تصميم نظام إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية من النوع المنفصل

يتكون ضوء الشارع الشمسي من النوع المنفصل من الألواح الشمسية (بما في ذلك الدعامة)، ورأس المصباح، وصندوق التحكم (مع وحدة التحكم، والبطارية، وما إلى ذلك) وعمود المصباح، والأساس، وما إلى ذلك. وتشكل مصابيح الشوارع الشمسية من النوع المنفصل بشكل عام نظام إمداد الطاقة الخاص وغير متصلين بشبكة الشبكة. هناك نوعان من مصباح الشارع الشمسي النظام: 12 فولت و 24 فولت.

اختيار الخلايا الشمسية

1. الأنواع:

تقوم الخلايا الشمسية بتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. هناك ثلاثة أنواع من الخلايا الشمسية الأكثر عملية: السيليكون أحادي البلورات، والسيليكون متعدد البلورات، والسيليكون غير المتبلور.

1) معلمات أداء الخلايا الشمسية السليكونية أحادية البلورية مستقرة نسبيًا. إنها مناسبة للاستخدام في المناطق الجنوبية حيث تكون الأيام الممطرة أكثر وأشعة الشمس أقل.

2) عملية إنتاج الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات بسيطة نسبيًا، والسعر أقل من السيليكون أحادي البلورات. وهي مناسبة للاستخدام في المناطق الشرقية والغربية التي تتمتع بأشعة الشمس الكافية وأشعة الشمس الجيدة.

3) تتمتع الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور بمتطلبات منخفضة لظروف ضوء الشمس وهي مناسبة للمناطق الخارجية التي لا تحتوي على ضوء الشمس الكافي.

2. جهد العمل

يبلغ جهد عمل الخلية الشمسية حوالي 1.5 مرة من جهد البطارية، مما يضمن الشحن الطبيعي للبطارية. مطلوب 8-9 فولت لشحن بطارية 6 فولت

بالنسبة للخلايا الشمسية، هناك حاجة إلى خلايا شمسية 15-18 فولت لشحن بطاريات 12 فولت. يحتاج إلى خلية شمسية 33-36 فولت لشحن بطارية 24 فولت.

3. انتاج الطاقة الفسفور الأبيض

تبلغ الطاقة الناتجة لكل وحدة مساحة من الخلايا الشمسية حوالي 127wp/m2.

تتكون الخلايا الشمسية بشكل عام من خلايا شمسية متعددة متسلسلة، وتعتمد قدرتها على الاستهلاك الإجمالي لمصادر الإضاءة ومكونات النقل.

الطاقة والإشعاع الشمسي المحلي. يجب أن تكون طاقة الخرج للخلية الشمسية أكثر من 3-5 مرات من طاقة مصدر الضوء: عندما يكون الضوء وفيرًا والمصباح قيد التشغيل

تكون منطقة سطوع الشمس القصيرة أكثر من (3-4) مرات، والعكس صحيح.

4 متوسط ساعات ذروة سطوع الشمس H

طاقة الخرج WP للخلية الشمسية هي معيار 10 لتر الذي حددته المفوضية الأوروبية في ظل ظروف ضوء الشمس القياسية، مع كثافة إشعاع تبلغ 1000 وات / م 2، طاقة الخرج للخلايا الشمسية بجودة الغلاف الجوي AM1.5 ودرجة حرارة الخلية 252 درجة مئوية. تختلف الطاقة الناتجة لنفس الخلية الشمسية باختلاف الأوقات والأماكن المختلفة. إن ما يسمى بالظروف القياسية تكون قريبة من ظروف سطوع الشمس في وقت الظهيرة في يوم مشمس.

الجدول 1: ظروف أشعة الشمس في مناطق مختلفة من الصين

5. اختيار وتركيب مكونات الإضاءة الشمسية.

بشكل عام، يبلغ طول عمود إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية من النوع المنفصل أكثر من 5 أمتار، مع مركز ثقل مرتفع. معظم الألواح الشمسية من النوع المعلق، وذلك لتعزيز مقاومة الرياح لمجموعة المعدات بأكملها بشكل عام

حدد طاقة المكون التي يتطلبها تكوين الألواح الشمسية المتعددة.

