Patvarus švytėjimas:Batų dėžutė Saulės gatvių šviestuvaiPer Lietų ir Šviesą
„Shoebox“ saulės gatvių šviestuvai, pavadinti dėl savo kompaktiškos, stačiakampės formos, vis dažniau puošia mūsų kraštovaizdžius ir siūlo tvarų ir ekonomišką{0}}apšvietimą. Visiems, svarstantiems ar jais pasitikintiems, iškyla du svarbūs klausimai: kiek ilgai jie gali šviesti per ilgai trunkančius lietingus laikotarpius ir kiek saulės jiems reikia, kad jie visiškai pasikrautų? Atsakymai slypi suprasti jų pagrindines sudedamąsias dalis ir subtilų šokį tarp energijos surinkimo ir vartojimo.
Atlaikyti audrą:Veikimo laikas lietingomis dienomis
Skirtingai nuo tinklelio{0}}maitinamos lemputės, batų dėžės saulės lemputės veikia tik sukaupta energija. Jų veikimas debesuotomis ar lietingomis dienomis beveik visiškai priklauso nuo baterijos talpos ir LED lempučių bei valdymo sistemų efektyvumo. Nėra vieno atsakymo, nes vykdymo laikas labai skiriasi, atsižvelgiant į:
Baterijos talpa:Matuojant vat{0}}valandomis (Wh), tai yra degalų bakas. Įprasta batų dėžės lempučių galia svyruoja nuo 100 Wh iki 200 Wh (arba didesnė aukščiausios klasės modeliams). Didesnė baterija sukaupia daugiau energijos.
LED energijos suvartojimas:Matuojama vatais (W), tai yra degalų sąnaudų norma. „Shoebox“ lemputėse paprastai naudojami efektyvūs šviesos diodai, kurių galia yra nuo 15 W iki 30 W, kai veikia visu ryškumu.
Apšvietimo grafikas ir pritemdymas:Daugelyje šiuolaikinių šviestuvų naudojami išmanieji valdikliai, kurie gerokai pritemdo šviesos diodus vėlyvą{0}}naktį (pvz., sumažina ryškumą iki 30–50 % po vidurnakčio) arba naudoja judesio jutiklius, drastiškai taupančius energiją.
Akumuliatoriaus chemija ir sveikata:Ličio geležies fosfato (LiFePO4) baterijos, kurios dabar yra standartinės kokybės šviestuvuose, pasižymi puikiu ciklo tarnavimo laiku, geresne iškrovos gylio tolerancija (dažnai daugiau nei 80 %) ir išlaiko talpą geriau nei senesnių tipų švino{3}rūgštys. Sugedęs akumuliatorius turi mažiau įkrovos.
Valdiklio efektyvumas:Energijos nuostoliai atsiranda grandinėje, valdančioje įkrovimą ir iškrovimą. Aukštos-kokybės valdikliai sumažina šį „vampyrų nutekėjimą“.
Išankstinis įkrovimas:Kiek pilnai buvo įkrauta baterijapriešprasidėjo lietus?
Lietingos dienos prognozė:
Pagrindinis skaičiavimas:Paimkite akumuliatoriaus talpą (pvz., 150 Wh) ir padalinkite iš LED galios (pvz., 20 W). Tai suteikia ateorinismaksimalus veikimo laikas esant visu ryškumui: 150 Wh / 20 W=7.5 val. Tačiau tai pernelyg supaprastinta.
Realus scenarijus:Pritemdymo grafikų veiksnys. Jei šviesa veikia 20 W galia 6 valandas (nuo saulėlydžio iki vidurnakčio), o tada pritemsta iki 8 W 6 valandoms (vidurnakčio iki saulėtekio),vidutinissuvartojimas yra mažesnis. Naudojant aukščiau pateiktą pavyzdį:
Energija, naudojama esant 20 W: 20 W * 6 h=120Wh
Energija sunaudota esant 8W: 8W * 6h=48Wh
Bendras paros suvartojimas: 168Wh
Iššūkis:150 Wh baterija negali tiekti 168 Wh! Tai pabrėžia lemiamą vaidmenįAutonomijos dienosspecifikacija. Kokybiški saulės šviestuvai skirti veiktiNuo 3 iki 5 dienų iš eilėsbe ryškios saulės šviesos,darant prielaidą, kad iš pradžių baterija buvo visiškai įkrauta. Jie tai pasiekia šiais būdais:
Išankstinis pilnas mokestis:Lietingo periodo pradžia su 100% pilna baterija.
Agresyvus pritemdymas:Žymiai sumažinamas našumas mažo{0}}aktyvumo valandomis.
Veiksmingi komponentai:Nuostolių mažinimas.
Naudojamos talpos naudojimas:LiFePO4 baterijos gali saugiai išnaudoti didžiąją dalį savo vardinės talpos.
Todėl lietingą / debesuotą dieną su minimaliu saulės energijos šaltiniu gerai suprojektuotas batų dėžutės šviestuvas su sveika LiFePO4 baterija (pvz., 100–200 Wh) paprastai turėtų apšviesti visą naktį (8–12 valandų) 3–5 dienas iš eilės,dėka išmaniojo pritemdymo ir pradedant nuo pilno įkrovimo. Viršijus šį autonomijos periodą, šviesa gali smarkiai pritemti arba išsijungti prieš aušrą.
