วิธีปรับขนาดไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์อย่างถูกต้อง
พวกเราที่ Sol by Sunna Design มีความยินดีที่สามารถจัดหาไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อถือได้ให้กับชุมชน เพื่อให้พวกเขาบรรลุเป้าหมายด้านความยั่งยืนในขณะเดียวกันก็ส่องสว่างสวนสาธารณะและพื้นที่สาธารณะของพวกเขาด้วย ไฟของเราผ่านการทดสอบภาคสนามเพื่อให้ถึงระดับแสงมาตรฐานอุตสาหกรรมอย่างสม่ำเสมอเป็นเวลาหลายปีโดยไม่ต้องบำรุงรักษา กระบวนการคืออะไร? เราใช้เวลามากมายในการตรวจสอบว่าพลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ในระบบของเรามีขนาดที่เหมาะสม นอกเหนือจากการออกแบบระบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่และการจัดการพลังงานที่มีประสิทธิภาพตามวัตถุประสงค์
ระบบไฟพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีขนาดเหมาะสมจะมีพลังงานแสงอาทิตย์ ที่เก็บแบตเตอรี่ และประสิทธิภาพของหลอดไฟ LED ในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อให้ทำงานที่ระดับแสงที่จำเป็นของโครงการทุกคืนเป็นเวลาหลายปี ในขณะเดียวกันก็ให้พลังงานสำรองเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ ทำงานในกรณีที่เกิดความไม่เอื้ออำนวย สภาพอากาศและหลีกเลี่ยงความต้องการแผงโซลาร์เซลล์หรือแบตเตอรี่เพิ่มเติม เป็นทางออกที่ดี—มีส่วนประกอบพลังงานแสงอาทิตย์ไม่มากเกินไป ซึ่งจะทำให้ระบบมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไป หรือมีน้อยเกินไป ซึ่งจะทำให้ระบบล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ
ส่วนประกอบสำคัญสามอย่าง ได้แก่ อัตราส่วนอาร์เรย์ต่อโหลดที่ดี ความจุของแบตเตอรี่และพลังงานสำรองที่เพียงพอ และการติดตั้ง LED ที่มีประสิทธิภาพและโปรไฟล์การทำงาน เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ที่ปรับขนาดได้อย่างเหมาะสมและเชื่อถือได้
ดาวน์โหลด Ultimate Solar Lighting Guide เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับขนาดที่เหมาะสม ข้อมูลอ้างอิงที่ครอบคลุมนี้จะสำรวจรายละเอียดผลิตภัณฑ์และการเปรียบเทียบ ตลอดจนวิธีการทำงานของไฟพลังงานแสงอาทิตย์และเหตุผลที่ลูกค้าเลือกใช้
อัตราส่วนของอาร์เรย์ต่อโหลด
การกำหนดขนาดของไฟพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้งานได้อย่างถูกต้องจำเป็นต้องสร้างสมดุลระหว่างอินพุตและเอาต์พุตที่หลากหลาย สิ่งเหล่านี้รวมถึงการตรวจสอบที่ตั้งของโครงการ การกำหนดเคมีและความจุของแบตเตอรี่ที่ถูกต้อง การเลือกการติดตั้ง LED ที่มีประสิทธิภาพและกำหนดการทำงาน การรักษาพลังงานสำรองของแบตเตอรี่ให้เพียงพอในกรณีที่สภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย และการศึกษาที่ตั้งของโครงการ
ควรคำนึงถึงอัตราส่วนอาร์เรย์ต่อโหลด (ALR) ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่ไม่ซับซ้อนและตรงไปตรงมาสำหรับการออกแบบระบบแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นอัตราส่วนของพลังงานที่ผลิตโดยแผงโซลาร์เซลล์ (เรียกว่า "อาร์เรย์" หรือพลังงานเข้า) ต่อพลังงานที่ใช้โดยโคมไฟ (เรียกว่า "โหลด" หรือพลังงานออก) ระบบไฟส่องสว่างมี ALR ที่ดีต่อสุขภาพหากจับพลังงานแสงอาทิตย์ในตอนกลางวันได้มากกว่าที่ใช้เมื่อเปิดไฟในตอนกลางคืน
