Hướng dẫn về cột đèn năng lượng mặt trời: Định cỡ, kết cấu và mua sắm dự án

Một nhà phân phối ở Tây Phi đặt mua 60 cột đèn năng lượng mặt trời cho con đường làng dài 4,2 km. Bốn mươi chín người trong số họ đã làm việc ngay từ ngày đầu tiên. 11 giờ tối sau khi mặt trời lặn, không phải vì đèn LED bị hỏng mà vì các tấm pin đã được điều chỉnh kích thước theo con số bức xạ của tháng Bảy và pin đã được cấp một ngày tự chủ. Hóa đơn sửa chữa - pin mới, tấm nền lớn hơn, hai chuyến khứ hồi - đã cao hơn chi phí phần cứng ban đầu.

Thất bại đó có thể đoán trước được và có thể tránh được. Cột đèn năng lượng mặt trời là một nhà máy điện nhỏ không nối lưới có khung kết cấu và hai nửa phải được thiết kế tựa vào nhau. Nếu bạn mua cột điện từ một nhà cung cấp, bảng điều khiển từ nhà cung cấp thứ hai, pin từ nhà cung cấp thứ ba và bộ điều khiển từ bất kỳ nhà kho nào còn hàng, bạn sẽ có được một hệ thống đáp ứng được một yêu cầu và lặng lẽ làm hỏng một yêu cầu khác.

Phiên bản ngắn gọn của nội dung sau: xác định ngân sách năng lượng trước tiên, xác định kích thước cấu trúc thứ hai và chỉ sau đó mới chọn cấu hình. Mọi thứ khác - chiều cao cột, lớp hoàn thiện, loại bảng điều khiển, tính chất hóa học của pin, loại bộ điều khiển, kích thước nền móng - đều nằm ngoài hai phép tính đó. Phần còn lại của bài viết này sẽ hướng dẫn các phép tính đó bằng số thực, phạm vi dung sai, số liệu gió và ngôn ngữ mua sắm mà bạn có thể dán vào yêu cầu báo giá.

Cột đèn năng lượng mặt trời bao gồm những gì - và "Hoàn thành" thực sự có nghĩa là gì

Loại bỏ ngôn ngữ tiếp thị và cột đèn năng lượng mặt trời là một bộ gồm tám hệ thống con phải hoạt động như một:

• mô-đun quang điện - tấm cứng đơn tinh thể, tấm nhiều lớp dẻo hoặc tấm bọc hình trụ, được gắn trên đỉnh cột, trên giá đỡ bên hoặc xung quanh trục cột.
• Bộ điều khiển sạc — MPPT hoặcPWM, chịu trách nhiệm thu thập đầu ra của bảng điều khiển và bảo vệ pin khỏi bị sạc quá mức và xả sâu.
• Ngân hàng pin — thường là LiFePO4 trong các dự án mới, gel hoặc AGM trong các hệ thống cũ hơn khoảng 5 năm.
• Bộ đèn LED và bộ điều khiển - thường là 30 W đến 120 W đối với chiếu sáng đường và khu vực, 8 W đến 30 W đối với lối đi và sân vườn.
• Cực và cánh tay - thép hoặc nhôm, dạng côn hoặc thẳng, cánh đơn, cánh kép hoặc không có cánh trong các thiết kế tích hợp.
• Vỏ pin - hộp gắn trên cột, hầm ngầm hoặc ngăn ở đế cột.
• Bộ móng và neo - đế bê tông, bu lông neo nhúng, đai ốc san lấp mặt bằng, vữa và mẫu bu lông giữ cho lồng luôn vuông vức.
• Dây điện, cầu chì và bảo vệ chống sét - dây điện, cầu dao DC và thường là bộ chống sét nhỏ ở phía bảng điều khiển.

Do đó, "Hoàn thành" có nghĩa nhiều hơn là "tất cả các bộ phận có trong thùng carton". Điều đó có nghĩa là các bộ phận đã khớp với nhau: bảng điều khiển có đủ công suất cho tháng tồi tệ nhất tại cơ sở, pin có đủ số kilowatt giờ có thể sử dụng để đảm bảo quyền tự chủ mà bạn đã hứa với khách hàng, cột có đủ công suất kết cấu cho diện tích dự kiến ​​bổ sung của bảng điều khiển với tốc độ gió giật 40 m/s và bộ điều khiển có các cài đặt để chạy hóa chất pin cụ thể đó mà không cần nấu pin vào mùa hè hoặc từ chối sạc pin vào mùa đông.

Khoảng cách phổ biến nhất mà chúng tôi thấy trong các thông số kỹ thuật sắp tới là lỗ hổng cuối cùng. Người mua dành hàng giờ để nghiên cứu lumen và nhiệt độ màu, sau đó phê duyệt bộ điều khiển có cấu hình sạc mặc định được đặt cho axit chì trên gói LiFePO4. Hệ thống hoạt động được một mùa rồi mất công suất do điện áp tế bào không bao giờ đạt đến mức hấp thụ thích hợp.

Tất cả trong một, chia tách và tích hợp xi lanh: Chọn cấu hình

Cấu hình là một quyết định bảo trì và rủi ro nhiều hơn là một quyết định thẩm mỹ. Có ba họ được sử dụng thực tế ngày nay.

