Solstrålkastare under träd: Lösningsmetoden med separerade solpaneler

Varför skuggorna har större negativa effekter än vad de på första anblicken verkar

Ett solmodul består av en serie celler, och strömmen i denna serie är lika stor som strömmen i den svagaste cellen. Om några celler blir skuggade drar de hela strängen ner i sin prestanda; om skuggningen förblir kvar förlorar dessa celler energi i form av värme – detta är den typ av fel som så småningom kan orsaka att hela modulen slutar fungera. Bypass-dioder begränsar skadan på den del av solmodulen de skyddar, men de återfår inte den förlorade energin. Skuggning på några få celler i ett typiskt solmodul kan leda till att modulen producerar endast en tredjedel av sin möjliga effekt.

En MPPT-reglerare hjälper systemet att utnyttja hela solmodulens potential. Den kan dock inte avlägsna skuggorna från de skuggade cellerna. Hållbart vegetation (t.ex. evergreen-träd) skuggar solmodulen under hela året, medan lövträd skuggar modulen i takt med blomningssyklusen. Just under de månaderna då solproduktionen redan är begränsad drabbar detta systemet negativt.

Vad en “split-installation” egentligen innebär:

Att separera solpanelerna från resten av installationen – panelerna placeras där de får fullt solljus, och kabeler leder energin till den plats där den behövs. Ingenjörskonsekvenserna i denna installation kan avgöra hur väl installationen fungerar.

1. Spänningsförlust i kabelledningen. Spänning från batteriet försämras med avstånd vid användning av likströmm (DC). Exempel: En solcellsanordning med 300 W effekt som laddar en 24 V-batteri levererar en ström på cirka 13 A. För en sträcka på 20 meter (totalt 40 meter kabel, åt och till) krävs cirka 16 mm² koppar för att hålla spänningsförlusten under 0,5 V (cirka 2%). För samma spänningsförlust på 12 V krävs fyra gånger så mycket koppar, eftersom strömmen dubbels. Det är denna matematiska beräkning – inte marknadsföringsargument – som bestämmer hur långt solcellsanordningen får placeras från belysningsenheten.

1. Kabelspecifikationer. Insulation som är skyddad mot UV-strålning, kabeler som begrävs direkt i marken eller placeras i ledningar, samt kabeler som är bepansrade där gnagare eller gräsmaskiner kan komma åt dem. Underjordiska kabeler kräver samma omsorg som alla andra begrävda kabeler: rätt djup, läggning i skyddande material samt en tydlig rutt.

1. Anslutningar på båda ändarna. Det är just här som delade belysningssystem ofta misslyckas i praktiken – inte på grund av kabelerna själva. Anslutningar måste uppfylla kraven enligt IP67 eller högre standarder, inklusive spänningsbelastningsförsvar vid varje anslutningspunkt, samt fyllda eller certifierade kontakter. Vi specificerar dessa krav precis som för utomhusbelysningsanordningar, eftersom det är vad de egentligen är.

1. Jordning och skydd mot störsignaler. Både solcellsanordningen och belysningsstolpen måste jordas enligt lokala regler.

En lång löpning utomhus fungerar som en “antenna” för kortvariga strömmen som orsakas av blixten – därför är en strömskyddsanordning vid kontrollern standard i våra system, inte något extra som kan säljas extra. 5. Det fjärranordnade strålkretsen (remote array) är en egen enhet. Den är monterad på en separat stödplattform, och dess storlek beräknas enligt samma principer som för en vanlig stolpe. Vår vindbelastningsberäkningsverktyg stolpe Vår vindbelastningsberäkningsverktyg tar hänsyn till arean av strålkretsen, monteringshöjden samt den lokala vindhastigheten, och returnerar de belastningar som din tillverkare behöver känna till.

Det beslutsregel vi använder

När en skuggad plats uppstår går vi igenom alternativen i följande ordning:

1. Skära bort eller förhandla om vegetationen först. Detta är det billigaste lösningen – med en stor skillnad i kostnad. Få skriftliga garanterier, eftersom ett oskriftligt löfte om vegetationsskäring vanligtvis upphör vid den första förändringen i kontraktet om gräsmåttning.
2. Om skuggan är permanent, beräkna priset för båda alternativen: flytta installationen till solen eller dela upp panelerna. Detta alternativ är fördelaktigt när väggeometrin avgör var ljuset måste stråla och när sträckningen är kort. Flyttning är fördelaktig när det finns öppen sol nära platsen och grävning är dyrt.
3. Överväg att använda en högre mast innan grävning. Ibland lyfter en mast på 4–5 meter panelerna helt över skugglinjen – vilket ofta är billigare än att använda kabeler samt tillhörande byggnadsarbete.

Vad delning av panelerna sparar – ärligt talat…

De upphovsbelagda kostnaderna inkluderar undersökningen, grävningarna eller kanalisationen, kabeln samt anslutningsarbetet på båda ändarna. Avkastningen handlar inte om antalet besök eller den visuella imponeringen som systemet ger, utan om batterilivslängden och antalet serviceanrop som undviks. Ett LiFePO4-batteri (lithiumjärnfosfat – den kemiska typen vi använder för sin långa livslängd) förlorar sin användbara kapacitet många år tidigare, och kostnaden för att byta ut ett sådant batteri är högre än kostnaden för den ursprungliga kabeln. Det ekonomiska fördelen uppvisar sig när en två- till treårig batteribesättningscykel förlängs till mer än fem år – det är hela affärsargumentet, och det räcker.

Vad denna sida inte täcker:

(Denna sida beskriver inte hur kostnaderna och fördelarna för detta system beräknas eller hur systemet påverkar andra aspekter som antalet besök eller den visuella imponeringen.)

Denna sida behandlar DC-kopplade solcellssystem för gatulampor, där solcellerna laddar batteriet i lampan via en dedikerad DC-ledning. Den omfattar inte ljuskretsar som drivs av AC, hybrida system som kombinerar elnät och solenergi, eller projekt där lamporna själva kan flyttas – en omplacering innebär i sådana fall en omkonstruktion av den ljuseffektiva delen av lampan, inte en ombyggnad av ledningarna. För val av kontrollen och batteriet i sådana system använder vår kontrollstorlekshämtare information om solcellssystemet, ledningslängden och önskad autonomi. Vår serie all-in-one solgatulampor visar de integrerade lösningar som jämförs med de DC-kopplade systemen.