Pinagmumulan ng Enerhiya mula sa Solar para sa mga Billboard: Paano Natin Tinataya ang Kakailangan nito

Simulan sa load, hindi sa pagkakaroon ng araw

Karamihan sa mga bumibili ay agad na nagtanong, “Kilang panel ba ang kailangan natin?” Ngunit kami ay nag-uumpisa sa dalawang tanong: Kung gaano karaming watts ang kinakailangan ng display para sa pagpapakita ng impormasyon, at kung gaano karaming oras sa isang gabi ito ay gumagana?

Ang isang static billboard na iluminado ng LED floodlights ay kadalasang nangangailangan ng hindi maraming enerhiya—ilang daan-daan ng watts para sa isang malaking format ng display. Subalit ang numero ay dapat kunin mula sa datasheet ng tagagawa ng display, hindi mula sa mga pampalagay lang. Ang isang digital billboard na nagpapakita ng mga pagbabago ay nangangailangan ng mas maraming enerhiya (kilkowatts) at gumagana 24 oras araw-araw, hindi lang sa gabi. Kung parehong pagkalkula ang gagamitin, ang presyong ibinibigay ay magiging mali.

Makabubuting mag-umpisa sa pagtantiya sa aktwal na load, hindi sa pagkakaroon ng araw

Ang “duty cycle” ay nagkakahalaga rin ng katulad ng “wattage”. Ang mga billboard na ginagamit lamang para sa ilaw ay nagpapatakbo mula sa paglalakad hanggang sa bukang-liwayway, o mula sa paglalakad hanggang sa kalagitnaan ng gabi, kung saan may lokal na ordinansa na nagtakda sa oras ng paggamit ng ilaw; ang mga digital display naman ay nagpapatakbo 24 oras. Ang konsumpsyon ng enerhiya araw-araw, sa mga kilowatt-hour (kWh), ay kinakalkula sa pamamagitan ng pagdaragdag ng wattage sa bilang ng oras ng paggamit. Ang bawat desisyon na gagawa ka kalaunan ay nakabatay sa numero na ito.

Tatlong numero ang nagdetermina sa sistema

Lalo na kapag ang konsumpsyon ng enerhiya araw-araw ay naitakda na, ang pagpili ng sukat ng sistema ay nagiging depende sa tatlong salik/impormasyon:

1. Autonomy ng baterya, sa mga araw: Karaniwan, tinatayang ang baterya ay maaaring magpatuloy ng operasyon sa loob ng 3 araw sa karamihang lugar; ngunit sa mga lugar na may tag-ulan nang maraming araw (monsoon o tropical areas), itinataas ito sa 5 araw. Ito ay aming panuntunan sa pagdidisenyo, hindi isang kinakailangang batas o regulasyon. Ang bumibiling kliyente na nagiging matigas na humihingi ng bateryang maaaring magpatuloy ng operasyon sa loob ng 1 araw ay nagbibigay-daan sa paggamit ng bateryang mas maliit sa kapasidad, upang maiwasan ang paggasta sa kapital (capital expenditure).

1. Magagamit na kapasidad ng baterya: Kalkulahin ang enerhiyang kinakailangan sa panahon ng autonomy, at paghati ito sa “usable depth of discharge” (DoD) ng baterya. Sa mga bateryang tipo LiFePO4 (lithium iron phosphate), tinatayang ang DoD ay nasa 80% – ito ay isang konserbatibong pagkalkula, upang maiwasan ang pagbaba ng kapasidad ng baterya sa paglipas ng panahon.

1. Wattage ng panel: Haluin ang araw-araw na enerhiyang kinakailangan ng sistema sa pinakamataas na oras ng pagkakaroon ng araw sa lugar, at pagkatapos ay idagdag ang 25–35% upang masaklaw ang mga posibleng pagkawala sa pagganap ng sistema: temperatura ng mga cell, dumi sa panel, mga kable, at efisiensya ng kontroler at mga proseso ng konversyon ng enerhiya.

Ito ay isang halimbaw na pagkalkula gamit ang mga pambuong numero, upang madaling maiintindihan. Ang mga numero ay para sa ilustrasyon lamang, hindi isang opisyal na presyo o spesifikasyon ng produkto.