Tất cả trong một (tích hợp)

Bảng điều khiển, pin, bộ điều khiển và đèn nằm trong một vỏ duy nhất ở đầu cột. Quá trình cài đặt nhanh chóng, hệ thống dây điện tối thiểu và toàn bộ thiết bị có thể được tháo ra bằng hai bu lông. Sự đánh đổi: dung lượng pin bị giới hạn bởi thể tích vỏ, nhiệt tích tụ dưới bảng điều khiển ở vùng có khí hậu nóng và việc mất toàn bộ đầu là một rủi ro thực sự ở một số khu vực. Phạm vi điển hình: bộ đèn 20 W đến 100 W với gói 12,8 V hoặc 25,6 V lên đến khoảng 60 Ah.

Tích hợp xi lanh

Vật liệu PV quấn quanh trục cực, thường có góc từ 270 đến 360 độ. Do không có tấm phẳng hướng lên trời nên diện tích cánh gió giảm mạnh, định hướng gần như không còn phù hợp và mưa giữ cho bề mặt sạch hơn tấm kính nằm ngang. Công suất trên mỗi mét vuông bề mặt thấp hơn so với mô-đun cứng phẳng, vì vậy hệ thống xi lanh phù hợp với tải vừa phải — chiếu sáng lối đi, đường có mật độ giao thông thấp, sân trong, chiếu sáng ranh giới — thay vì đèn đường cao tốc 100 W.

Cột năng lượng mặt trời hình trụ DDK-SSPL-2000 có tay đơn hoặc đôi Cột năng lượng mặt trời hình trụ có thể tùy chỉnh cho đèn LED đường phố, camera quan sát, chiếu sáng cảnh quan, sân vườn và công viên; bảng điều khiển tích hợp và cánh tay đơn hoặc đôi phù hợp với việc sử dụng ngoài trời. Xem sản phẩm →

Tách (tách)

Bảng điều khiển được gắn phía trên đèn, pin nằm trong ngăn đế hoặc hầm ngầm và bộ điều khiển sống cùng với pin. Đây là cách sắp xếp linh hoạt nhất: bạn có thể thoải mái thay pin quá khổ, thay pin mà không cần chạm vào đầu đèn và sử dụng các thành phần tiêu chuẩn 12 V, 24 V hoặc 48 V. Nó cũng tốn nhiều thời gian lắp đặt hơn và cần có ngăn chứa pin chống giả mạo.

Một quy tắc thực tế từ kinh nghiệm dự án: nếu năng lượng cần thiết hàng ngày vượt quá khoảng 800 Wh, hoặc địa điểm cần quyền tự chủ hơn hai ngày, hãy chia nhỏ. Việc đặt các thiết bị điện tử riêng biệt sẽ cung cấp cho bạn không gian cho các tế bào và cho phép bạn sử dụng gói 25,6 V hoặc 51,2 V, giúp giảm một nửa dòng điện cho cùng một công suất và giảm tổn thất điện trở trong dây nịt.

Định cỡ ngân sách năng lượng trước khi bạn định cỡ cột

Mọi thứ ở hạ lưu đều phụ thuộc vào một con số: watt-giờ mỗi ngày khi tải. Nếu hiểu sai điều này thì không có lượng thép tốt hay pin đắt tiền nào có thể cứu được dự án.

Bước 1 - Tải hàng ngày tính bằng watt-giờ

Lấy công suất đèn và nhân nó với số giờ nó thực sự chạy ở công suất tối đa. Bộ điều khiển hiện đại chạy các cấu hình làm mờ, vì vậy hãy xây dựng cấu hình theo số học thay vì giả định vẽ phẳng.

Ví dụ: đèn LED 80 W trên đường nông thôn. Hồ sơ: 100 phần trăm trong 5 giờ, sau đó 40 phần trăm trong 6 giờ.

• Năng lượng toàn phần đầu ra: 80 W × 5 h = 400 Wh
• Năng lượng mờ: 32 W × 6 h = 192 Wh
• Tải hàng ngày: 592 Wh, làm tròn thành 600 Wh cho biên độ thiết kế

Bước 2 - Giờ nắng cao điểm vào tháng tồi tệ nhất

Số giờ nắng cao điểm (PSH) là số giờ tương đương ở mức chiếu xạ 1000 W/m2. Giá trị trung bình hàng năm là sai lầm nguy hiểm đối với một hệ thống không nối lưới. Một địa điểm có mức trung bình hàng năm là 4,9 PSH có thể đạt 2,6 PSH vào tháng 12 và tháng 12 là lúc pin lạnh nhất và kém hiệu quả nhất. Thiết kế chống lại tháng tồi tệ nhất hoặc chấp nhận rằng bạn phải thêm những ngày tự chủ để trang trải nó.

Các giá trị tham chiếu thô cho mảng hướng về phía nam, nghiêng chính xác:

• Sa mạc tây nam Hoa Kỳ: 6,5–7,5 PSH mùa hè, 4,5–5,5 mùa đông
• Nam Âu: 6,0–7,0 mùa hè, 3,0–3,8 mùa đông
• Trung và Bắc Âu: 4,5–5,5 mùa hè, 1,3–2,2 mùa đông
• Vùng duyên hải Tây Phi và Đông Nam Á: quanh năm 4,5–5,5, có gió mùa giảm
• Bờ biển Vịnh Trung Đông: 7,0–8,0 mùa hè, 4,5–5,5 mùa đông

Bước 3 - Công suất của bảng điều khiển

Chia tải hàng ngày cho (PSH × hệ số suy giảm hệ thống). Mức giảm kết hợp thực tế đối với một hệ thống ngoài trời được xây dựng tốt là 0,65 đến 0,78, bao gồm tổn thất nhiệt độ của bảng điều khiển, làm bẩn, nối dây, chuyển đổi bộ điều khiển và hiệu suất sử dụng của pin.