جدول-3 متوسط وقت سطوع الشمس السنوي وزاوية التثبيت المثالية للمدن الكبرى في الصين

اختيار البطارية

تقوم البطارية بتخزين الطاقة التي تولدها اللوحة الشمسية عند إضاءتها، ثم تطلقها عندما تحتاج إلى الإضاءة ليلاً.

تمت مناقشة نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية من النوع المنفصل المزود بالبطارية بشكل أساسي

اختيار النوع

1) بطارية الرصاص الحمضية (CS): مناسبة لتفريغ معدل درجات الحرارة المنخفضة، والطاقة المحددة المنخفضة، ومعظم مصابيح الشوارع الشمسية الحالية من النوع المنفصل. صيانة خالية من الختم، والسعر منخفض. الاهتمام بمنع التلوث بحمض الرصاص، والذي يجب التخلص منه تدريجياً.

2) بطارية النيكل والكادميوم (Ni Cd): معدل تفريغ عالي، أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة، دورة حياة طويلة، نظام صغير. انتبه لمنع تلوث الكادميوم.

3) بطارية Ni-H: تفريغ عالي السرعة، أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة، سعر منخفض، بطارية خالية من التلوث، صديقة للبيئة وبيئية. نظام صغير.

4) بطارية الليثيوم: صغيرة الحجم، أداء جيد لدرجة الحرارة، لا تلوث، عمر طويل.

في الوقت الحاضر، يتم استخدام بطاريات الرصاص الحمضية الخالية من الصيانة وبطاريات الرصاص الحمضية العادية وبطاريات النيكل والكادميوم القلوية بشكل أقل فأقل بسبب حماية البيئة وأسباب الحجم. يميل الناس إلى استخدام بطاريات الليثيوم ذات التصميم الأكثر إحكاما، وخاصة بطارية فوسفات الحديد الليثيوم المستقرة وطويلة العمر.

اختيار القدرات

سعة البطارية صغيرة جدًا بحيث لا تلبي احتياجات الإضاءة ليلاً، إذا كانت السعة كبيرة جدًا، تكون البطارية دائمًا في حالة فقدان للطاقة، مما يؤثر على عمر البطارية،

كما أنه يسبب النفايات. يجب أن تكون نسبة سعة البطارية (آه) إلى سعة التحميل (آه) أكثر من 3-6 مرات: في المناطق ذات الأيام الأقل من الأيام الممطرة المستمرة، يجب أن تكون أكثر من 3-4 مرات

وهو 5-6 مرات أكثر من ذلك في الأيام الممطرة.

اتصال البطارية

عند الاتصال بالتوازي، ينبغي النظر في التأثير غير المتوازن لكل خلية. يجب ألا يتجاوز عدد المجموعات المتوازية

انتبه إلى مضاد سرقة البطارية.

مراقب

يتم التحكم في تشغيل مصباح الشارع الشمسي بواسطة جهاز التحكم. تدرك معظم وحدات التحكم التحكم الذكي. يجب أن يكون لوحدة التحكم الوظائف التالية:

1. التحكم في مصابيح الشوارع

التحكم في الضوء، التحكم في الوقت، التحكم في درجة الحرارة وغيرها من الوظائف متوفرة. مع وظيفة التعتيم (أو أضواء منتصف الليل).

2. إدارة البطارية

الحد من ظروف شحن وتفريغ البطارية لإطالة عمر الخدمة:

1) التحكم في الشحن العكسي:

2) التحكم في مكافحة الشحن الزائد:

3) التحكم في مكافحة التفريغ.

4) تعويض درجة الحرارة.

الحماية التلقائية

حماية التوصيل العكسي للخلايا الشمسية، حماية التوصيل العكسي للبطارية، حماية الدائرة المفتوحة للبطارية، حماية ضد الشحن العكسي في الليل، حماية ماس كهربائى للإخراج، إلخ.

عرض ضوء المؤشر

عرض حالة عمل المكونات الرئيسية لمصباح الشارع بالطاقة الشمسية: البطارية، الخلية الشمسية، مصباح LED، إلخ.

جهد التحكم

جهد وحدة التحكم = جهد البطارية.

