Sąsiedztwo drzew i lamp ulicznych na energię słoneczną: Rozwiązanie z rozdzielonym układem paneli słonecznych

Dlaczego problemy z cieniem są poważniejsze, niż może się wydawać na pierwszy rzut oku

Moduł słoneczny składa się z serii komórek, a prąd w tej serii odpowiada prądowi w najslabszej z tych komórek. Jeśli kilka komórek jest zasłoniętych, cała seria pracuje nieefektywnie; energia jest wtedy tracona w postaci ciepła, co w końcu doprowadza do uszkodzenia modułu. Diody przejściowe ograniczają szkodę na ochronianym obszarze, ale nie mogą odzyskać utraconej energii. Zasłonienie kilku komórek w typowym modułu z trzema diodami może skutkować utratą nawet jednej trzeciej wyprodukowanej energii.

Kontroler typu MPPT pomaga systemowi efektywnie wykorzystać energię wytworzoną przez moduły słoneczne. Niestety, nie może usunąć zasłonów z komórek. Rośliny zimowe zasłaniają światło przez cały rok, natomiast rośliny liściaste zmieniają stopień zasłonięcia w zależności od pory roku; w okresach, gdy produkcja energii jest już niska, różnice w efektywności działania modułów są najbardziej widoczne.

Co obejmuje instalacja typu „split”

W ramach takiej instalacji paneli słoneczne są umieszczone w miejscach o dużym nasłonecznieniu, a kabely prowadzą je do urządzeń dozorujących i przetwarzających energię. Decyzje inżynieryjne odgrywają kluczową rolę w ustaleniu składu i funkcji całego systemu.

1. Spad napięcia na odcinku kabla

Prąd stały o napięciu baterii traci na swojej wartości podczas przepływu na większych odległościach. Przykład: układ o mocy 300 W ładowający baterię o napięciu 24 V generuje prąd wynoszący około 13 A. Aby spad napięcia nie przekraczał 0,5 V (co odpowiada mniej więcej 2% wartości początkowego napięcia) na odcinku 20 m (łącznie 40 m kabla), konieczne jest użycie miedzi o przekroju przekroju 16 mm². Na tym samym odcinku, przy napięciu 12 V, potrzebna jest cztery razy większa ilość miedzi, ponieważ wtedy prąd jest dwa razy większy. To matematyczne obliczenia, a nie aspekty marketingowe, decydują o maksymalnej odległości, na jaką może być umieszczone źródło światła od oprawki.

1. Specyfikacje kabla

Kabli muszą mieć izolację odporną na promieniowanie UV, być pochowane bezpośrednio w ziemi lub umieszczone w kanałach ochronnych, a w obszarach, gdzie mogą występować gryzoni lub inne szkodliwe zwierzęta, muszą mieć dodatkową ochronę w postaci osłony. Podziemne położenie kabla wymaga takich samych wymagań jak i każdy inny pochowany kabel: odpowiedniej głębiny pochówku, warstwy izolacji oraz dokładnego umieszczenia na określonym szlaku.

1. Połączenia na obu końcach kabla

To właśnie często jest powodem awarii w praktycznym użyciu takich systemów – nie same elementy kabla są przyczyną problemów. Połączenia muszą spełniać wymogi standardów IP67 lub wyższych; muszą być zabezpieczone przed nadmiernym naciskiem, a konektory muszą być odpowiednio zaprojektowane i wyposażone w elementy zabezpieczające. Specyfikujemy je tak, jak to jest standardem w przypadku zewnętrznych opraw świetlnych.

1. Uziemienie i ochrona przed impulsami elektrycznymi

Obie części układu (rama układu świetlnego oraz sam słup) muszą zostać przyłączone do ziemi zgodnie z lokalnymi normami.