Sử dụng 2,8 PSH vào mùa đông và hệ số 0,72: 600  (2,8 × 0,72) = 600 2,016 ≈ 298 W. Điều đó cho thấy bảng điều khiển có công suất 2 × 160 W hoặc 1 × 320 W, chứ không phải 200 W mà phép tính chỉ dành cho mùa hè sẽ tạo ra.

Bước 4 - Dung lượng pin

Kích thước pin cần ba yếu tố đầu vào: tải hàng ngày, ngày tự chủ và độ sâu xả có thể sử dụng.

Ví dụ: 600 Wh mỗi ngày, 3 ngày tự chủ, LiFePO4 ở mức xả 85% có thể sử dụng.

• Năng lượng dự trữ: 600 × 3 = 1800 Wh sử dụng được
• Công suất danh định: 1800 0.85 ≈ 2118 Wh
• Ở 25,6 V: 2118  25,6 ≈ 83 Ah nên chỉ định gói 100 Ah/2,56 kWh

Với gel hoặc AGM, cùng một địa điểm cần gần gấp đôi công suất danh nghĩa vì độ sâu xả có thể sử dụng gần hơn với 50% và vòng đời sẽ giảm qua điểm đó. Đó là lý do tại sao hai hệ thống có công suất LED giống hệt nhau có thể chênh lệch nhau 40% về chi phí và một trong số chúng vẫn hỏng hóc trong năm thứ tư.

Bước 5 - Hiệu chỉnh nhiệt độ

Hai sự điều chỉnh thường xuyên bị bỏ qua. Đầu tiên, các tấm PV bị mất đầu ra khi nhiệt độ tế bào tăng lên: một mô-đun đơn tinh thể thông thường giảm khoảng 0,35% mỗi độ C trên 25 °C, do đó, một tấm pin ở 60 °C cung cấp ít hơn khoảng 12% so với nhãn hiệu của nó. Thứ hai, không nên sạc pin LiFePO4 ở nhiệt độ dưới 0 °C; ở vùng khí hậu lạnh, pin cần có bộ ngắt nhiệt độ thấp hoặc gói tự sưởi ấm và năng lượng bổ sung để sưởi ấm phải có trong ngân sách.

Cấu trúc cột: Chiều cao, tải trọng gió, cấp thép và lớp hoàn thiện

Việc bổ sung một tấm pin mặt trời sẽ thay đổi hoàn toàn vấn đề về cấu trúc. Một tấm ván rộng 1,0 m2 nghiêng 30 độ hoạt động giống như một cánh buồm nhỏ và trên một cột dài 9 m, cánh buồm nằm ở cánh tay đòn tệ nhất có thể. Thiết kế kết cấu phải coi tấm pin là một phần của diện tích dự kiến ​​hiệu quả (EPA), chứ không phải là một phụ kiện.

Áp lực gió và diện tích dự kiến hiệu quả

Áp suất gió cơ bản tuân theo 0,613 × V², trong đó V là tốc độ gió tính bằng m/s và kết quả tính bằng pascal. Ở tốc độ 33 m/s (khoảng 120 km/h), áp suất xấp xỉ 667 Pa; ở tốc độ 45 m/s (khoảng 162 km/h), nó là khoảng 1241 Pa. Nhân với diện tích hình chiếu và hệ số hình dạng — 1,2 đến 1,5 đối với màn hình phẳng nghiêng, tùy thuộc vào hiệu ứng nghiêng và cạnh — và bạn sẽ có được lực mà cột phải chống lại.

Ví dụ: một tấm ván rộng 1,0 m2 có hệ số hình dạng 1,3 trong điều kiện gió 40 m/s tạo ra khoảng 1275 N, hoặc khoảng 130 kg lực ngang, tác dụng ở độ cao 8 m so với nền móng. Đó là mômen uốn khoảng 10 kN·m trước khi bạn thêm bộ đèn và cột vào. Cột trang trí dài 6 m với thành dày 2,5 mm không giống sản phẩm với cột đường 9 m với thành dày 4 mm và lượng sơn không thay đổi được điều đó.

Độ dày vật liệu và tường

Thép chiếm ưu thế trong chiếu sáng đường và khu vực: Q235B dành cho cột tiêu chuẩn, Q355B nơi cần cường độ năng suất cao hơn ở độ cao lớn hơn hoặc ở vùng có nhiều gió. Độ dày thành điển hình trong các thiết kế đã được chứng minh: 3,0 mm cho cột 6 m, 3,5–4,0 mm cho 8–9 m, 4,0–5,0 mm cho 10–12 m. Nhôm có một vị trí trong sân vườn và các dãy trang trí vì nó chống ăn mòn mà không cần lớp phủ và có thể được ép đùn thành các hình dạng mang hệ thống dây điện bên trong — phù hợp cho các thiết kế năng lượng mặt trời tích hợp trong đó tấm pin bao bọc trục.

Hệ thống hoàn thiện

Đối với cột thép, mạ kẽm nhúng nóng theo tiêu chuẩn ISO 1461 với lớp phủ trung bình tối thiểu 70 µm trên thép dày hơn 3 mm là tiêu chuẩn cơ bản cho dịch vụ ngoài trời. Trong môi trường ven biển hoặc công nghiệp được phân loại C4 hoặc C5-M theo ISO 9223, hãy thêm một lớp sơn tĩnh điện có độ dày 60–80 µm lên kẽm và chỉ rõ rằng các cạnh cắt, đường hàn và lỗ thoát nước được xử lý đúng cách. Cột bị gỉ ở mối hàn tấm đế vào năm thứ ba hầu như luôn là lỗi chuẩn bị chứ không phải lỗi độ dày lớp phủ.