تصميم زاوية الميل للخلية الشمسية

يشير ميل زاوية الخلية الشمسية إلى الزاوية بين مستوى اللوحة الشمسية والأرض الأفقية.

تمت مناقشة زاوية ميل وحدة الخلايا الشمسية (التي تشير إلى الزاوية بين مستوى الخلية الشمسية والمستوى الأرضي) في العديد من الدوائر التقنية. زاوية الميل حسب الموقع.

اضبط (خط العرض، وما إلى ذلك) لتحديده؛ الجزء الأمامي من اللوحة الشمسية يواجه الشمس (أو الجنوب قليلاً إلى الغرب)، وتتوافق زاوية الميل مع خط العرض المحلي. إذا سمحت الظروف ·

يمكن تعديل زاوية ميل الألواح الشمسية وفقًا للموسم.

ارجع إلى "الجدول 3" لمعرفة زاوية تركيب الخلايا الشمسية في المدن الكبرى في الصين.

 تصميم مقاوم للرياح لمصباح الشارع الشمسي

تصميم مقاوم للرياح لوحدة الخلايا الشمسية

وفقًا لطاقة الرياح القصوى، يتم تنفيذ تصميم مقاومة الرياح لمصباح الشارع الأولار:

الجدول 4 العلاقة المقابلة بين قوة الرياح وسرعة الرياح

ملاحظة: من "GB / T 19201-2006"

هناك المزيد من الأعاصير في جنوب الصين. يجب أن يكون عمود إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية قادرًا على مقاومة أعاصير الدرجة 12 على الأقل، ويجب أن تكون معظم المناطق في الشمال قادرة على مقاومة أعاصير الدرجة 10.

تصميم مقاومة الرياح لعمود مصباح الشارع

1) وحدة الطاقة الشمسية: يجب على الشركة المصنعة التأكد من قدرتها على تحمل سرعة الرياح المحلية دون ضرر، مع التركيز على الاتصال بين دعامة وحدة البطارية وعمود الإضاءة.

2) عمود الإضاءة والأساس؛ تصميم مقاومة الرياح لعمود مصباح الشارع والأساس والارتفاع والمساحة وزاوية الميل وهيكل القطب والحد الأقصى لسرعة الرياح المحلية وما إلى ذلك من لوحة البطارية

ذات الصلة، يجب أن يتم تنفيذ الحساب والتصميم من قبل الشركة المصنعة لعمود المصباح أو الانضباط الهيكلي لضمان استقرار عمود إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية من النوع المنفصل عند أقصى سرعة للرياح.

مصدر الضوء الرئيسي وتطبيق الإضاءة الشمسية

هناك نوعان من مصدر الضوء ونظام الطاقة الشمسية:

اختبأ مصباح

1) الصابورة الإلكترونية لمصباح HID الذي يعمل بالطاقة الشمسية (أو الزناد، كما هو موضح أدناه). ) في الواقع، إنه محول عالي القيمة DC / AC. ولذلك، فإن نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية من النوع المنفصل بشكل عام لا يحتاج إلى عاكس إضافي للتيار المستمر / التيار المتردد لتقليل فقد الدائرة. هذا النموذج مناسب لمشروع مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية الجديد.

2) مجهزة بالصابورة الإلكترونية التقليدية لمصباح HID: متصلة بمصدر الطاقة الرئيسي AC220. إن الصابورة الإلكترونية الخاصة بها هي في الأساس محول التردد العالي AC / DC / AC. إذا كان متصلاً بنظام الطاقة الشمسية، يجب إضافة عاكس طاقة صغير DC / AC بين البطارية والصابورة الإلكترونية لمصباح التفريغ عالي الكثافة. هذا النموذج مناسب لإعادة بناء مصابيح الشوارع.

مصباح LED

لا تحتاج مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية إلى عاكس إضافي للتيار المستمر/التيار المتردد لتقليل فقد الدائرة أيضًا، فهي تتيح توفير ما يصل إلى 65% من الطاقة مقارنة بمصابيح الشوارع الشمسية التقليدية.

