Konversyon mula AC patungong DC para sa Ilaw sa Kalye: Gabay sa Inhinyeriya

Ano ang tunay na kinakailangan sa prosesong konversyon?

Ang circuit ng ilaw sa kalye na gumagamit ng kuryenteng AC ay binubuo ng tatlong bahagi: ang koneksyon sa grid, ang sistema ng kontrol (driver o ballast), at ang ilawang nagbibigay ng liwanag (luminaire). Ang ilaw sa kalye na gumagamit ng kuryenteng DC ay pinapalitan ang lahat ng tatlong bahaging ito. Ang panel ay gumagawa ng kuryenteng DC nang direkta; ang charge controller ay nag-regula ng daloy ng kuryente papasok sa baterya (LiFePO4 – lithium iron phosphate), na angkop dahil kayang tumanggap ng maraming pagkakataong pagkakarga at pagpapalabas ng kuryente, at nananatili ng kapasidad nang mas matagal kumpara sa mga bateryang lead-acid; ang ilaw (LED luminaire) ay kumukuha ng kuryente mula sa baterya. Walang komponenteng nangangailangan ng rectifier sa buong prosesong ito.

Ang paliwanag tungkol sa mga rectifier at filter sa orihinal na pahina ay nagtukoy sa isang uri ng power supply na gumagamit ng alternating current (AC) at direct current (DC), na pinapakain ng isang grid. Ang ganitong hardware ay may iisang tungkulin lamang sa sistema ng ilaw: ang pagbibigay ng kuryenteng DC sa mga device gaya ng mga CCTV camera, mga display ng impormasyon, o mga module ng komunikasyon, mula sa isang AC circuit nang walang pangangailangan para sa baterya. Kung iyan ang iyong gamit, kailangan mo ng isang rectifier—hindi isang solar system.

Ang apat na problema na nagdudulot ng mga pagbabago (retrofits)

Karamihan sa mga kahilingan para sa pagbabago (retrofits) na natatanggap natin ay nagmula sa isa sa apat na problema sa umiiral nang AC circuit. Ang mga problema na ito ay hindi magkakapareho ng pagiging seryoso, at makabubuting magkaroon ng pagkakasunod-sunod sa pagrereklamo ng mga problema bago gumastos ng pera:

• Lumang mga ilaw at mahinang pagbibigay ng liwanag: Ang mga lumang ilaw na gumagamit ng sodium na may mataas na presyon o ang mga ilaw na LED ng unang henerasyon ay hindi na nagbibigay ng sapat na liwanag ayon sa kasalukuyang mga pamantayan. Maaaring maibalik ang pagbibigay ng liwanag gamit ang mga ilaw na LED na gumagamit ng DC, ngunit ang unang at pinakamahalagang hakbanging dapat gawin ay ang pagkalkula ng kinakailangang ilaw ayon sa klase ng lugar (EN 13201 sa Europa, IES guidelines sa Hilagang Amerika) bago mag-order ng anumang kagamitan para sa ilaw.
• Komplikadong mga circuit at kawalan ng dokumentasyon: Kapag ang mga lugar ay nilagyan ng mga kable sa iba’t-ibang panahon ng iba’t-ibang kontraktor, ang paghanap ng mga suliranin sa sistema ay kadalasang mas mahal kaysa sa enerhiyang makakatipid ito. Ang mga solusyong gumagamit ng solar ay nag-aalis sa pangangailangan para sa mga seryosong circuit; kung ang isang bahagi ng sistema ay masira, hindi ito makakaimpluwensiya sa ibang mga bahagi.
• Kadalasang pagpapalit ng mga bahagi ng ilaw: Ang pagkakaroon ng iba’t-ibang model ng mga ilaw at hindi magkakatugmang mga driver ay nagiging dahilan ng pagkaantala sa pagpapalit ng mga ilaw (na maaaring tumagal ng hanggang 20 minuto). Ang pagpapakakasundo sa isang standard na klase ng mga ilaw na LED na gumagamit ng DC na may magkakatugmang mga driver ay makakatapos sa problema na ito. Ito ay isang solusyon sa aspekto ng pagbili ng mga kagamitan, hindi sa aspekto ng teknolohiya.
• Pagkontrol sa pamamagitan ng timer o manuwal: Ang pagkontrol gamit ang photocell o oras ay standard sa lahat ng ilaw na LED na gumagamit ng DC na ginagawa namin. Ito ay ang pinakamaliit sa apat na problema, at hindi dapat lamang ito ang basehan para sa paggawa ng desisyon tungkol sa pagpapalit ng mga ilaw.