Chi tiết quyết định liệu cột có tồn tại khi lắp đặt hay không

• Tấm đế và miếng lót - độ dày tấm phù hợp với mẫu bu lông, các miếng đệm được hàn ở cả hai bên, không có vết cắt ở chân mối hàn.
• Lồng bu lông neo — Bu lông cấp 4,8 hoặc 8,8 có khuôn, mạ kẽm nhúng nóng, có đủ ren để san phẳng đai ốc cùng với đai ốc và vòng đệm.
• lỗ tay - có kích thước phù hợp với đầu nối và cầu chì, có nắp đậy kín và dây buộc bằng thép không gỉ. Các lỗ tay cầm quá nhỏ là lý do khiến người lắp đặt cắt vào tường cột tại chỗ.
• Thoát nước - một lỗ thoát nước ẩn phía trên tấm đế để hơi nước không đọng lại bên trong trục.
• Tùy chọn nâng và bản lề — các cột có bản lề hoặc quay có chi phí cao hơn nhưng hãy loại bỏ cần trục khỏi mỗi lần bảo dưỡng sau này. Trên cột năng lượng mặt trời cao 6 m có pin 2,5 kWh ở chân đế, quyết định đó sẽ có hiệu quả ngay lần đầu tiên thay thế gói pin.

Tấm pin mặt trời trên cột: Cứng, linh hoạt và hình trụ

Lựa chọn bảng điều khiển là sự dung hòa giữa năng suất thu hoạch trên mỗi mét vuông, hoạt động của gió, tính thẩm mỹ và khả năng làm sạch.

Đơn tinh thể cứng

Vẫn là tham chiếu cho đầu ra: hiệu suất mô-đun 20–23 phần trăm, bảo hành hiệu suất phổ biến trong 25 năm và hành vi nhiệt độ có thể dự đoán được. Trên cột, mô-đun thường được gắn trên giá đỡ trên cùng hoặc giá đỡ bên ở góc nghiêng 10–30 độ. Nó cần phải đối mặt với đường xích đạo, điều đó có nghĩa là hướng cực quan trọng khi lắp đặt và nó thu thập bụi, lá và phân chim ở bề mặt phía trên.

Tấm nhiều lớp linh hoạt

Các mô-đun linh hoạt sử dụng cùng các tế bào đơn tinh thể được dát mỏng trên nền polyme mỏng với tấm ETFE hoặc tấm mặt trước tương tự. Một thiết bị 120–140 W thường bao phủ diện tích 1,1–1,4 m2 và uốn cong theo bán kính cho phép cố định nó trên bề mặt cong hoặc hình trụ. Chúng có trọng lượng nhẹ hơn nhiều so với các mô-đun thủy tinh, giúp giảm mômen ở đầu cột và chúng có thể được liên kết với trục nơi không thể sử dụng khung cứng. Sự đánh đổi là chi phí trên mỗi watt cao hơn, tuổi thọ sử dụng thực tế ngắn hơn trong môi trường tia cực tím khắc nghiệt và độ nhạy cao hơn trong việc xử lý hư hỏng trong quá trình lắp đặt.

Các tấm linh hoạt là nơi thiết kế cột năng lượng mặt trời tích hợp trở nên thú vị: bề mặt cong hoặc được bọc sẽ loại bỏ vấn đề định hướng, giảm gió và cho phép nhà thiết kế đặt công suất phát điện ở nơi mô-đun phẳng có thể trông không ổn. Để xem xét kỹ hơn cách tiếp cận đó mang lại kết quả như thế nào, nhóm của chúng tôi đã viết về Ưu điểm của đèn cực năng lượng mặt trời linh hoạt trong các cài đặt thực tế.

Tấm hình trụ và tấm bọc

Việc bọc các ô xung quanh trục giúp tạo ra một phần từ hầu hết mọi hướng, rất hữu ích cho các cột không thể xoay - ví dụ: thay thế trên nền móng hiện có. Hậu quả là có thật: bề mặt cong nhận được ít bức xạ trực tiếp trên một đơn vị diện tích hơn so với mô-đun phẳng nghiêng và diện tích hiệu quả bị giới hạn bởi chu vi cực. Một hình trụ có đường kính 140 mm có chiều cao khoảng 0,44 mét vuông trên mỗi mét khi được bọc hoàn toàn, do đó, phần được bọc 3 m sẽ cho khoảng 1,3 mét vuông bề mặt - không phải tất cả đều hiệu quả ở một góc mặt trời nhất định.

Đèn cực nhôm năng lượng mặt trời tích hợp hai mặt DDK-GN003 Đèn cột nhôm tích hợp hai mặt với các tùy chọn đèn 20W/30W, tấm pin năng lượng mặt trời 80W, pin 40Ah và xếp hạng IP65 cho đèn cột ngoài trời. Xem sản phẩm →

Khả năng chịu nghiêng, định hướng và bóng

Độ nghiêng cố định phải gần bằng vĩ độ của địa điểm để có hiệu suất quanh năm hoặc vĩ độ âm 10 độ ở những nơi thu hoạch mùa đông quan trọng nhất. Bóng râm là kẻ giết người thầm lặng: một dây cáp hoặc nhánh bao phủ một chuỗi ô có thể cắt giảm đầu ra của mô-đun từ 40% trở lên và trên cột, nguồn che bóng thường là chính cánh tay đèn. Kiểm tra đường đi của mặt trời so với cánh tay, cột và bất kỳ cây lân cận nào trước khi phê duyệt bố cục.

