Kontrol sa Paggamit ng Enerhiya sa Mga Ilaw sa Kalye na Pinatatakbo ng Solar
-- Bakit Nag-iiba ang Liwanag ng Dalawang Lampara sa Ilang Pook?
Kontrol sa Paggamit ng Enerhiya sa Mga Ilaw sa Kalye na Pinatatakbo ng Solar: Bakit Nag-iiba ang Liwanag ng Dalawang Lampara sa Ilang Pook?
Maikling paliwanag: Bawat tagapagkontrol ng solar (solar controller) ay nagbabawas ng kuryenteng dumadaloy sa mga ilaw habang ang baterya ay nagkakapaglaho ng kapasidad nito; kaya ang liwanag ng dalawang lampara sa iisang lugar ay nag-iiba depende sa antas ng karga ng kanilang mga baterya. Ang lampara na may bateryang napupuno ay nagpapatakbo ng mga LED nito sa pinakamalakas na kapangyarihan, habang ang lampara na may bateryang kalahating puno ay nagbabawas na ng kuryente upang mapanatili ang buhay ng baterya sa loob ng mas matagal na panahon. Walang problema sa mga sistema na ito—ang ganitong pagkakaiba ay bahagi ng disenyo, lalo na kung ang mga baterya, panel, at mga panukat ng liwanag (shading devices) ay hindi pinagkakasabayang ipinagkakatiwalaan.
Ano ang ginagawa ng tagapagkontrol ng solar sa pagkontrol sa paggamit ng enerhiya?
Ang tagapagkontrol ng solar ay nagtataguyod ng mga algoritmo na nagpoproteksyon sa baterya pagkatapos ng paglalakad ng araw. Ito ay nagdideside kung gaano karaming kuryente ang maaaring kunin ng mga LED, at kailan dapat lubusang ihinto ang pagtakbo ng mga ilaw.
Ang kontroler na gumagamit ng PWM (Pulse Width Modulation) ay gumagawa nito gamit ang isang tiyak na threshold (hangganan). Ang Low Voltage Disconnect (LVD) circuit ay nagtutuklap sa load (ang bahaging nagbibigay ng kuryente) kapag ang boltahe ng baterya ay bumaba sa ibaba ng isang nai-set na halaga, na kadalasang pinagtakdaan sa panahon ng pagkakabit ng sistema. Ang limitasyon dito ay estruktural: ang boltahe ay isang magaan lamang na paraan upang sukatin ang antas ng pagkakarga ng baterya, at isang tiyak na threshold ay hindi makakauri kung ang baterya ay nasa magandang kondisyon (100 Ah) o hindi (50 Ah) kahit na pareho ang boltahe nito.
Ang kontroler na gumagamit ng MPPT (Maximum Power Point Tracking) ay nagmamapa ng boltahe, kuryente, at temperatura ng baterya, at pagkatapos ay humihula sa natitirang kapasidad ng baterya base sa mga datos na iyon. Ang kuryente na ipinadadaloy sa load ay nagbabago ayon sa hula na ito. Kapag ang hinuhulaang kapasidad ng baterya ay bumaba sa halos 20%, ang kontroler ay nagbabawas ng kuryente na ipinadadaloy sa mga ilaw, upang mapanatili ang oras ng pag-iilaw ng mga ilaw, sa halip na hayaan ang mga ilaw na magsilab nang matindi sa loob ng dalawang oras at pagkatapos ay matapos. Sa aming mga all-in-one unit, ang kurba ng pagbabawas ng liwanag (dimming curve) ay isang parameter na maaaring i-configure ng user, hindi isang nakapirmi sa firmware.
| Pag-aasal | PWM (nakapirmi ang threshold) | MPPT (batay sa kapasidad) |
|---|---|---|
| Pagtigil sa pagbibigay ng kuryente kapag napakababa ang load | Pagtigil sa pagbibigay ng kuryente kapag napakababa ang boltahe (LVD) sa isang naitakdang halaga | Pagtigil sa pagbibigay ng kuryente kapag napakababa ang boltahe (LVD) sa isang naitakdang halaga |
| Modo ng pagbibigay ng kuryente na hindi kumpleto (partial-power mode) | Walang espesipikong mekanismo | Pagbabawas sa pagbibigay ng kuryente nang dahan-dahan kapag ang kapasidad ay mas mababa sa 20% ng inaasahang kapasidad |
| Nag-aalam ng tunay na kapasidad ng baterya | Hindi | Nagtatantiya ng kapasidad base sa boltahe, kuryente, at temperatura |
| Nagtataglay ng kakayahang tanggapin ang pagtanda ng baterya | Mahina | Mas magaling, dahil sinusundan nito ang aktwal na kalagayan ng baterya, hindi lang ang boltahe |
Bakit magkaiba ang pag-aasal ng dalawang aparato sa iisang lugar sa gabi
May apat na dahilan, halos ayon sa pagkakasunod-sunod ng mga ito na nakikita natin sa lugar:
- Mismatch sa mga baterya: Ang iba’t-ibang tatak, kemikal, kapasidad, at edad ng mga baterya ay nagresulta sa iba’t-ibang kurba ng paglabas ng kuryente (discharge curves). Kahit na magkaroon ng parehong pagbabasa ng voltaje sa isang bago at isang bateryang tatlong taong gulang, ang natitirang enerhiya ay magkaiba; kaya ang dalawang kontroler ay nagbibigay ng liwanag sa iba’t-ibang oras.