การติดตั้งไฟพลังงานแสงอาทิตย์ควรเริ่มต้นด้วยพื้นที่ในใจเสมอ ปริมาณของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไปถึงละติจูดต่างๆ นั้นแตกต่างกันไป สิ่งนี้เรียกว่าการแผ่รังสีแสงอาทิตย์และแสดงเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน พลังงานดวงอาทิตย์รายวันเฉลี่ยต่อปีสำหรับทวีปอเมริกาแสดงในกราฟด้านล่าง อย่างที่คุณเห็น แคลิฟอร์เนียและรัฐทางใต้อื่นๆ ได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ในแต่ละวันมากกว่าอะแลสกาและรัฐทางเหนืออื่นๆ นี่หมายความว่าเพื่อให้ได้ระดับแสงที่เท่ากัน พื้นที่ทางตอนเหนือมักจะต้องการแผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่กว่าและแบตเตอรี่เพิ่มเติมมากกว่าพื้นที่ทางตอนใต้
การแผ่รังสีปกติโดยตรงจากแสงอาทิตย์ของอเมริกา
ตำแหน่งที่ตั้งของโครงการอาจใช้เพื่อประเมินพลังงานแสงอาทิตย์และความจุแบตเตอรี่ของระบบที่มีศักยภาพ การไม่พิจารณาตำแหน่งที่ตั้งอาจส่งผลให้ระบบไม่สามารถรองรับความต้องการเพียงเล็กน้อยและล้มเหลวก่อนเวลาหรือในระบบที่มีราคาแพงกว่าซึ่งมีความจุพลังงานแสงอาทิตย์สำรอง ดังนั้นควรคำนึงถึงสถานที่เป็นอันดับแรกเสมอ
เพื่อปกปิดการจัดการพลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพหรือระบบที่ออกแบบไม่เพียงพอ ผู้ผลิตอาจติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์จำนวนมากขึ้นหรือใหญ่ขึ้น น่าเสียดายที่อาจมีพลังงานแสงอาทิตย์มากเกินไป มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการขนส่งและติดตั้งเครื่องจักรขนาดใหญ่เกินไป ขึ้นอยู่กับความสวยงามของสถาปัตยกรรมในเมืองในท้องถิ่น มันดูหนักและไม่สวยงาม และเพิ่มแรงลมบนแผง ทำให้ต้องใช้เสาขนาดใหญ่และมีราคาแพงกว่าเพื่อชดเชย
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูบทความของเราเกี่ยวกับแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับขนาดแผงโซลาร์เซลล์
2. พลังงานสำรองและแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ของไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นตัวกำหนดว่าจะใช้งานได้หรือไม่ ดังนั้นผู้ซื้อที่มีศักยภาพอาจกังวลเกี่ยวกับแบตเตอรี่ที่เสียเร็วเกินไป การออกแบบที่มีข้อบกพร่องโดยเนื้อแท้ของแบตเตอรี่หรือเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เคยเป็นสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่หมดก่อนเวลาอันควรเลย ปัญหานี้เป็นผลมาจากการปรับขนาดระบบที่ผิดพลาด การควบคุมพลังงานที่ไม่ดี และการออกแบบที่ไม่ถูกต้อง ไฟพลังงานแสงอาทิตย์นี้จะทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาหลายปีเมื่อผู้ผลิตสร้างระบบอย่างระมัดระวัง ทำงานเกี่ยวกับการจัดการพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ และปรับขนาดด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และความจุของแบตเตอรี่ที่เพียงพอ
ประเภทแบตเตอรี่หลักถูกใช้โดยผู้ผลิตแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์
กรดตะกั่ว: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่เชื่อถือได้และราคาไม่แพงมีการใช้งานมาหลายปีแล้ว มักใช้ในรถยนต์และในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ รวมถึงใช้เป็นอุปกรณ์ในโรงพยาบาลและระบบเครื่องสำรองไฟ (UPS) ซึ่งการเข้าถึงพลังงานที่เชื่อถือได้ในกรณีฉุกเฉินเป็นสิ่งสำคัญ เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์คือเทคโนโลยีนี้
ประเภทแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่นิยมมากที่สุดประเภทหนึ่งสำหรับการใช้งานของผู้บริโภคคือแบตเตอรี่ประเภทนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) แบตเตอรี่ NiMH เช่น All-in-One (iSSL) และ All-in-Two จาก SOL by Sunna Design เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบแสงสว่างพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อคุณไม่ต้องการแบตเตอรีขนาดใหญ่พิเศษเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง ความสามารถของวงจรและช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง (UP)
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) มีความหนาแน่นของพลังงานดีที่สุดในขณะที่มีราคาแพงที่สุดในสามแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักพบในแล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ แต่ก็มีการใช้งานในผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ รวมถึงฮาร์ดแวร์ด้านการบินและอวกาศและการทหาร ข้อเสียอย่างหนึ่งของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือไม่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่เย็นจัดได้ (แบตเตอรี่จะหยุดชาร์จที่อุณหภูมิต่ำกว่า 32 องศาฟาเรนไฮต์) รวมถึงความสามารถในการรีไซเคิลที่จำกัด น้อยกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่คิดว่าจะถูกนำไปรีไซเคิลในสหรัฐอเมริกา
ข้อดีและข้อเสียของคุณสมบัติทางเคมีของแบตเตอรี่แต่ละชนิดจะแตกต่างกันไปตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันและโครงการ รูปแบบความลึกของการปลดปล่อยที่โดดเด่นเป็นหนึ่งในความแตกต่างหลักของสามกลุ่ม
สัดส่วนของความจุของแบตเตอรี่ที่ใช้หมดในขณะที่กำลังทำงานเรียกว่าความลึกของการคายประจุ (บางครั้งเรียกว่า DOD) DOD จะเป็น 25 เปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่น หากโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานตลอดทั้งคืนและใช้แบตเตอรี่ถึงหนึ่งในสี่ของความจุแบตเตอรี่
การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความลึกของการคายประจุเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากมีผลอย่างมากต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ หรือจำนวนครั้งที่แบตเตอรี่หมดและชาร์จใหม่ได้ สารเคมีในแบตเตอรี่บางชนิด เช่น NiMH และ Li-ion อาจปล่อยประจุเกือบหมดอย่างปลอดภัยก่อนที่จะต้องชาร์จใหม่ ปริมาณการคายประจุนี้จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลงอย่างมากสำหรับเคมีอื่นๆ เช่น กรดตะกั่ว ความจุที่อาจหมดอย่างปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่แต่ละประเภทจากสามประเภทแสดงไว้ในแผนภูมิด้านล่างเป็นตัวอย่าง
แม้ว่าแบตเตอรี่ NiMH และ Li-ion อาจระบายออกได้อย่างปลอดภัยมากขึ้นในแต่ละคืน แต่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีข้อได้เปรียบพิเศษตรงที่มีพลังสำรองในตัวมากกว่า เนื่องจาก DOD สั้นกว่า จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่มากขึ้นและต้นทุนของระบบจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหากระบบที่ใช้ NiMH หรือ Li-ion สามารถให้พลังงานสำรองได้เทียบเท่ากับโซลูชันที่ใช้กรดตะกั่ว เมื่อสภาพอากาศเลวร้ายเป็นระยะเวลานาน การตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบมีพลังงานแบตเตอรี่สำรองเพียงพออาจช่วยเพิ่มการทำงานและความทนทานของแสง