Pin và Bộ điều khiển: Hai bộ phận quyết định tuổi thọ hệ thống

Pin và bộ điều khiển gây ra phần lớn các sự cố tại hiện trường trong hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời và chúng cũng là những bộ phận thường được giảm thiểu để đạt được mục tiêu về giá.

Hóa học pin trong thực tế

• LiFePO4 — 2000 đến 6000 chu kỳ tùy thuộc vào độ sâu phóng điện và nhiệt độ, công suất sử dụng 80–90 phần trăm, điện áp phóng điện phẳng và khả năng chịu nhiệt tốt nếu vỏ bọc được thông gió. Cửa sổ sạc 0–45 °C, cửa sổ phóng điện khoảng −20 đến 60 °C. Cần một BMS có khả năng cân bằng tế bào và bảo vệ quá dòng.
• Gel / ĐHCĐ - rẻ và dễ sử dụng trong thời tiết lạnh, nhưng 500–800 chu kỳ ở độ sâu xả 50% trong điều kiện tốt, ít hơn nhiều nếu đạp mạnh hơn hoặc để xả. Nặng, điều quan trọng đối với hộp gắn trên cột.
• Lithium NMC - mật độ năng lượng cao hơn nhưng biên độ an toàn nhiệt hẹp hơn. Đối với các cột ngoài trời tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, LiFePO4 là lựa chọn kỹ thuật an toàn hơn.

Lớp điều khiển

Bộ điều khiển MPPT trích xuất năng lượng nhiều hơn 10–30 phần trăm so với PLC trong thời tiết lạnh và điều kiện bức xạ thấp, vì chúng tách điện áp bảng khỏi điện áp pin. Trên hệ thống có mảng 320 W, sự khác biệt đó thường là toàn bộ biên độ mùa đông. Có thể chấp nhận được xung xung điện trên các hệ thống sân vườn và lối đi nhỏ, nơi bảng điều khiển đã có kích thước quá khổ.

Ngoài loại này, hãy tìm kiếm ba tính năng: cấu hình sạc có thể lập trình phù hợp với thông số kỹ thuật chính xác của pin, đầu ra tải có khả năng điều chỉnh độ sáng có thể lập trình và ngắt kết nối điện áp thấp cũng như bù nhiệt độ hoặc cảm biến nhiệt độ từ xa. Bộ điều khiển đi kèm với cấu hình axit chì cố định và không có cài đặt nào mà người dùng có thể truy cập sẽ rút ngắn tuổi thọ của pin theo cách mà trình cài đặt không bao giờ thấy.

Kích thước bao vây

Hộp pin là một bộ phận giải nhiệt cũng giống như một bộ phận cơ học. Một hộp thép kín dưới ánh nắng trực tiếp ở vùng khí hậu nóng có thể đẩy nhiệt độ tế bào cao hơn môi trường xung quanh từ 15–20 °C và cứ tăng nhiệt độ liên tục 10 °C thì tuổi thọ pin giảm đi một nửa. Che mát hộp, thông gió hoặc chôn pin trong hầm có hố thoát nước - nhưng hãy quyết định điều này trước khi đổ móng chứ không phải sau đó.

Nền móng, lắp đặt và dung sai trang web

Công việc nền móng là nơi các dự án bị mất tiến độ và cũng là nơi các giả định về cấu trúc được xác thực hoặc bị vi phạm một cách âm thầm.

Độ sâu và kích thước

Đối với cột năng lượng mặt trời cao 6 m, móng sâu 1,2–1,5 m với tiết diện 500 × 500 mm trên đất cứng là điểm khởi đầu điển hình; các tấm lớn hơn, cột cao hơn, đất cát hoặc vùng gió cao hơn sẽ đẩy những con số này lên cao. Một quy tắc quy hoạch được sử dụng rộng rãi là độ sâu bằng khoảng 10% chiều cao cột cộng với 0,6 m, sau đó được kiểm tra dựa trên khả năng chịu lực của đất và mô men lật thực tế. Đối với đất sét mềm hoặc nở ra, câu trả lời thường là nền rộng hơn thay vì nền sâu hơn.

Bê tông và bảo dưỡng

Chỉ định C25/30 hoặc tốt hơn, đặt lồng neo bằng mẫu và kiểm tra hình chiếu của bu lông trước khi đổ bê tông. Việc bảo dưỡng không phải là tùy chọn: bê tông đạt hầu hết cường độ thiết kế trong vòng 7 ngày và về cơ bản đạt cường độ tối đa sau 28 ngày. Việc đặt cột và căng tấm vào ngày thứ hai là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sự dịch chuyển của tấm đế và cuối cùng là nứt mối hàn. Nếu lịch trình chặt chẽ, hãy sử dụng hỗn hợp cường độ sớm cao và kiểm tra nó hoặc lên kế hoạch lắp dựng cột như một chuyến thăm riêng biệt.

Dung sai cài đặt quan trọng

• Độ thẳng đứng của bu lông neo trong phạm vi 1 độ; lồng nghiêng có nghĩa là cột nghiêng và tấm ván quay về góc phương vị sai.
• Độ cao của tấm đế cách tấm đế trong khoảng 2 mm trước khi phun vữa; các đai ốc cân bằng dưới đĩa giúp bạn có thể thực hiện được điều này.
• Siết chặt đai ốc neo theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất cột, thường theo mô hình phân giai đoạn và kiểm tra lại sau 48 giờ.
• Góc phương vị của bảng điều khiển trong phạm vi 10 độ so với hướng nam thực (hoặc hướng bắc ở bán cầu nam) đối với các mô-đun phẳng.
• Hệ thống thông gió của ngăn pin không có nước đọng và cao hơn mặt đất hoàn thiện ít nhất 200 mm.
• Cáp DC chạy được bảo vệ trong ống dẫn, có cầu chì hoặc cầu dao cách cực dương của pin trong phạm vi 300 mm.