- Pagtatago at pagkakahanay ng mga panel: Kahit na may lamang ilang metro ang pagitan ng mga panel, ang mga ito ay nagkokolekta ng magkakaibang dami ng enerhiya kapag may bagay na nagtatago sa isa sa mga ito (gaya ng parapet, hilera ng mga puno, o gusali). Ang pagkakaiba sa dami ng enerhiyang nakokolekta ay nagiging dahilan ng pagkakaiba sa antas ng pagkakarga (state of charge) ng mga panel sa gabi.
- Pagkontrol na magkakahiwalay: Bawat kontroler ay gumagana nang magkakahiwalay; walang pag-uusap sa pagitan ng mga kontroler kung ano ang ginagawa ng iba, kaya walang koordinasyon sa pagbabago ng liwanag sa buong lugar.
- Pagbabago sa pagganap ng mga baterya sa paglipas ng panahon: Ang kapasidad ng mga baterya ay nagbabago nang hindi magkakapareho sa bawat panel, at ang ugnayan sa pagitan ng voltaje at kapasidad ay nagbabago habang tumatagal ang paggamit ng mga ito. Ang mga sistema na ginawa gamit ang mga bateryang magkakapareho sa unang pagkakataon ay hindi na magkakapareho sa kapasidad sa ikatlong taon ng paggamit.
Kapag iniulat ng site manager na hindi magkakapareho ang liwanag ng mga ilaw, ang unang bagay na dapat suriin ay ang kondisyon ng baterya, hindi ang mismong ilaw. Talaan ang bolta ng bawat pack ng baterya sa sandali ng gabi at magkumpara ang mga resulta. Ang ilaw na kulang sa liwanag ay kadalasang yung may pinakamababang lebel ng karga, at ang dahilan nito ay maaaring nasa mga aspekto gaya ng proseso ng pagkakarga, kapasidad ng baterya, o edad ng baterya.
Paano natin tinutukoy ang mga kinakailangan para sa mga lugar na may maraming ilaw upang mapanatiling magkakapareho ang liwanag ng mga ito
- Isang tatak ng baterya, isang batch, isang kapasidad para sa bawat proyekto. Sa malalaking pagtatayo, tinitukoy natin ang paggamit ng mga baterya na LiFePO4 (lithium iron phosphate) mula sa iisang lot ng produksyon. Ang paghalo ng mga lot ng baterya ay dahilan kung bakit ang mga ilaw ay nagkakaroon ng pagkakaiba sa pagganap pagkatapos ng ilang taon.
- Magkaparehong mga kontroler na may magkaparehong mga setting. Magkaparehong firmware, magkaparehong mga threshold para sa pagkontrol ng liwanag (LVD at dimming), at lahat ay nai-configure mula sa iisang template. Kung ang isang lugar ay gumagamit ng tatlong henerasyon ng mga kontroler, magiging magkakaiba ang pagganap ng mga ilaw.
- Koordinasyon ng mga grupo kapag pinahihintulutan ng badyet. Ang mga kontroler na may kakayahang magkomunikasyon sa internet (IoT) ay nagbibigay ng impormasyon tungkol sa antas ng karga ng baterya at maaaring sumunod sa isang grupo ng mga kontroler sa pagbabago ng liwanag; sa ganitong paraan, ang buong lugar ay kumikilos ayon sa bateryang may pinakamababang kapasidad, sa halip na bawat ilaw ay gumawa ng desisyon nang magkakahiwalay. Ito ang tanging solusyon na nagiging epektibo kapag ang mga baterya ay hindi magkakapareho, ngunit ang gagastusin ay mas mataas kada ilaw.
- Isang nakapirmi na siklo ng pagmamatyag at pagpapalit ng mga baterya. Siyasatin ang mga baterya sa itinakdang panahon at palitan ang buong set kapag ang kapasidad ng mga ito ay bumaba, sa halip na isa-isang palitan ang mga baterya. Kung may isang bago at malakas na baterya sa gitna ng mga matandang at mahinang baterya, maaaring muling magkaroon ng hindi pagkakasabay sa pagganap ng mga ilaw.
Ano ang hindi nasasaklaw ng pahinang ito:
Ang pahinang ito ay tungkol sa pagkontrol ng karga (load control) sa mga solong kontroler ng ilaw sa kalye na gumagamit ng enerhiya mula sa solar panels. Hindi ito sumasaklaw sa mga sistema ng pagkontrol ng ilaw na nakakonekta sa grid, mga sistema ng kuryenteng AC na pinag-uugnay sa sentral na sistema, o mga sistema ng pagkontrol ng pagkakarga na pinagsasama ang enerhiya mula sa hangin at solar panels. Kung ikaw ay nagpaplanong maglagay ng mga ilaw sa isang lugar at kailangan mong makamit ang pantay na ilaw sa lahat ng lokasyon, magsimula ka sa aming tool para sa disenyo ng ilaw: ang pagpapalagay ng distansya sa pagitan ng mga ilaw at ang lumen output ay nagtakda ng basehan para sa disenyo, at ang pagkontrol sa kuryente ay nag-aasikaso lamang sa pagpapatakbo ng mga baterya. Upang matukoy ang tamang laki ng kontroler at baterya para sa bawat ilaw, gumamit ka ng calculator para sa pagtukoy ng laki ng kontroler. Ang aming all-in-one solar street lights ay dinadala na may kurba ng pagpapalambot (dimming curve) na naitugma sa bateryang ginagamit, na tumutulong na maiwasan ang pinakakaraniwang mga problema sa pagkakasabay ng mga komponente.