Solcellslampor i AI-eran: Vad de kan driva

Energibudgeten för en lampstolp

Börja med vad en typisk solcellslampstolp faktiskt producerar. En panel med 300 W och 3,5–5 soltimmar på toppnivå producerar ungefär 1,0–1,5 kWh per dag, innan förluster i form av strömförluster, laddningskontroller och ledningarna gör att det faktiska mängden blir 0,8–1,2 kWh som tillförs. Detta är typiska värden för kommersiella installationer i medelhögliga latituder – lokal meteorologi påverkar dock dessa siffror.

Ljuset i sig är den första kostnaden som tas från budgeten. En 100-wattig lampan som är igång i 11 timmar förbrukar cirka 1,1 kWh energi – vilket är hela den dagliga energiförsörjningen. Därför dimmar varje seriös solcellsbelysningsstolpe: fullt ljus under de första timmarna efter skymningen, minskad ljusstyrka under natten, och ökad ljusstyrka före gryningen. Detta dimmningsschema är inte till för att öka effektiviteten; det är just detta som gör att beräkningarna stämmer.

Det som återstår för allt annat – kameror, sensorer, kontroller, kommunikation – är den mängd energi som dimmningsschemat skapar, vanligtvis 20–40 procent av den dagliga energiförsörjningen i ett väl dimensionerat system. Det är denna siffra man bör ha i åtanke när en utmaning kräver att en solcellsbelysningsstolpe också ska driva en 4G-kamera, en luftkvalitetssensor och en Wi-Fi-åtkomstpunkt.

Vad “AI” i en solcellsbelysningsstolpe egentligen betyder idag

Om man tar bort marknadsföringen så handlar den “intelligens” som finns i en solcellsbelysningsstolpe i princip om en mikrokontroller som utför tre funktioner:

1. Blygsningsscheman: Tidsbaserade eller miljöljusaktiverade inställningar som sänker ljusstyrkan när ingen är i närheten. Detta är den viktigaste energibesparande mekanismen i systemet.
2. Mötes- och rörelseskänning: PIR (passiv infrarött) eller radardetektorer ökar ljusstyrkan när en person eller fordon närmar sig. Radar hanterar långsamma rörelser och dåligt väder mycket bättre än PIR – därför använder vi radar på öppna områden och PIR på korta, täckta sträckor.
3. Fjärrövervakning och felmeddelanden: Kontrollern rapporterar laddningsstatus, laddningsström samt fel hos ljusen via LoRa, 4G eller NB-IoT. När ett ljus tänds av vet förvaltaren om problemet innan den första klagomålet kommer in.

Ingenting av detta utgör artificiell intelligens i den vetenskapliga bemärkelsen. Det handlar om inbyggd kontroll med kommunikationsfunktioner – och det fungerar verkligen. Det är viktigt att beskriva funktionerna på ett ärligt sätt, eftersom överdrivna påståenden om “artificiell intelligens” kan skapa förväntningar som hårdvaran inte kan uppfylla.

Vad en lampost verkligen kan göra – bortom att lysa…

Idén med distribuerad energi har verkligen sin värde – inom vissa gränser. En 4G-säkerhetskamera förbrukar 15–30 watt; under 24 timmar blir det 360–720 watt-hour, vilket en väl dimensionerad stolpe med dimmerfunktion kan hantera. Miljösensorer (partiklar, ljud, temperatur) förbrukar endast några watt och utgör alltså en liten belastning. Små displayer och nödkontakter faller också in i denna kategori.

Vad dock inte passar in i detta koncept är edge-artificiell intelligens (AI). En server monterad på en stolpe och utrustad med en GPU förbrukar hundratals watt kontinuerligt. Med en daglig energibudget på 1 kWh är detta helt omöjligt att uppfylla enbart med solceller; sådana installationer kräver anslutning till elnätet eller en dedikerad solcellsanläggning som är flera gånger större än den solcellsanläggning som används för gatulampor. När vi läser om “AI-drivna system” i offertanfrågningar är första frågan vi ställer vilket system som faktiskt används – och svaret är oftast att systemet ansluter till ett närliggande elnät.

Var intelligens verkligen hjälper solcellsanläggningarna

En mer intressant möjlighet ligger i att använda sensorer och prediktionsmetoder för att förbättra funktionerna hos gatulampor själva.

Felprediktion: Laddströmmen och laddningsgradens kurvor förändras i igenkännbara mönster innan en batteri eller panel slutar fungera. En kontrollenhet som markerar att “kapaciteten på denna batteripack har minskat med 15 procent under sex månader” gör att en fel uppstår mitt i natten blir en planerad utbytning av batteripacket.

Anpassat dimmeringssystem baserat på väderförutsägelser: Man matar in morgondagens väderförutsägelser till systemet, och systemet sparar energi inför en molnig period – istället för att upptäcka energibristen klockan 2 på natten.

Övervakning av panelprestanda: Genom att jämföra den faktiska produktionen med den förväntade produktionen beroende på områdets solbelystning upptäcks problem som smuts, skuggning från växande träd eller försämrad panelprestanda månader innan batteriet faktiskt påverkas negativt.

Detta är små, men stegvisa förbättringar – inte revolutioner. Enligt vår erfarenhet har tillgängligheten för ljusen ökat med 5–15 procent, inte med hälften. Men det är just tillgängligheten som kommunala köpare faktiskt köper. Ett ljus som fungerar 350 nätter per år är bättre än ett som fungerar 300 nätter per år.

De ärliga utmaningarna:

Tre problem hindrar att visionen utvecklas så snabbt som mjukvaran antyder:

Integration kostnad: Varje tillagd enhet innebär ytterligare ett omhöljande, ytterligare ett energibudget samt ytterligare en felkälla på en stolpe som är dyrt att underhålla. Tekniken är enkel – men materiallistan inte. Lagring fortfarande flaskhalsen: Solenergiproduktionen är beroende av väderförhållanden och sker i olika tider på dygnet. Batterier har förbättrats, men energitätheten, cykellivet och prestandan i kalla väderförhållanden begränsar fortfarande vad en stolpe kan leverera under en molnig vecka. Kostnadskontroll: Intelligens innebär att fler komponenter behövs, och kommunala inköp görs utifrån livscykelkostnader. De system som lyckas är de där övervakningen själv betalar sig genom att undvika onödiga transporter, inte de med flest sensorer.

Vad denna sida inte täcker:

Denna sida behandlar solcellsanordningar monterade på stolpar som källa till strömm för belysning och små smart-stadsenheter. Den täcker inte system som är anslutna till elnätet, integration av laddning av elbilar eller solcellsanläggningar i storskalig utsträckning tillsammans med energilagring – dessa kräver annan teknik och andra ekonomiska aspekter. För att beräkna vilken kapacitet en specifik solcellsanordning kan ha, använd vår belysningsdesignverktyg, eller läs i vår guide för intelligenta ljuskontroller för att få förstå hur vi integrerar intelligens i dessa kontroller. För kompletta system levererar vi våra all-in-one-solcellslampor med dimmeringsfunktioner och övervakning som standard.