Saulės panaudojimas: įkrovimo reikalavimai
Norint papildyti akumuliatorių po naudojimo (ir lietingu laikotarpiu), reikia pakankamai saulės šviesos. Pagrindinis rodiklis čia yraDidžiausios saulės valandos (PSH). Vienas PSH prilygsta vienai valandai saulės šviesos, kuri suteikia 1000 vatų vienam kvadratiniam metrui (standartinis apšvita, naudojama saulės kolektorių įvertinimui).
Įkrovimą įtakojantys veiksniai:
Saulės baterijos galia:Įprastos batų dėžės plokštės svyruoja nuo 30 W iki 60 W. Didesnė galia greičiau sugauna daugiau energijos.
Saulės baterijos efektyvumas:Monokristalinės plokštės yra standartinės ir pasižymi didžiausiu efektyvumu (~18-22%), daugiau saulės šviesos paverčiančios elektra.
Saulės šviesos intensyvumas ir kampas:Optimali yra tiesioginė, statmena saulės šviesa. Ryto/vakaro saulė, migla arba tarša sumažina efektyvų apšvitą.
Įkrovimo valdiklio tipas:Maksimalios galios taško sekimo (MPPT) valdikliai yra daug efektyvesni (ypač esant ne{0}}idealioms-sąlygoms arba esant įtampos neatitikimui) nei senesni impulsų pločio moduliacijos (PWM) valdikliai, iš skydelio išgaunantys 10–30 % daugiau energijos.
Akumuliatoriaus išsikrovimo būsena:Labai išsikrovusio akumuliatoriaus įkrovimas užtrunka ilgiau nei iš dalies įkrauto akumuliatoriaus įkrovimas.
Temperatūra:Didelis karštis gali šiek tiek sumažinti skydelio efektyvumą ir akumuliatoriaus įkrovimo priimtinumą.
Numatomas viso įkrovimo laikas:
Tikslas:Norėdami pakeisti praėjusią naktį sunaudotą energijąpliusasbet koks ankstesnių dienų trūkumas. Norint visiškai įkrauti, mes siekiame atkurti visą naudingą akumuliatoriaus talpą (pvz., 150 Wh).
Pagrindinis skaičiavimas:Akumuliatoriaus talpa (Wh) / saulės baterijos galia=Reikalingas minimalus teorinis PSHjei sąlygos būtų tobulos(150 Wh / 40 W skydelis=3.75 PSH). Tačiau tikrosios-pasaulio sąlygos retai būna tobulos.
Realūs reikalavimai:Neefektyvumo veiksnys (valdiklis, laidai, šiluma, mažesnis{0}}nei-idealus saulės kampas / apšvita). Įprasta taisyklė yra ta, kad saulės baterijos vardinė galia generuoja tik 4–5 ekvivalentas valandas per dieną, net ir saulėtose vietose.
Atsakymas:Norint patikimai pasiekti apilnas įkrovimasnuo įprasto naktinio iškrovimo lygio (įskaitant pritemdymą), paprastai reikia batų dėžutės saulės gatvių apšvietimoNuo 4 iki 8 didžiausių saulės valandų.
Idealios sąlygos (giedras dangus, vasara, žema platuma):Visą įkrovimą galima pasiekti naudojant maždaug 4–5 PSH.
Vidutinės sąlygos (kai debesys, sezoniniai pokyčiai):Paprastai reikia 5–7 PSH.
Neoptimalios sąlygos (didelė platuma, žiema, dažni debesys):Gali prireikti 7-8+ PSH arba stengtis kasdien visiškai pasikrauti, o laikui bėgant palaipsniui išeikvojamos atsargos.
Vieta ir sezonas labai veikia turimą PSH.Dykumos regionuose vidutiniškai 6-8 PSH ištisus metus, o vidutinio klimato zonose gali būti 3–4 PSH žiemą ir 5–6 PSH vasarą. Atogrąžų regionuose yra aukšti vidutiniai, bet reikšmingi lietaus sezonai.
Išvada
Shoebox saulės gatvių šviestuvai įkūnija atsparumą ir efektyvumą. Nors jie laisvai semiasi energijos iš saulės, jų veikimas yra kruopštus balansas. Jie sukurti ne nesibaigiančioms lietingoms savaitėms, o tampatikimumas dėl tipiškų oro sąlygų, 3–5 naktų apšvietimas, net kai saulė slepiasi, jei jie bus visiškai įkrauti.Jų saulės troškulys yra kuklus, bet būtinas –4–8 valandos stiprios, tiesioginės saulės šviesoskursto jų naktinį švytėjimą. Norint efektyviai panaudoti šiuos tvarius sargybinius, jie ir toliau patikimai apšvies mūsų kelius – akumuliatoriaus talpa, išmanus pritemdymas, autonomijos dienos ir didžiausios saulės valandos – labai svarbu, kad jie ir toliau patikimai apšviestų mūsų kelius, lyjant ar šviečiant.
