża o autonomicznej pracy w deszczowe dni: rzetelna analiza energetyczna
Krótka odpowiedź: Nasza standardowa wieża zapewnia energię na około 7 nocnych godzin, według informacji na etykiecie. Jednak biorąc pod uwagę maksymalny poziom rozładowania baterii, można się spodziewać, że autonomiczna działalność trwać będzie 3–4 noce; w zimowe 12-godzinnowe nocne okresy to około 3 godzin. Różnica pomiędzy tymi dwoma wynikami jest często powodem rozczarowania kupujących. Poniżej znajduje się pełna analiza, wraz z wyjaśnieniem wszystkich założeń.
Referencyjna konfiguracja
| Komponent | Standardowe parametry | Rola |
|---|---|---|
| Panele słoneczne | 3 × 440 W monokrystaliczne | Zbiór energii słonecznej |
| Baterie | 6 × 12 V 200 Ah (typu gel, akumulator typu ołowiano-kwasowy) | Magazynowanie energii |
| Źródła światła | 4 × 50 W (LED) | Podawanie światła |
Proces zbierania energii
Trzy panele o mocy po 440 W dają łącznie 1 320 Wp. Przy średnio 4 godzinach najwyższej intensywności słońca dziennie, ilość energii zgromadzonej dziennie to:
1,32 kW × 4 h ≈ 5,3 kWh
Ta liczba odnosi się do stanu systemu przed wystąpieniem jakichkolwiek strat. Przepływ energii przez kontroler, opór połączeń elektrycznych oraz procesy konwertowania energii typowo zmniejszają jej ilość o 10–20%, więc należy uznać, że rzeczywisty dzienny pobór energii w klimacie o poziomie 4–5 PSH wynosi około 4,3–4,8 kWh. Obiekty położone na południu, w klimacie o poziomie 4–5 PSH, znajdują się w górnej części tego przedziału; zimy na północy, w klimacie o poziomie 3–4 PSH, w dolnej części.
Strona magazynowania energii
Jedna bateria typu gel o napięciu 12 V i pojemności 200 Ah magazynuje 2,4 kWh energii (12 V × 200 Ah). Sześć takich baterii razem magazynuje 14,4 kWh energii (według informacji na ich etykietach).
Oto co należy powiedzieć szczerze: baterie typu gel z akumulatorem ołowianym osiągają swoją nominalną żywotność cykliczną przy poziomie rozładowania wynoszącym około 50% ich pojemności (ang. Depth of Discharge, DoD). Jeśli je rozładować do zera, to znacząco skraca się ich żywotność cykliczna. Dlatego ilość energii dostępnej do użycia wynosi mniej więcej: 14,4 kWh × 50% ≈ 7 kWh .
Strona obciągu energii
Cztery żarówki LED o mocy 50 W, pracujące przez 10 godzin na noc, zużywają 2 kWh energii na noc (4 × 50 W × 10 h). Gdy zimowe noce są dłuższe (12 godzin), zużywana energia rośnie do 2,4 kWh na noc.
Autonomia systemu, powiedziona szczerze
Jeśli nie ma żadnego wpływu energii słonecznej, ilość dostępnej energii z magazynu podzielona na nocny obciąg daje…
– 7 kWh ÷ 2 kWh = mniej więcej 3,5 nocy przy 10-godzinnym czasie pracy – 7 kWh ÷ 2,4 kWh = mniej więcej 3 nocy przy 12-godzinnym czasie pracy zimą
W oryginalnej wersji tej strony podano, że na południu baterie wystarczają na 7 dni, a na północu na 6 dni. Te wyliczenia wynikają z podzielenia łącznej ilości energii (14,4 kWh) na potrzeby codziennej pracy baterii; przy tym założono, że baterie są całkowicie rozładowane i nie są podładowywane w trakcie działania urządzenia. Teoretycznie to jest możliwe, ale w praktyce może dojść do wyczerpania baterii. Czas maksymalnego nasłonecznienia na poszczególnych obszarach wpływa na szybkość ich ładowania pomiędzy okresami deszczu. To jednak nie zmienia autonomii urządzenia, która jest ustalona przez parametry baterii.
Kiedy zmieniamy specyfikacje:
- Wymóg 5 lub więcej ciągłych, ciemnych nocy → konieczne jest zwiększenie pojemności baterii lub zamiana na baterie typu litu, które charakteryzują się większą wytrzymałością.
- Praca przez 24 godziny → potrzebna jest bateria o większej pojemności (około 4,8 kWh na noc); żadna bateria typu ołowiano-kwasowego w tej klasie nie jest w stanie utrzymać urządzenie w działaniu przez dwa dni, a tym bardziej przez pięć. W takim przypadku konieczne jest zastosowanie układu hybrydowego z rezerwowym generatorem.
- Środowiska z niskimi temperaturami → pojemność baterii typu gel zmniejsza się w chłodniejszych warunkach; w takich przypadkach należy obniżyć wyliczony czas autonomicznego działania urządzenia.
Co na tej stronie nie jest opisane
Na tej stronie są przedstawione słupy świetlne na podwózkach z solarnymi panelami o stałej konfiguracji. Nie uwzględniane są również słupy świetlne montowane na przyczepach, modele z akumulatorami litu ani przenośne urządzenia podłączone do sieci elektrycznej, które podlegają innym wymogom i zasadom działania. Aby uwzględnić specyfiki lokalnego obszaru (czasy największej ilości słońca oraz wymagania dotyczące autonomiczności działania urządzeń), użyj naszego kalkulatora autonomiczności solarnych systemów oraz narzędzia do obliczenia bilansu energii. Jeśli chodzi o stałe instalacje, a nie słupy świetlne mobilne, zapoznaj się z naszą linią produktów słupów świetlnych na podwózkach z solarnymi panelami typu „all-in-one.