Mga Ilaw sa Kalye na Pinatatakbo ng Solar Energy sa Era ng AI: Ano ang Maaari Nitong Pagkakasyahin

Ang Badyet Para Sa Pagpapakabila ng Enerhiya ng Isang Posteng Ilaw

Simulan natin sa kung gaano karaming enerhiya ang maaaring magawa ng isang tipikal na sistema ng PV. Isang panel na may kapasidad na 300 watts, sa ilalim ng 3.5–5 oras ng pinakamalakas na sinag ng araw, ay gumagawa ng humigit-kumulang 1.0–1.5 kWh ng kuryente kada araw bago ang mga pagkawala sa kuryente dahil sa iba’t ibang salik. Matapos ang mga proseso ng pagkontrol ng kuryente, paglalakbay ng kuryente sa baterya, at pagkawala sa kable, ang kung gaano karaming kuryente ang makukuha ay nasa pagitan ng 0.8–1.2 kWh (ang mga ito ay mga karaniwang halaga para sa mga pagkakabit sa mga lugar sa medya-latitud; ang eksaktong halaga ay maaaring magbago depende sa klima ng lugar).

Ang liwanag mismo ang unang bagay na kailangan upang mapagkasyahin sa budget. Ang isang ilaw na may kapangyarihan ng 100 watts na gumagana nang 11 oras ay gumagamit ng halos 1.1 kWh ng kuryente, na siyang kabuuang kuryenteng nakukuha araw-araw. Ito ang dahilan kung bakit ang lahat ng seryosong sistema ng ilaw na pinatatakbo ng solar energy ay nagiging mas mahina sa pagbibigay ng liwanag: may pinakamalakas na liwanag sa unang mga oras pagkatapos gumuho ang araw, nababawasan ang liwanag sa mga huling oras ng gabi, at tumaas muli ang liwanag bago ang bukang-liwayway. Ang pagbabago sa intensidad ng liwanag ay hindi isang tampok na idinagdag para sa kahusayan; ito ang siyang nagpapahintulot upang ang sistema ay gumana nang maayos.

Ang natitira para sa ibang mga bagay—kameras, mga sensor, mga kontroler, sistema ng komunikasyon—ay ang halaga ng kuryenteng nakukuha araw-araw, na kadalasang 20–40% ng kabuuang kuryenteng nakukuha. Ito ang numero na kailangan mong isaisip kapag ang isang bid ay humihingi na ang isang solaryong poste ay magpatuloy ring magpatakbo ng 4G camera, sensor ng kalidad ng hangin, at punto ng pag-access sa Wi-Fi.

Ano ang ibig sabihin ng “AI” sa mga ilaw na pinatatakbo ng solar energy ngayon?

Kung tanggalin mo ang mga aspekto ng marketing, ang “inteligensya” na nasa loob ng isang solaryong ilaw ay sa katunayan isang microcontroller na gumagawa ng tatlong bagay:

1. Scheduling na nagbabawas ng paggamit ng ilaw. Mga profile na batay sa oras o pagbabago ng liwanag sa kapaligiran na nagbabawas ng paggamit ng ilaw kapag walang tao sa lugar. Ito ang pinakamahalagang paraan upang mapangalagaan ang enerhiya sa sistema.
2. Sensing ng pagkilos at pagiging naroroon ng tao. Ang mga detector ng PIR (passive infrared) o radar ay nagbibigay ng signal upang mapahusay ang paggamit ng ilaw kapag may dumadaan na tao o sasakyan. Ang radar ay mas epektibo kaysa sa PIR sa pag-detect ng pagkilos na mabagal o sa masamang panahon; kaya ginagamit ang radar sa mga malawak na espasyo, at ang PIR naman sa mga mas maliit na lugar na may mga takip.
3. Pagmamatyag na nangangailangan ng pagpapalayo at mga abiso ng problema. Ang kontroler ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa antas ng karga ng baterya, kasalukuyang kuryenteng nagagamit, at mga problema sa ilaw sa pamamagitan ng teknolohiya ng LoRa, 4G, o NB-IoT. Kapag ang ilaw ay hindi gumagana nang maayos, agad na nalalaman ito ng tagapamahala ng mga ari-arian bago pa may komplimeng mula sa mga gumagamit.