Xung đột và sét

Các cột cao, lộ ra ngoài và được kết nối với các thiết bị điện tử. Ở những khu vực có hoạt động kerbaunic cao, hãy thêm thiết bị chống sét lan truyền DC ở phía bảng điều khiển và kết nối đất thích hợp với cột và cốt thép móng. Một xung điện cảm ứng duy nhất sẽ làm tốn bộ điều khiển; một cú đánh trực tiếp sẽ tốn cả cái đầu và không có bảo hành nào bao gồm sét.

Chất lượng ánh sáng, quang học và tuân thủ

Sau khi ngân sách năng lượng được đảm bảo, thiết kế chiếu sáng sẽ quyết định liệu việc lắp đặt có được khách hàng và cộng đồng chấp nhận hay không.

Mục tiêu hiệu quả và quang thông

Bộ đèn LED hiện đại trong các thiết bị chiếu sáng ngoài trời cung cấp 130–160 lm/W ở cấp độ hệ thống, do đó, bộ đèn 60 W sẽ tạo ra khoảng 8.000–9.500 lumen. Hãy coi mọi thứ dưới 120 lm/W là dấu hiệu của chip cũ hơn hoặc bộ tản nhiệt quá nhỏ. Bởi vì hệ thống năng lượng mặt trời bị hạn chế về năng lượng, hiệu suất kém sẽ trực tiếp chuyển thành tấm pin và pin lớn hơn, đây là cách đắt nhất để bù đắp cho một bộ đèn giá rẻ.

Quang học và tính đồng nhất

Phân phối Loại II và Loại III bao gồm hầu hết các ứng dụng đường bộ và đường dẫn. Số liệu kiểm soát là tính đồng nhất: tỷ lệ chiếu sáng trung bình đến tối thiểu là 3:1 hoặc cao hơn trên lòng đường, với khoảng cách giữa các cột thường gấp 3 đến 4 lần chiều cao lắp đặt đối với chiếu sáng đường và gần hơn đối với khu vực dành cho người đi bộ. Một điểm sáng dưới cột và một mảng tối ở giữa cực tiếp theo không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật ngay cả khi lux trung bình đáp ứng mục tiêu.

Nhiệt độ màu và độ chói

3000 K là lựa chọn phổ biến cho đường dân cư; 4000 K phù hợp với đường chính và khu thương mại. Trên 5000 K, độ chói khó chịu tăng lên mà không mang lại lợi ích thị giác hữu ích cho người lái xe. Hệ thống quang học được che chắn hoặc bộ đèn kính phẳng làm giảm ánh sáng hướng lên, điều này quan trọng ở các khu vực pháp lý có yêu cầu về bầu trời tối và cũng giữ cho bảng điều khiển sạch hơn nếu nó nằm bên dưới bộ đèn.

Xếp hạng xâm nhập và tác động

Chỉ định IP65 hoặc IP66 cho bộ đèn, IP67 cho vỏ pin ở các vị trí lộ thiên và IK08 hoặc IK09 trong trường hợp thiết bị phá hoại hoặc dọn sạch thảm thực vật là một yếu tố. Các tài liệu tham khảo chứng nhận đáng yêu cầu: IEC 60598 cho bộ đèn, IEC 61215 và IEC 61730 cho mô-đun quang điện, IEC 62619 cho pin lithium và tóm tắt thử nghiệm UN 38.3 cho vận chuyển.

Kết nối hệ thống với ứng dụng

Từ khóa giống nhau bao gồm cột trụ trong vườn và cột đường cao tốc 12 m và ngôn ngữ đặc tả không được giống nhau cho cả hai. Bảng dưới đây đưa ra điểm khởi đầu dựa trên các dự án điển hình; mỗi hàng vẫn cần ngân sách năng lượng riêng.

Hai ghi chú ứng dụng hiếm khi được đưa vào hồ sơ mời thầu. Đầu tiên, tải tiện ích - camera quan sát, điểm truy cập WiFi, sạc USB, cảm biến - phải được thêm vào ngân sách watt-giờ hàng ngày ở chu kỳ nhiệm vụ thực tế của chúng, chứ không phải nguồn điện trên bảng tên của chúng. Một camera 10 W chạy liên tục 24 giờ sẽ tiêu thụ 240 Wh mỗi ngày, bằng 40% tải chiếu sáng trong ví dụ trên. Thứ hai, ở các làng xã, vùng biên giới, ngăn đựng pin là mục tiêu trộm cắp chứ không phải tấm pin. A Đèn cực năng lượng mặt trời DDK-VILLAGE cho làng và gắn tường Đèn ngoài trời sử dụng hoàn toàn năng lượng mặt trời dành cho đường phố, lối đi và mặt ngoài tòa nhà ở nông thôn, lắp đặt cột hoặc tường hỗ trợ ở những nơi có nguồn điện lưới hạn chế. Xem sản phẩm → với gói được khóa bên trong đế cột và bộ vít chống giả mạo sẽ giải quyết được nhiều vấn đề hơn là nâng cấp lên bảng điều khiển lớn hơn.