• Display: Anim na 120-watt na LED floodlights na gumagana nang 10 oras kada gabi → 7.2 kWh kada araw.
• Batterya: 7.2 kWh × 3 araw ÷ 0.8 (DoD, o Depth of Discharge) → Kabuuang kapasidad ng baterya ay 27 kWh.
• Panels: 7.2 kWh ÷ 4.5 oras ng pinakamalakas na pagkakaroon ng araw ≈ 1.6 kW ang kinakailangang kapasidad ng mga panel; dahil sa 30% na pagkawala ng kapasidad dahil sa mga faktor na gaya ng init, kinakailangan ang kabuuang kapasidad na 2.1 kW. Makukuha ito sa pamamagitan ng paggamit ng anim na 400-watt na mga panel (2.4 kW ang kabuuang kapasidad).

Ang kontroler ang nag-uugnay sa lahat ng mga bahagi. Kapag ang ratio ng bolta sa pagitan ng panel at baterya ay tumataas sa 1.5, ginagamit natin ang MPPT (Maximum Power Point Tracking) controller; kung mas mababa pa sa 1.5, ang PWM (Pulse Width Modulation) controller ang mas angkop na opsyon mula sa perspektiba ng inhinyeriyang matatag. Ang calculator para sa pagtukoy ng laki ng kontroler laki ng kontroler ay gumagamit ng mga numero na iyong ibinigay, at ang calculator para sa pagkalkula ng enerhiya pagkalkula ng enerhiya ay tumutukoy sa araw-araw na pagkakagawa ng enerhiya.

Ang limang bahagi ng sistema, at kung ano ang kinakailangan upang bawat isa ay mabuhay nang matagal

Ang sistema ng solar billboard ay may limang pangunahing bahagi: ang mga panel, baterya, kontroler, ang display itself, at ang sistema ng pagkontrol. Ang orihinal na dokumentasyon ay tama sa paglilista sa mga ito. Ngunit ang dokumentasyon ay hindi nagbibigay ng detalyadong impormasyon tungkol sa mga kinakailangan upang bawat bahagi ay mabuhay nang matagal—sa loob ng 15 taon—sa isang lugar na gaya ng gilid ng kalye o sa ibabaw ng isang gusali.

Mga Modulo: Ang mga panel na gawa sa monocrystalline silicon ay may pinakamataas na kahusayan sa pagbabago ng enerhiya (conversion efficiency) kada metrong kuwadrado, na napakahalaga kapag ang mga ito ay nagkokompetensya sa mga billboard sa pagkuha ng espasyo para sa pagkakabit. Ang pagtiklop (tilt) ng mga panel ay pinapangasiwaan ayon sa latitud ng lugar; sa mga rehiyon na madalas tamaan ng mga bagyo, ang pagtiklop ay limitado at sa halip ay idinagdag ang mga karagdagang hilera ng panel, dahil ang pagtiklop ay nakakaimpluwensiya rin sa lugar na naglalabas ng enerhiya mula sa mga panel. Ang polusyon (soiling) ay isang malaking problema: ang alikot-alikot mula sa mga kalye ay maaaring mabawasan ang taunang produksyon ng ilang porsyento sa loob ng ilang linggo, at ang gastos ng paglilinis ay mas mababa kaysa sa halaga ng mga karagdagang panel na kinakailangan kung hindi gagawa ng paglilinis.

Bateriya: Ang LiFePO4 ang aming pinili para sa pag-iimbak ng enerhiya: may matagal na buhay ng paggamit (high cycle life), walang pangangailangan para sa pagmamaintain, at may mas matatag na pag-aasal kapag nagkakaroon ng pagtaas ng temperatura kaysa sa ibang mga uri ng lithium battery. Ang sistema ng pagpapamahala ng bateriya (Battery Management System o BMS) ay nagbalanse sa mga cell ng bateriya at pinagbabawas ang karga kapag napag-alaman na ang temperatura ay tumaas sa limitasiyon nito. Mayroong kapasidad na nakalaan para sa panahon ng malalaking pag-ulan, at ang enclosure (ang kapsula kung saan nasa loob ang bateriya) ay kailangang may sistema ng pagpapamahala ng temperatura, lalo na sa mga maiinit na klima, kung saan ang temperatura sa ibabaw ng rooftop ay maaaring tumagal ng mahigit sa 45°C sa tag-init.

Controller: Nagkontrol ito ng proseso ng pagkakarga ng baterya at nagbibigay ng proteksyon dito. Ikinabit ito sa isang lugar na may magandang pag-aahang hangin at malayo sa sinag ng araw; ang pinakakaraniwang problema ay kapag ang controller ay napupundi dahil sa matinding init sa loob ng isang selyadong kahon na nasa dingding na nakaharap sa timog.