Walang isa sa mga ito ang nagmumula sa teknolohiya ng artipisyal na intelihensya (AI) sa tunay na kahulugan ng salita. Ito ay lamang mga sistema ng kontrol na may kakayahang makipag-usap sa mga device, at talagang nagtatrabaho nang maayos. Mahalaga ang pagiging matapat sa paglalarawan ng mga tampok ng mga sistema na ito, dahil ang labis na pagpapakalat ng impormasyon tungkol sa “AI” ay maaaring magtayo ng mga inaasahan na hindi kayang mapupunin ng mga aktwal na teknolohiya.

Ano lamang ang kayang gawin ng isang haligi (pole) sa labas sa pagbibigay ng liwanag?

Ang ideya ng distributadong enerhiya ay mayroong tunay na kahalagahan, sa mga limitadong paraan. Ang isang kamera ng seguridad na gumagamit ng teknolohiya ng 4G ay gumagamit ng 15–30 watts ng kuryente; sa loob ng 24 oras, ang konsumsyon nito ay 360–720 Wh, na maaaring mapaglaman ng isang sapat ang laki na poste na may sistema para sa pagkontrol sa pagbibigay ng liwanag (dimming system). Ang mga sensor na nagmamasid sa kapaligiran—partikula, ingay, temperatura—ay gumagamit lamang ng ilang watts ng kuryente, kaya ang kanilang konsumsyon ay hindi gaanong nakakapagbanta sa sistemang enerhiya. Ang mga maliit na display at mga punto para sa pagtawag ng pangunang lunas (emergency call points) ay nasa parehong kategorya.

Ngunit ang mga sistema na nangangailangan ng malaking halaga ng kuryente, gaya ng mga server na gumagamit ng teknolohiya ng AI na may GPU, ay hindi nababagay sa ganitong sistema. Ang isang server na nakabit sa poste na gumagamit ng maraming watts ng kuryente araw-araw ay hindi makakayang mapaglaan ng sapat na enerhiya kung ang badyet sa kuryente ay limitado sa 1 kWh lamang. Kaya, ang mga ganitong sistema ay nangangailangan ng koneksyon sa grid, o isang espesyal na sistema ng paglikha ng enerhiya mula sa solar power na mas malaki pa kaysa sa sistema na ginagamit para sa mga ilaw sa kalye. Kapag nakakita tayo ng alok para sa paggamit ng “AI-powered poles” sa isang bid, ang unang tanong natin ay kung saan nanggagaling ang enerhiyang kinakailangan ng AI, at ang karaniwang sagot ay mula sa koneksyon sa grid.

Saan naman tunay na nakatutulong ang teknolohiya ng AI sa aspekto ng paglikha ng enerhiya mula sa solar power (PV)?

Ang mas makabubuting pagkakataon ay kapag ang teknolohiya ng AI ay ginagamit upang mapabuti ang mga sistema mismo na gumagamit ng solar power, gaya ng mga ilaw sa kalye.

Pagtataya ng mga problema (Fault Prediction): Ang mga kurba ng karga at kalagayan ng baterya ay nagbabago sa mga nakikilalang padron bago ito masira. Ang isang tagapamahala ng sistema (controller) na nagbibigay-aba sa mga pagbabago sa kapasidad ng baterya (halimbawa, “Ang kapasidad ng bateryang ito ay bumaba nang 15% sa loob ng anim na buwan”) ay nagiging daan upang ang pagpapalit ng baterya ay maganap sa oras na naitakda. Pagbabago sa intensidad ng liwanag ayon sa pag-asa ng panahon (Adaptive Dimming from Weather Forecasts): Kapag ang pag-asa ng panahon para sa araw na susunod ay ipinapasok sa sistema, ang sistema ay nag-iimbak ng enerhiya nang patiuna, sa halip na matuklasan lamang ang kakulangan sa enerhiya sa madaling gabi. Pagmamatyag sa pagganap ng mga panel (Panel Performance Monitoring): Sa pamamagitan ng pagkukumpara sa aktwal na pagganap ng mga panel sa inaasahang pagganap batay sa kondisyon ng liwanag sa lugar, napagdidiagnose ng sistema ang mga problema gaya ng pagkakaroon ng dumi sa mga panel, pagtatago ng liwanag dahil sa paglalaki ng puno, o pagbaba ng kahusayan ng mga panel, ilang buwan bago pa ito makita ng baterya.