Kung saan ang pagbabago ay angkop – at kung saan hindi

Ang unang bagay na hinihingi natin sa isang pagtanong para sa retrofit (pagpapabago sa sistema) ay isang pagtasa sa kondisyon ng poste, kasama ang mga larawan na nagpapakita ng pagtatago ng liwanag, at ang singil para sa mga serbisyo ng kuryente. Gamit ang dalawang impormasyong ito, nagbibigay kami ng pagkalkula tungkol sa kinakailangang ilaw at sa tagal ng pagtitiyaga ng sistema sa kasalukuyang kondisyon. Ang talahanang nagbibigay ng mga rekomendasyon ay ang sumunod:

Ang isang lugar na mayroon nang sistema ng pagkakaroon ng kuryente (AC feed), mga post para sa paglalagay ng mga ilaw (sound poles), at mababang singil sa kuryente ay maaari pa ring mapagbuti—sa pamamagitan ng paggamit ng mas magandang ilaw sa umiiral nang sistema, hindi sa pamamagitan ng solar energy. Ang pagpapahayag na ito ay nagsisilbi upang mawala natin ang pagkakataong makatanggap ng order mula sa lugar na iyon, nguni't nakakatipid ito sa kliyente ng halos isang dekada ng pagpapalit ng mga baterya.

Karaniwang mga parameter para sa sistema ng pag-iilaw na gumagamit ng DC power

Ang mga halaga sa ibaba ay ang karaniwang saklaw ng aming mga produkto, hindi ang mga presyo para sa pagbili. Ang tunay na laki ng sistema ay matutukoy sa pamamagitan ng mga pagkalkula tungkol sa pag-iilaw at tagal ng pagtatrabaho ng sistema nang walang kuryenteng mula sa solar:

Ang tuntunin tungkol sa pagbaba ng boltahe na hindi binabanggit sa orihinal na teksto

(Ontology about voltage drop not mentioned in the original text)

Ang orihinal na pahayag ay sinasabing ang pagpapadala ng kuryenteng DC ay may mas mababang pagkawala ng enerhiya kaysa sa AC. Sa antas ng mga poste, ito ay totoo—ang circuit na gumagamit ng kuryenteng DC ay walang mga transformer o mga pagkawala na nauugnay sa reaktibidad ng kuryente—ngunit may isang kondisyon na hindi binabanggit sa orihinal na teksto: sa boltahe na 12 V, ang kuryenteng dumadaloy ay mataas, at ang pagkawala ng enerhiya dahil sa paglawak ng kuryente ay proporsyonal sa kuwadrado ng kuryenteng iyon. Halimbawa, isang load na 60 W sa boltahe na 12 V ay gumagamit ng 5 A ng kuryente. Kung ipadala ang 5 A na ito sa isang kable na hindi sapat ang laki (halimbawa, 30 m ang haba), ang ilaw ay magiging mas mahina (mas matindi ang pagbaba ng liwanag nito).

Sa pamamagitan ng pagkalkula, gamit ang karaniwang katangian ng pagtutulak ng kuryenteng DC sa kable (resistivity of copper): ang 5 A ng kuryente sa isang kable na 4 mm², sa haba ng 30 m (kabuuang haba ng circuit ay 60 m), ay magiging sanhi ng pagbaba ng boltahe ng halos 1.3 V—na halos 11% ng orihinal na boltahe (12 V). Ang pagbaba ng boltahe na ito ay sapat na upang makapagdulot ng problema sa pagganap ng ilaw (halimbawa, ang driver ng ilaw ay maaaring masira o hindi gumana nang maayos).

Ito ang tuntunin na kailangan nating isaalang-alang sa bawat pahayag o pagkalkula tungkol sa pagpapadala ng kuryenteng DC.

1. Panatilihing sa 12 V ang mga kable na may haba na kulang sa 15 metro; kung hindi, iangkop ang sistema sa 24 V.
2. Ikalcula muna ang pagbaba ng boltahe base sa orihinal na plano ng pagkakabit ng mga kable bago mag-order ng mga kable.
3. Gamitin ang teknolohiya ng MPPT (Maximum Power Point Tracking) kapag ang haba ng mga kable ay mahaba – ito ay nagpapahintulot sa mga panel na magtrabaho sa mas mataas na boltahe at nagbabago ng boltahe malapit sa baterya, na nagpapababa ng kuryenteng dumadaloy sa mga kable. Ang calculator para sa pagtukoy ng laki ng controller namin ay gumagawa ng mga pagkalkulang ito para sa partikular na panel, baterya, at haba ng kable.