Display at kontrol: Ang sensor na nakakita ng pagbabago sa liwanag (mula sa gabi hanggang sa umaga) ay awtomatikong kumikabit at kinakontrol ang ilaw; ang pagbabago sa intensidad ng liwanag ay pinangangasiwaan ayon sa oras at kondisyon ng kapaligiran. Ang pagmamatyag sa sistema ay ginagawa sa pamamagitan ng mobile network, at ang mga abiso ng problema ay agad na nakarating sa pangkat ng pagpapanatili bago pa man makita ng mga tao ang mga problema sa billboard. Para sa mga digital display, sa parehong channel din ipinapadala ang mga impormasyon tungkol sa pagganap ng sistema, kung kaya nalalaman ng operator kung kailan ang screen ay naglaho ng liwanag (halimbawa, sa 02:10) sa halip na sa oras ng pagbisita sa lugar sa umaga.

Struktura at lokasyon ng pagtatayo: Ang bahaging kadalasang hindi binibigyang-pansin ng mga bumibili

Ang billboard ay kahawig sa isang “sail” (tolda) – kapwa ang array ng mga panel at ang display ay nakakatanggap ng hangin. Ang bracket (ang bahaging nagtataguyod ng display) ay ang mahalagang bahagi ng estruktura, nguni’t kadalasan ay hindi binibigyang-halaga ng mga tao hanggang sa magsimula ang pag-aaral at pagsusuri ng disenyo ng sistema.

“Wind load first, yield second.” Ang disenyo ng mga braket ay kailangang makayang suportahan ang bigat na dulot ng hangin sa mga panel ng solar at sa mga display; sa aming mga proyekto, ito ang aspekto na maaaring sumira sa mga magagandang pagkalkula sa ekonomiya kapag natuklasan lamang sa huling bahagi ng pagpapatupad. Ang proteksyon laban sa korosyon ay mahalaga rin: ang mga lokasyon sa tabing-dagat at kahabaan ng mga highway ay nakakalantad sa asin at mga spray na ginagamit sa pagpapalambot ng yelo, kaya ang mga braket na gawa sa galvanized steel na may topcoat ang aming pili – ito ay hindi isang karagdagang opsyon na maaaring i-offer sa mga kliyente.

“Grounding and lightning.” Ang mga estruktura para sa pagpapakalat ng mga anunsyo ay mataas at nakalantad sa mga elementong panlabas, kaya ang wastong disenyo ng sistema ng pag-grounding ay napakahalaga upang maproteksiyonan ang mga elektronikong bahagi na nasa loob nito. Sa aming karanasan, ito ang unang aspekto na tinatanggal sa mga murang pagkalkula, at ito rin ang unang bahagi na nagiging sanhi ng problema sa panahon ng mga bagyo.

“Ingress protection.” Ang mga junction box, mga controller, at mga konektor ay nananatili sa labas ng gusali sa loob ng 15 taon; ang standard na IP65 ang kinakailangan upang maproteksiyonan ang mga ito. Anumang mas mababang antas ng proteksyon ay nangangahulugan ng pangangailangan para sa regular na pagmamantala.

“Shading.” Maaaring magtakda ng pagkakasunod-sunod ng mga bagay gaya ng bagong gusali, isang hilera ng mga puno, o ang mismong mast ng billboard ng anumang pagkakasunod-sunod ng mga bagay na maaaring maghatid ng lilim sa mga panel ng solar sa loob ng maraming oras sa isang araw. Dapat munang magkaroon ng pagtasa sa mga posibleng epekto ng mga ito bago mag-utos ng pagtatayo; ang aming tool para sa pagtatasa ng pagkakasunod-sunod ng mga bagay ay tumutulong sa paggawa ng gayong pagtasa, kahit sa iba’t-ibang panahon ng taon.

Pagpapalit at pagpapanatili ng mga komponento. Ang mga pangunahing komponento (kontroler, BMS, mga sensor) ay nakaimbak bilang mga spare sa maraming lokasyon. Kapag ang kontroler sa isang malayong lugar ay masira, kinakailangan ang pagpapalit ng buong sistema, hindi lang ang pagpapalit ng partikular na komponento. Ang pag-inspeksyon na isinasagawa tuwing dalawang taon, kabilang ang pagtitingin sa mga koneksyon, pagtitiyak sa wastong pagkakapit ng mga bahagi (torque), pagkontrol sa dumi, at kalusugan ng baterya, ay ang nagsisiguro na ang sistema ay mananatiling gumagana nang maayos sa loob ng 15 taon.