Ang mga ito ay mga maliliit na pag-unlad, hindi mga radikal na pagbabago; ayon sa aming karanasan, ang pagtaas ng pagganap ng mga sistema ay nasa 5–15% lang, hindi hanggang sa 100%. Ngunit ang pagtaas ng pagganap ng mga sistema ang siyang tunay na binibili ng mga gumagamit nito (gaya ng mga lokal na pamahalaan). Isang ilaw na gumagana nang 350 gabi sa isang taon ay mas mainam kaysa sa isa na gumagana lamang nang 300 gabi.

Ang mga totoo at mahirap na hamong kinakaharapan (The Honest and Difficult Challenges):

May tatlong problema na naghihadlang sa pagkakaroon ng mabilis na pag-unlad ng mga teknolohiyang ito, kahit na ang mga software na nagpapakita ng magagandang resulta ay nagmumungkahi ng kabaliktado:

• Gastos sa integrasyon: Bawat karagdagang device ay nangangahulugan ng isa pang bahaging kailangang magkaroon ng sarili nitong lugar sa sistema, isa pang pinagmumulan ng kuryente, at isa pang potensyal na punto ng pagkabigo. Ang pagdidisenyo ng sistema ay maaaring maging simple, ngunit ang listahan ng mga materyales na kailangan ay maaaring maging mahal at komplikado.
• Pag-iimbak ng enerhiya ay nananatiling suliranin: Ang paggawa ng enerhiya mula sa araw ay nakadepende sa panahon at klima. Bagaman ang mga baterya ay umayos na, ang kapasidad ng pag-iimbak ng enerhiya, ang tagal ng buhay ng baterya, at ang pagganap nito sa malalamig na panahon ay patuloy na limitasyon sa kung gaano karaming enerhiya ang maaaring magamit sa isang sistema.
• Kontrol sa mga gastos: Ang paggamit ng teknolohiya na may “inteligensya” (smart technology) ay nangangailangan ng karagdagang mga komponente, at ang mga pagbili ng mga lokal na pamahalaan ay base sa kabuuang halaga ng sistema sa buong panahon ng paggamit nito (lifecycle cost). Ang mga sistema na nagwagi ay ang mga kung saan ang pagmamatyag at pagkontrol sa mga aktibidad ay nagbibigay ng kapakinabangan (tulad ng pag-iwas sa mga karagdagang paglalakbay para sa pagpapanatili ng sistema), hindi ang mga sistema na may pinakamaraming sensor.

Kung ano ang hindi nasasaklaw ng pahinang ito:

Ang pahinang ito ay tungkol sa paggamit ng mga panel na nagtataglay ng solar energy (PV) na nakabit sa mga post (pole-mounted PV) bilang pinagmumulan ng kuryente para sa ilaw at maliliit na device ng smart city. Hindi ito sumasaklaw sa mga sistema na nakakonekta sa grid (grid-tied smart systems), integrasyon ng pag-charge para sa mga sasakyan na gumagamit ng kuryenteng elektriko (EV charging), o mga proyektong solar-plus-storage sa skala ng kompanyang nagbibigay ng serbisyo ng kuryente (utility-scale solar-plus-storage) – bawat isa ay mayroong ibang disenyo at ekonomiya. Upang matukoy kung gaano karaming kuryente ang maaaring magdala ng isang partikular na post, gumamit ng aming tool para sa disenyo ng ilaw, o tingnan kung paano namin pinagkakasama ang mga teknolohiya ng pagkontrol sa mga controller sa aming guide para sa mga intelligent na controller ng ilaw. Para sa mga kompletong sistema, ang aming all-in-one solar street lights ay nilalagay sa merkado na may mga pre-set na setting para sa pagkontrol ng liwanag (dimming profiles) at sistema ng pagmamatyag (monitoring) bilang standard.