นี่คือภาพประกอบของวิธีการปรับขนาดแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ พิจารณาจากตัวอย่างนี้ว่าแสงจากแสงอาทิตย์ของเรากำลังให้พลังงานแก่หลอดไฟ LED 40-วัตต์เป็นเวลา 14-ชั่วโมงในคืนฤดูหนาวในลอสแองเจลิสที่ความสว่าง 100 เปอร์เซ็นต์ โหลดโดยรวมในระบบของเราในแต่ละคืนจะเท่ากับ 560 วัตต์-ชั่วโมง (40 วัตต์ x 14 ชั่วโมง=560 วัตต์-ชั่วโมง) ความจุขั้นต่ำสำหรับแบตเตอรี่แต่ละประเภทคือเท่าใด โดยสมมติว่าอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมและแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแล้วในตอนเริ่มต้นของคืน
ต่อไปนี้คือตัวอย่างขนาดแบตเตอรี่ของระบบที่ปกติดีและต่ำโดยใช้ประเภทแบตเตอรี่ที่ระบุไว้ข้างต้น เพื่อให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าความจุขั้นต่ำของแบตเตอรี่ควรเป็นเท่าใด
สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับขนาดแบตเตอรี่ โปรดดูหน้าพลังงานสำรองสำหรับการให้แสงสว่างจากแสงอาทิตย์
3. ขนาดและรูปแบบการทำงานของไฟ LED
เทคโนโลยี LED และอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์เข้ากันได้ดี โคมไฟ LED ที่ประหยัดพลังงานที่สุดในตลาดได้ทำให้ระบบไฟที่ติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์มีความน่าเชื่อถือและราคาย่อมเยาทดแทนการให้แสงสว่างเชิงพาณิชย์ทั่วไป นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของ LED ก็เพิ่มขึ้น ทำให้สามารถผลิตลูเมนได้มากขึ้น (หรือที่เรียกว่าหน่วยของแสง) ในขณะที่ใช้พลังงานน้อยกว่าในอดีต ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิสีอุ่น เช่น 3000K ไฟ LED สมัยใหม่อาจให้ความสว่าง 160 ลูเมนต่อวัตต์ ในด้านขนาดของระบบสุริยะ นี่เป็นความก้าวหน้าที่น่ายินดี เนื่องจากช่วยให้ระบบขนาดเล็กได้รับผลลัพธ์เช่นเดียวกับการติดตั้งขนาดใหญ่ขึ้นที่ใช้การติดตั้งที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า
การเลือกโปรไฟล์การดำเนินงานที่ยอมรับได้เป็นอีกหนึ่งองค์ประกอบในกระบวนการปรับขนาดแสงอาทิตย์ กำหนดการที่เรียกว่าโปรไฟล์การปฏิบัติงานจะควบคุมเมื่อมีการเปิดและปิดโคมไฟ รวมทั้งหาก (และเมื่อใด) จำเป็นต้องลดกำลังไฟ โปรไฟล์เหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับระบบตามข้อกำหนดการจัดการพลังงานเฉพาะได้
ต่อไปนี้เป็นภาพประกอบบางส่วนของโปรไฟล์การปฏิบัติงานทั่วไป:
พลบค่ำถึงรุ่งเช้า (ทำงานตลอดทั้งคืน): ไฟจะยังคงสว่างตลอดทั้งคืนที่ระดับเอาต์พุตเดียวกัน
มืดสลัวในเวลาที่ไม่ใช่ช่วงพีค ตัวอย่างเช่น แสงอาจคงอยู่เป็นเวลาห้าชั่วโมงหลังจากพระอาทิตย์ตกดินที่ระดับเอาต์พุตที่จำเป็นก่อนที่จะหรี่ลงเหลือ 30 เปอร์เซ็นต์ของระดับนั้น ระดับเอาต์พุตจะกลับไปเป็น 100 เปอร์เซ็นต์จนกระทั่งพระอาทิตย์ขึ้นสองชั่วโมงก่อนรุ่งสาง
เมื่อถึงเวลาหนึ่ง ไฟจะหรี่ลงหรือดับลง ตัวอย่างเช่น อาจเปิดไว้จนถึง 23.00 น. ที่ระดับเอาต์พุตที่เหมาะสม
โปรไฟล์การปฏิบัติงานพร้อมกับการจับจ่ายไฟของฟิกซ์เจอร์ ช่วยในการคำนวณการใช้พลังงานในชั่วข้ามคืน และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเลือกขนาดของระบบที่เหมาะสม
ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือในระยะยาวคือขนาดที่เหมาะสม ดูอินโฟกราฟิกของเราที่นี่เพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของมาตราส่วนพลังงานแสงอาทิตย์ หรือดาวน์โหลดข้อมูลอ้างอิงที่ครอบคลุมของเราเกี่ยวกับข้อกำหนดการจัดแสงพลังงานแสงอาทิตย์