Mga digital na billboard sa syudad: Ang kombinasyon ng solar at grid ay mas mainam kaysa sa solar lamang

Para sa 24-oras na pagpapakita ng mga digital na ad sa syudad, ang paggamit ng solar energy na hindi nakakonekta sa grid ay mabilis na nagiging mahal: ang lugar na kailangan upang mapaglagay ang mga panel ng solar ay nakikipagkompetensya sa espasyong makukuha sa rooftop, at bawat bagyo ay nagiging panganib sa kita. Ang solusyong inirerekomendahan namin para sa mga lugar sa syudad ay ang paggamit ng hybrid system na nakakonekta sa grid. Ang solar energy ay nagbibigay ng sapat na kapangyarihan para sa pagpapakita sa araw at nakakabawas sa halaga ng kuryenteng kinakailangan mula sa grid; ang baterya naman ay nagbibigay ng enerhiya kapag may pagkawala ng kuryente, at ang koneksyon sa grid ay nagagarantisadong ang display ay hindi mapupundi. Kung ang digital na billboard ay hindi gumagana (dahil sa kawalan ng kuryente), mawawala ang kita mula sa mga ad, at ang koneksyon sa grid ay parang murang “seguro” laban dito.

Sa mga malalayong lugar sa kahabaan ng mga highway, ang sitwasyon ay kabaliktad: ang pagpapalaki ng grid doon ay maaaring mas mahal kaysa sa halaga ng solar system mismo, kaya ang bersyon na hindi nakakonekta sa grid ang mas mainam mula sa perspektiba ng ekonomiya. Ang mga bus shelter, mga lugar sa harap ng airport, at mga kanopya ng gas stations ay maaaring magkaroon ng parehong disenyo: maliit na pangangailangan sa enerhiya, mga lugar na madaling matamaan ng araw, at walang problema sa pagkakaroon ng koneksyon sa grid.

Saan angkop ang paggamit ng mga solar billboard?

Ang mapa ng mga lugar kung saan maaaring ilagay ang mga sistema ng paggamit ng solar energy ay mas malawak kaysa sa mga poster na nakikita sa mga highway. Ang mga billboard sa mga highway ay kadalasang nasa mga malalayong lugar na may magandang ilaw, kung saan ang pagpapalawak ng grid (ang sistema ng kable para sa pagdadala ng kuryente) ay magastos; kaya naman ang mga ito ay pinakamagagamit sa paggamit ng solar energy. Ang mga bus shelter ay mayroong maliit na pangangailangan sa kuryente at mataong lugar, kaya ang mga disenyo ng mga sistema ng solar energy dito ay kailangang maging kompaktibo at maginhawang ilagay. Ang mga airport at mga sentrong transportasyon ay may karagdagang pangangailangan para sa kredibilidad (pagiging maaasahan sa pagbibigay ng serbisyo), at ang malalaking espasyo sa mga ito ay nagbibigay ng lugar para ilagay ang mga panel ng solar energy. Ang mga gas station, mga convenience store, mga palatandaan na magagandang tingnan, mga stadium, at mga lugar ng mga kaganapan ay nagtataglay din ng parehong mga katangian: maliit na pangangailangan sa kuryente, mga lugar na may magandang ilaw, at walang mga hadlang sa paglalagay ng mga sistema ng solar energy. Sa bawat kaso, ang pamamaraan ng pagtukoy sa laki ng mga sistema ng solar energy ay pareho; ang nagbabago lang ay ang listahan ng mga lugar kung saan ang mga ito ay maaaring ilagay.

Ano ang natatipid ng paggamit ng solar energy, at saan hindi?

Mayroong tatlong pangunahing lugar kung saan ang paggamit ng solar energy ay nagiging kapaki-pakinabang:

Kuryente at mga gastos sa pagkakonekta: Ang paggamit ng solar energy ay nagbabawas o kahit tinutuldukan ang pangangailangan upang bumili ng kuryente mula sa grid para sa ilaw, at inaalis din ang mga gastos na kaugnay sa paghuhukay ng mga trench at paggamit ng mga transformer sa mga malalayong lugar. Sa isang lugar sa kahabaan ng highway na nasa 20 km ang layo mula sa pinakamalapit na pinagmumulan ng kuryente, ang mga gastos na ito ay kadalasang mas malaki pa kaysa sa halaga ng buong sistema ng solar energy.