Yếu tố thúc đẩy chi phí, Tổng chi phí sở hữu và Danh sách kiểm tra mua sắm

Các cột năng lượng mặt trời thường được so sánh với giải pháp thay thế được kết nối lưới và sự so sánh thay đổi tùy thuộc vào khoảng cách đến điểm cung cấp gần nhất.

Tiền thực sự đi đâu

• Pin — 20–35 phần trăm chi phí hệ thống và thành phần đầu tiên được thay thế.
• Bảng điều khiển PV và lắp đặt - 15–25 phần trăm.
• Cực, cánh tay và kết thúc — 15–30 phần trăm, được điều khiển bởi chiều cao, độ dày thành và hệ thống lớp phủ.
• Đèn và bộ điều khiển - 10–20 phần trăm.
• Bộ điều khiển — 5–10 phần trăm và là nơi rẻ nhất để hủy bỏ phần đầu tư còn lại.
• Nền tảng và lắp đặt — 10–25 phần trăm tại chỗ, cao hơn trong đá hoặc ở những nơi cần làm việc ban đêm.

Giải pháp thay thế lưới điện có cơ cấu chi phí riêng: đào rãnh và phục hồi thường tốn 30–80 USD mỗi mét tùy thuộc vào bề mặt, cộng với cáp, thiết bị bảo vệ, công suất máy biến áp và hóa đơn tiền điện định kỳ. Cột đèn năng lượng mặt trời tránh được tất cả những điều đó, đó là lý do tại sao khoảng cách hòa vốn của một cột so với phần mở rộng lưới điện thường thấp tới 15–30 m đào rãnh - và thấp hơn nhiều ở những nơi không thể cắt mặt đường.

Tầm nhìn mười năm

Giả sử thay thế LiFePO4 trong năm thứ 8–10 theo chu kỳ bình thường, thay thế bộ điều khiển trong năm thứ 5–7 ở vùng khí hậu ẩm ướt, vệ sinh bảng điều khiển hai lần một năm và thay thế bộ điều khiển đèn trong năm thứ 6–8. Thêm những thứ đó vào giá mua và so sánh với cột nối lưới có tuổi thọ 25 năm và hóa đơn năng lượng hàng tháng. Sự so sánh thường thiên về năng lượng mặt trời khi có liên quan đến việc đào rãnh và thường thiên về lưới điện nơi điểm cung cấp trong phạm vi 10 m và điện rẻ.

Những gì cần đưa vào yêu cầu báo giá

1. Tọa độ địa điểm, số giờ nắng cao điểm trong tháng tồi tệ nhất và tốc độ gió thiết kế với chu kỳ quay trở lại.
2. Số watt-giờ bắt buộc hàng ngày bao gồm hồ sơ điều chỉnh độ sáng và mọi tải tiện nghi.
3. Ngày tự chủ cần thiết và độ sâu xả tối thiểu.
4. Công suất đèn, quang thông đầu ra, nhiệt độ màu, loại phân phối, xếp hạng IP và IK.
5. Chiều cao cột, cấu hình cánh tay, vật liệu, độ dày thành, hệ thống lớp phủ và tham chiếu màu sắc.
6. Tính toán tải trọng gió cho toàn bộ tổ hợp, bao gồm cả diện tích tấm chiếu.
7. Thành phần hóa học của pin, điện áp danh định, công suất, tuổi thọ ở mức xả xác định và các tính năng của BMS.
8. Loại bộ điều khiển, khả năng lập trình và chức năng bảo vệ.
9. Bản vẽ móng với cấp bê tông, thông số bu lông neo và giá trị mô men xoắn.
10. Bảo hành chia theo linh kiện, danh sách phụ tùng kèm theo đơn giá.
11. Tài liệu kiểm tra: Báo cáo flash PV, tóm tắt pin UN 38.3, báo cáo kiểm tra IP và bảng ngân sách năng lượng mẫu.

Yêu cầu bảng ngân sách năng lượng là bộ lọc hiệu quả nhất trong đấu thầu. Các nhà cung cấp không thể sản xuất đang ước tính và đối với đơn hàng 60 cực, sai số ước tính lớn hơn chênh lệch giá giữa hai nhà thầu nghiêm túc.

Hiệu suất hiện trường, bảo trì và kiểm tra thực tế 5 năm

Hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời không bị hỏng đột ngột. Chúng xuống cấp theo một đường cong có thể dự đoán được và người vận hành nhìn thấy triệu chứng — thời gian chạy ngắn hơn — rất lâu trước khi xảy ra nguyên nhân.

Các dạng lỗi thường gặp và chúng trông như thế nào

• Pin capacity loss — đèn chạy bốn giờ thay vì mười giờ, sau đó phục hồi một phần sau một ngày nắng. Nguyên nhân là do trạng thái tích điện từng phần mãn tính, nhiệt độ cao hoặc cấu hình điện tích không khớp.
• Làm bẩn hoặc tạo bóng cho bảng điều khiển - sản lượng giảm dần, tệ nhất vào mùa khô. Cây trồng sau khi vận hành là thủ phạm thường xuyên.
• Nước xâm nhập vào bộ điều khiển - hoạt động không liên tục khi trời mưa, ăn mòn các thiết bị đầu cuối, cuối cùng là đầu ra có tải chết.
• Ăn mòn ở chân đế - phồng rộp ở mối hàn tấm đế, thường là vấn đề về chuẩn bị lớp phủ. Thẩm mỹ lúc đầu, cấu trúc ở năm thứ mười.
• Bu lông neo bị lỏng - cột di chuyển rõ ràng khi có gió giật, chỉ được phát hiện khi kiểm tra. Mô-men xoắn lại sau 48 giờ đầu tiên và một lần nữa sau 12 tháng.
• Xây tổ dưới bảng điều khiển - giảm sản lượng, duy trì độ ẩm và dễ dàng ngăn ngừa bằng thiết kế dạng lưới hoặc khung kín.