Długi bieg na świeżym powietrzu stanowi „antenę” dla impulsów elektrycznych powodowanych błyskawicą; dlatego w naszych rozwiązaniach standardowym elementem zabezpieczającym jest urządzenie chroniące przed takimi impulsami, znajdujące się na stronie kontrolera – nie jest to dodatkowy produkt do nabycia. 5. Oddzielna struktura arrayu stanowi samodzielne, niezależne urządzenie, montowane na specjalnym stojaku. Rozmiary tego arrayu są ustalane na podstawie wyliczeń dotyczących wpływu wiatru; do obliczeń używany jest nasz kalkulator obciążenia pod wpływem wiatru, który bierze pod uwagę powierzchnię arrayu, wysokość montażu oraz lokalną prędkość wiatru, a następnie wylicza obciążenia, które musi uwzględnić producent realizujący montaż.

Zasada decydowania, którą stosujemy

Gdy pojawia się obszar zastawiony cieniem, procedurę rozwiązywania problemu prowadzimy w następującym porządku:

1. Najpierw usuną lub negocjujemy roślinność. To najtańsze rozwiązanie. Upewnij się o pisemnym zobowiązaniu ze strony klienta, ponieważ niepisane obietnice dotyczące usunięcia roślinności mogą zostać złamane przy pierwszej zmianie umowy na usługi pielęgnowania terenu.
2. Jeśli cień jest stały, uwzględni obie opcje: przeniesienie urządzenia na miejsce o większym ilościu słońca lub rozdzielanie paneli na kilka części. Rozwiązanie polegające na rozdzielaniu paneli jest korzystniejsze, jeśli geometria drogi umożliwia ustalenie dokładnego położenia urządzenia, a odległość do nowego miejsca jest niewielka. Przeniesienie urządzenia jest bardziej atrakcyjne, jeśli sąsiednie miejsce oferuje dużo słońca, a wykonywanie prac ziemnych jest kosztowne.
3. Przed rozpoczęciem prac ziemnych rozważaj możliwość użycia wyższego masztu. Czasami maszt o wysokości 4–5 metrów umożliwia całkowite wyjęcie paneli z zasięgu cienia, co zwykle jest tańsze niż montaż kabeli w połączeniu z pracami budowlanymi.

Co oszczędza rozwiązanie polegające na rozdzielaniu paneli… – szczerze mówiąc, to dużo pieniędzy.

Początkowy koszt obejmuje badanie terenu, wykonywanie prac ziemnych, montaż kabela oraz przyłączeń na obu końcach. Zyskem nie jest wzrost liczby klientów ani poprawa wizerunku firmy, lecz dłuższy czas pracy baterii oraz uniknięcie konieczności serwisowania. Bateria typu LiFePO4 (z związku litu, żelaza i fosforu), która jest często niewłaściwie naładowana, traci swoją użyteczną pojemność znacznie wcześniej niż zakładano, a koszt wymienienia takiej baterii przewyższa koszt samego kabela. Dzięki temu rozwiązaniu cykl wymieniania baterii, który wcześniej wynosił dwa do trzech lat, może być przedłużony do ponad pięciu lat. To jest cała analiza ekonomiczna, i to wystarczy.

Ta strona dotyczy rozwiązań typu „split-array” z połączeniem typu DC w przypadku lamp ulicznych na energię słoneczną, w których panel słoneczny ładowa baterię lampy za pomocą specjalnego kabela zasilania typu DC. Nie obejmuje ona układów oświetlenia zasilanych prądem zmiennym, lamp mieszanych typu „grid/solar”, ani projektów, w których sama lampa może się przemieszczać – w takich przypadkach potrzebny jest ponowny projektowanie parametrów oświetlenia (fotometryczne modyfikacje), a nie tylko wymiana instalacji elektrycznej. Jeśli chodzi o kontroler i obudowę baterii w takich lampach, nasz kalkulator do wyboru rozmiaru kontrolera uwzględa informacje o rozmiarach panelu słonecznego, długości linii zasilania oraz celowym czasie autonomicznego działania lampy. Nasza linia produktów lamp ulicznych na energię słoneczną typu „all-in-one prezentuje zintegrowane rozwiązania, w porównaniu z którymi są oceniane lampy typu „split-array”.