Carbon emissions: Bawat kWh ng kuryente na ginagawa ng sistema ng solar energy ay nangangahulugan na hindi ito ginawa ng grid o ng generator na gumagamit ng diesel. Kung ang basehan para sa pagkukumpara ng mga sistema ay ang paggamit ng generator na gumagamit ng diesel kaysa sa pagkakonekta sa grid, ang aming pagkukumpara sa emisyon ng CO2 sa pagitan ng solar at diesel ay nagbibigay ng detalyadong impormasyon tungkol sa kung gaano karaming emisyon ng carbon ang napag-iwas.

Pagsasira sa lugar: Walang pangangailangan para sa paghuhukay ng mga trench, walang mga pad para sa mga transformer, at walang mga kable na nakakalat sa lugar. Ang mga panel ng solar at ang mga baterya ay nasa mismong estruktura kung saan ang sistema ay nakapaglagay, na napakahalaga lalo na sa mga lugar na may magagandang tanawin o sa mga lugar na sensitibo sa kapaligiran, kung saan ang pagkakabit ng sistema sa grid ay nangangailangan ng mga karagdagang permiso.

Pangangalagaan sa kita: Ang tuloy-tuloy na pagtatrabaho ng sistema ay mas mahalaga para sa isang kompanya ng advertising kaysa sa halaga ng kuryente na natatipid nito. Ang kombinasyon ng solar energy at storage system ay hindi lang nagbibigay ng murang enerhiya, ngunit nagpapabuti rin ang kalidad ng kuryente na nagagamit.

Ang pagbabalik ng kapital ay sumasalalay sa isang pagkukumpara lamang: ang halaga ng pagpapalawak ng grid plus ang halaga ng kuryenteng kinakailangan sa loob ng 15 taon, laban sa halaga ng pagkakabit ng sistema ng solar. Kung ang grid ay malapit at ang kuryente ay mura, ang pagkukumpara ay nagiging mas paborable sa solar; subalit ang mga aspekto tulad ng suporta mula sa pamahalaan, kita mula sa pagkalakalan ng karbon, at mga kredito para sa sertipikasyon ng “green” para sa mga pasilidad na nagtataglay ng solar ay nagiging mahalagang mga katangian na nakatutulong sa tagumpay ng proyektong solar. Kung ang grid ay malayo, ang solar ay karaniwang ang mas mapagpipilian. Ang kalakayang tagapag-analisa ng ekonomiya natin ay ginagawa ang pagkukumpara na ito gamit ang iyong singil sa kuryente at mga gastusin sa kapital (capital expenditure).

Tinatanggihan natin ang mga pag-uutos ng mga potensyal na kustomer sa tatlong sitwasyon: (1) ang pagkakaroon ng display na digital na nagpapakita ng oras 24 oras sa isang lugar na may mababang pagkakaroon ng liwanag ng araw at walang backup mula sa grid; (2) ang lugar kung saan ang mga bagay na nagbibigay ng sagot sa liwanag ng araw (shading) ay hindi maaaring mapagbawasan sa pamamagitan ng mga disenyo; at (3) ang mga proyekto kung saan ang pagkalkula tungkol sa epekto ng hangin sa istruktura ay hindi pa pinagtibay ng isang kwalipikadong inhinyero. Ang unang dalawang dahilan ay may kinalaman sa ekonomiya, habang ang pangatlo ay may kinalaman sa kaligtasan.

Ano ang hindi nasasaklaw ng pahinang ito?

Ang pahinang ito ay tumutukoy sa sistema ng pagkakaroon ng enerhiya mula sa mga panel na photovoltaic para sa mga billboard: kabilang dito ang pagkalkula sa kapasidad ng load, pag-iimbak ng enerhiya, proseso ng paggawa ng kuryente, estruktura ng sistema, at mekanismo ng pagkontrol nito. Hindi ito sumasaklaw sa pagbili ng mga display, mga kinakailangan para sa pagpapahintulot sa paggamit ng ilaw sa mga partikular na oras, mga termino ng pag-upa ng lupa, o mga proseso ng pagrerecycle ng mga baterya; gayundin, hindi ito nagiging kapalit ng mga pagkalkula na espesipiko para sa istruktura ng lugar kung saan nakalagay ang mga billboard. Magpadala sa amin ng datasheet ng display at mga koordinado ng lugar, at tutulong kami sa pagkalkula ng mga kinakailangan para sa sistema. Para sa ilaw na nakapaligid sa lugar (gaya ng mga parking area, mga daanan ng pagpasok, at mga perimetro), ang aming mga all-in-one solar street lights ay gumagamit ng parehong pamamaraan ng pagkakalkula, ngunit sa mas maliit na scale.