Một lịch trình bảo trì hoạt động

1. Tháng 1: mô-men xoắn lại các bu lông neo và kiểm tra độ nghiêng và góc phương vị của bảng.
2. 6 tháng một lần: lau sạch các tấm pin, kiểm tra nước trong hộp pin, kiểm tra các miếng đệm cáp, xác minh cài đặt bộ điều khiển và mã lỗi được ghi lại.
3. Hàng năm: đo dung lượng pin với mức phóng điện có kiểm soát, kiểm tra lớp phủ ở đế, kiểm tra công suất đèn so với thông số quang thông ban đầu.
4. Năm 5: lập kế hoạch thay thế bộ điều khiển ở vùng có khí hậu ẩm ướt và dự trù ngân sách cho việc thay pin trong các năm 8–10.

Nếu bộ điều khiển ghi lại dữ liệu - hầu hết các thiết bị MPPT hiện đại đều làm như vậy - hãy yêu cầu lịch sử sạc và xả trong mỗi lần bảo dưỡng. Sản lượng thu hoạch giảm chậm chứ không phải giảm đột ngột cho thấy cây bị bẩn hoặc bị che bóng. Sự suy giảm năng lượng dự trữ ở những thời điểm thu hoạch không thay đổi đối với tế bào. Sự khác biệt duy nhất đó giúp tiết kiệm rất nhiều việc hoán đổi thành phần không cần thiết.

Dự án cột năng lượng mặt trời tùy chỉnh: Làm việc từ bản vẽ

Hầu hết các dự án cột năng lượng mặt trời không phải là mua theo danh mục. Chính quyền đô thị muốn có một đường cong cánh tay cụ thể và màu sắc phù hợp với đồ nội thất hiện có. Nhà phân phối cần thay đổi chiều cao cột từ 6 m xuống 7,5 m mà không làm giảm chỉ số gió. Một nhà tích hợp muốn ngăn chứa pin được di chuyển từ đầu xuống đế và kích thước bảng điều khiển tăng thêm hai mô-đun.

Loại công việc đó là vấn đề về sản xuất trước khi là vấn đề về ánh sáng. Nó đòi hỏi khả năng đọc bản vẽ của khách hàng, kiểm tra nó với thực tế kết cấu, tạo mẫu và sau đó giữ hình học trên một lô sản xuất gồm hàng trăm cột. Nền tảng của chúng tôi tại DDK Tech Elefacility Yangzhou Co., Ltd. nằm chính xác ở đó: chế tạo cột thép, chiếu sáng bằng nhôm, tích hợp cột năng lượng mặt trời và các sản phẩm năng lượng mặt trời linh hoạt, được sản xuất từ ​​bản vẽ của khách hàng hoặc được phát triển từ thông số kỹ thuật, với phản hồi lấy mẫu và kỹ thuật trong suốt quá trình. Chi tiết hơn về khả năng sản xuất và tùy biến của chúng tôi có sẵn nếu bạn đang đánh giá một nhà cung cấp sản xuất để in.

Ba lưu ý thiết thực cho bất kỳ ai vận hành cột năng lượng mặt trời tùy chỉnh:

• Gửi trường hợp tải, không chỉ bản vẽ. Một bản vẽ thể hiện hình học; tốc độ gió, diện tích bảng điều khiển và quyền tự chủ cần thiết quyết định liệu hình học đó có tồn tại hay không.
• Đóng băng giao diện nền tảng sớm. Vòng tròn bu lông, kích thước bu lông và hình chiếu ảnh hưởng đến cả tấm đế cột và công trình dân dụng, việc thay đổi chúng sau khi đổ bê tông rất tốn kém.
• Phê duyệt một mẫu vật lý trước khi sản xuất hàng loạt. Màu sắc, lớp hàn, vị trí lỗ tay và giá đỡ bảng điều khiển đều được đánh giá bằng mắt và bằng tay tại chỗ chứ không phải trên bản PDF.

Mười một cực tối trên con đường làng Tây Phi đó không phải là vấn đề về mặt trời. Chúng là một vấn đề về thông số kỹ thuật: con số về bức xạ mùa hè được sử dụng cho thiết kế quanh năm và một ngày tự chủ được bán thành ba. Mọi quyết định kỹ thuật sau đó - độ dày của thành cột, tấm cứng hay được bọc, pin nằm ở đầu hay ở đế - đều phải dựa trên hai tài liệu: ngân sách năng lượng cho tháng tồi tệ nhất và tính toán tải trọng gió cho cụm lắp ráp hoàn chỉnh.

Thực hiện đúng hai điều đó và phần còn lại của dự án sẽ trở thành hoạt động mua sắm thông thường: so sánh lớp phủ, so sánh các chứng nhận, so sánh các điều khoản bảo hành và yêu cầu báo cáo thử nghiệm. Hãy hiểu sai và không có sự nâng cấp nào về loại thép hoặc nhãn hiệu pin sẽ giúp đèn tiếp tục hoạt động trong năm năm qua. Nếu bạn đang chỉ định cột đèn năng lượng mặt trời cho một dự án, hãy bắt đầu với cấu hình tải, ánh nắng mùa đông của địa điểm và quyền tự chủ mà khách hàng thực sự cần — sau đó hãy để phần cứng tuân theo phép tính số học.