التطبيق: تستخدم مصابيح LED الشمسية منخفضة الطاقة في المناطق السكنية أو التجارية، مثل 5W / 10W / 15W / 25W / 30W، إلخ. تستخدم مصابيح الشوارع الشمسية عالية الطاقة بشكل عام في المجمعات الصناعية وإضاءة الطرق، مثل 40W / 60W / 80 واط / 100 واط / 120 واط.

الحماية من الصواعق والتأريض

جهد الأمان

يستخدم مصباح الشارع الشمسي عمومًا dcl2v أو DC24V. إنه جهد آمن ولا يقوم بتأريض الحماية الكهربائية

الحماية من الصواعق والتأريض

1) لا يجوز استخدام مصابيح الشوارع والألواح الشمسية كمانعات الصواعق؛

2) استخدم عمود المصباح المعدني كمانع للصواعق وأسفل:

3) عندما يكون قفص التسليح لأساس مصابيح الشارع أقل من -0.50m ومساحة سطح التسليح أكثر من 0.37m2، يمكن استخدامه كجسم تأريض للحماية من الصواعق. وبخلاف ذلك، يجب إضافة قطب التأريض الاصطناعي، بمقاومة تأريض ≥ 10 أوم. إذا لزم الأمر، قم بتوصيل جسم التأريض. طريقة التأريض هي نفس طريقة مصباح الشارع العام

4) أجهزة التلفاز (قمع الجهد العابر) تم ضبط الحماية من الصواعق في وحدة التحكم في مصابيح الشارع

مثال التصميم

سيتم تركيب مصابيح الشوارع الشمسية LED المنفصلة على الرصيف في شنغهاي. يبلغ ارتفاع المصباح 5 أمتار، والجهد الكهربي لإدخال مصباح الشارع 24 فولت، والطاقة 70 وات، والعمل 8.5 ساعة كل يوم، لضمان الأيام الممطرة المستمرة 7 أيام لتوفير الإضاءة.

جرب تصميم مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية من النوع المنفصل.

1 اختيار الخلايا الشمسية

1) متوسط وقت سطوع الشمس السنوي في شنغهاي: تحقق من "الجدول - 1": 3.8 ساعات.

2) استهلاك الكهرباء اليومي لمصابيح الشوارع:

(70/24) * 8.5 = 24.79 (آه)

3) إجمالي تيار الشحن للبطارية:

(24.79*1.05)/(3.8*0.85)=8.06(أ)

1.05 هو معامل الخسارة الشامل لنظام وحدة الخلايا الشمسية، وo. 85 هي كفاءة شحن البطارية.

4) الطاقة الإجمالية للخلايا الشمسية

8.06 * 31.17 = 251.23 (عرض)

اختر قطعتين من الألواح الشمسية Pm=135W بالتوازي. أفضل جهد للعمل هو 34.8 فولت. التشغيل الأمثل الحالي 3.88A. حجم المكون 800*1580*50 مللي متر

2. اختيار البطارية

سعة البطارية: 8.06*(7+1)=64.48(آه)

اختر بطارية الرصاص الحمضية DC24V – 70Ah التي لا تحتاج إلى صيانة.

3. وحدة التحكم

حدد وحدة التحكم الذكية. وفقًا لمتطلبات نظام مصابيح الشوارع في شنغهاي، قم بضبط معلمات وحدة التحكم وحماية خليط مصابيح الشوارع

4. زاوية الخلية الشمسية

تحقق من "الجدول - 1"، وتراجع زاوية الخلايا الشمسية في شنغهاي:

31．17⁰+3⁰=34.17⁰

اتجاه الحزمة الشمسية يتجه جنوبا قليلا إلى الغرب، بزاوية ميل أفقية قدرها 34.17⁰

 ^5.تصميم مقاومة الرياح لعمود المصباح

قدر الإمكان، استخدام مجموعات مصابيح الشوارع الشمسية من المنتجات، من قبل الشركة المصنعة لتوفير مواد دعم مؤهلة مضادة للرياح والرسومات الأساسية، أو من خلال هيكل الموظفين الفنيين المحترفين وفقًا للظروف المناخية المحلية لأعمدة الإنارة والأساس المضاد - تصميم الرياح أو التحقق منها.

مقالات لها صلة:

https://luxmanlight.com/how-to-choose-batteries-for-your-solar-street-light-project/