Kapag kinakailangan mo na ang inverter (DC → AC)

Sa ilang pagkakabit ng mga sistema na lumang, kinakailangan ang AC sa mga pole (halimbawa: kamera, display, sensor na may adapter para sa AC). Sa ganitong mga kaso, idagdag ang inverter sa pagitan ng baterya at ng load, at ang inverter ay gagawa ng pag-aayos sa frequency at boltahe ng output ng kuryente, ayon sa mga instruksyon na nakatala sa orihinal na dokumentasyon. Ito ang tatlong pangunahing panuntunan sa pagkakabit ng mga sistema na ito:

• Pure sine wave for electronics. Ang mga inverter na gumagawa ng pure sine wave ay maaaring maging sanhi ng problema sa ilang mga driver at switch-mode power supply.
• Laki ng inverter ay dapat ay base sa patuloy na pagkakarga (continuous load), hindi sa pinakamataas na pagkakarga (peak load). Ang pagbili ng inverter na nakapangasiwa ng surges na hindi kailanman nangyayari ay nangangahulugan lang ng paggasta ng pera sa mga “idle losses” (pagkawala ng enerhiya habang walang paggamit).
• Kailangan mong magbilang ng enerhiyang nagagamit habang walang pagkakarga (idle draw). Ang isang inverter na may kapasidad ng 200 W na gumagamit ng 5–10 W ng enerhiya habang walang pagkakarga ay maaaring matapos ang baterya sa loob ng gabi. Sa isang autonomous system na may limitadong espasyo, ang ganitong paggamit ng enerhiya ay maaaring magdulot ng pagkakaiba sa tagal ng pagtitiyaga ng sistema (3 gabi kumpara sa 4 gabi).

Ang tunay na kagandahan ng AC ay ang kakayahang magtransmit ng kuryente sa malalayong distansya sa mataas na boltahe, na hindi nagiging importante sa mga aplikasyon na gumagamit ng single pole. Kung mayroon nang matatag na grid, ang paggamit ng AC equipment nang direkta ay mas mainam kaysa sa pagdagdag ng mga pagkalugi na dulot ng inverter at mga pagkalugi sa paglalakbay ng kuryente papunta at pabalik sa baterya.

Ang totoo tungkol sa ekonomiya

Ang pagpili ng inverter ay nakabatay sa ilang mga paghihinala (assumptions), at bawat opsyon ay mayroong mga kahinaan at kapakinabangan nito.

• Walang buwanang bill para sa kuryente para sa ilaw. Ito ay totoo para sa isang stand-alone na DC (Direct Current) unit. Ang “offsetting line” ay ang reserbadong baterya para sa pagpapalit: Ang mga LiFePO4 battery na ginagamit sa mga panlabas na aplikasyon ay kadalasang nangangailangan ng pagpapalit sa pagitan ng taon 5 at 8, depende sa klima at antas ng pagkakarga. Ilatag ito bilang isang operating expense, hindi bilang isang sorpresa.
• Ang pagtitipid kumpara sa paggamit ng AC (Alternating Current) ay nakadepende sa singil ng kuryente at sa mga kinakailangang pagbabago sa imprastraktura (tulad ng paghuhukay sa lupa). Kung ang kuryente mula sa grid ay direktang nakakarating sa poste at walang pangangailangan para sa paghuhukay sa lupa, ang pagbabalik ng kapital mula sa paggamit ng solar system ay maaaring tumagal nang mahigit sa isang dekada. Kung ang alternatibo ay ang paghuhukay sa 300 metrong sementadong kalye, ang solar system ay agad na magiging mas mura at mas mainam na opsyon. Walang maaaring pagkalkula na magagawa nang walang kaalaman sa singil ng kuryente at sa ruta ng kable.
• Ang mga pahayag tungkol sa lifespan (itinagal ng sistema) ay kailangan ring pag-aralan nang mabuti. Ang mga DC LED system ay mas matagal magtagal kaysa sa mga AC sodium fixtures, dahil ang mga LED component ay humihina nang dahan-dahan; subalit ang mga bahaging nagdudulot ng limitasyon sa itinagal ng sistema ay ang driver at ang baterya—kapwa maaaring mapalitan, hindi ang mga sealed (hermetically sealed) na mga bahagi ng fixture.

Ang pahinang ito ay tungkol sa arkitektura ng sistema ng ilaw para sa mga kalye at parke na nangangailangan ng pag-upgrade (retrofit). Hindi ito sumasaklaw sa mga inverter na gumagamit ng solar energy na nakakonekta sa grid, mga hybrid na ilaw na may backup na supply ng kuryenteng AC, mga planta ng rectifier na gumagamit ng kuryenteng -48V para sa telekomunikasyon, o mga industrial UPS (Uninterruptible Power Supply). Upang matukoy ang angkop na laki ng sistema para sa pag-upgrade, magsimula ka sa calculator para sa pagtukoy ng laki ng controller; upang makita ang mga detalye tungkol sa hardware, suriin ang line ng mga all-in-one solar street lights. Kung ang tunay na problema sa iyong lugar ay ang pagkakaroon ng mga bagay na nagbibigay ng shade (halimbawa, mga puno) sa lugar kung saan naroon ang mga ilaw, ang aming paraan ng pagkakabit ng mga panel nang hiwalay ay kadalasang mas mura at mas mainam na solusyon. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga teknolohiya ng controller (MPPT vs PWM: paano pumili), tingnan ang /learn-mppt-pwm.