Richtlinien für die Gestaltung solarbetriebener Straßenbeleuchtung in ländlichen und abgelegenen Gebieten

Inhaltsverzeichnis

Vorwort: Solarstraßenlaternen-Design für ländliche und abgelegene Gebiete

Solarbetriebene Straßenbeleuchtung ist eine wichtige Lösung zur Verbesserung der Energieversorgung in Gebieten ohne Netzanschluss. Ländliche und abgelegene Regionen stehen vor Herausforderungen wie einer Netzabdeckung von weniger als 40%, hohen Stromkosten (herkömmliche Verkabelung kostet über $15.000/km) und Wartungsschwierigkeiten. Solaranlagen mit ihren CO2-freien Emissionen, deutlich reduzierten Betriebskosten (bis zu 95% niedriger als Netzstrom) und den Vorteilen einer modularen Bauweise erweisen sich als ideale netzunabhängige Lösung. Dieser Leitfaden unterstützt Kommunalverwaltungen, Planungsabteilungen, Ingenieure und Gemeindevertreter mit einer geeigneten Referenz für Landstraßen, Verbindungswege und Zufahrtsstraßen und ermöglicht durch integrierte Planung sichere Beleuchtung und Energieautarkie.

Kapitel 1: Allgemeine Bestimmungen und Gestaltungsgrundsätze

1.1 Hauptziele

Sicherheitspriorität: Sorgen Sie für eine nächtliche Grundbeleuchtung (Beleuchtungsstärke ≥ 5 Lux) innerhalb eines begrenzten Energiebudgets.
Energieautarkie: Empfehlen Sie die Verwendung netzunabhängiger Solarsysteme und vermeiden Sie gemischte Stromversorgungsmodelle.
Extreme Energieeffizienz: Es wird empfohlen, dass die Effizienz der Lichtquelle 150 lm/W übersteigt (z. B. LED mit Purui-Chip).
Optimierung der Lebenszykluskosten: Die Anfangsinvestition (CAPEX) und die 20-jährigen Betriebskosten (OPEX) sind 60% niedriger als bei herkömmlichen Systemen.

1.2 Grundlegende Designkonzepte

Beleuchtungs- und Energiekoordinationsdesign: Der Beleuchtungsbedarf bestimmt direkt die Kapazität von Solarmodulen und Batterien (z. B. entspricht eine 60-W-LED einem 80-W-Solarmodul und einer 60-Ah-Batterie).
Standardisierung der Ausrüstung:
- Integrierte Straßenlaternen: Geeignet für Masten von 6 m bis 12 m, mit integrierten Solarmodulen und Batterien (Schutzart IP67).
- Getrennte Straßenlaternen: Geeignet für Masten über 8 m, mit vergrabenen Batterien zur Kühlung und einstellbaren Solarpanelwinkeln.

Kapitel 2: Beleuchtungsgarantien

2.1 Empfohlene Beleuchtungsbereiche

Schnittpunkte: Beleuchtungsstärke ≥ 15 Lux, Gleichmäßigkeit Uo ≥ 0,4.
Zebrastreifen: Wir empfehlen die Verwendung von gelben Lichtquellen (< 2200 K), um ökologische Störungen zu reduzieren.

2.2 Bereiche mit eingeschränkter Beleuchtung

Ökologische Schutzzonen: Es wird empfohlen, weißes Licht zu vermeiden und stattdessen reflektierende Beschilderungen zur passiven Beleuchtung zu verwenden.

Kapitel 3: Optisches und strukturelles Design

3.1 Energiesparbeleuchtungsstandards

Straßentyp	Durchschnittliche Beleuchtungsstärke (Eav)	Gleichmäßigkeit (Uo)	Blendungsindex (TI)
Ländliche Hauptstraßen	10-15 Lux	≥0,4	≤15
Wohnnebenstraßen	5-8 Lux	≥0,3	≤20

Hinweis: Die Standards liegen 30% unter den städtischen Anforderungen, wobei die Leistung der Lichtquelle um 40% reduziert ist.

3.2 Lichtquellen- und Vorrichtungsspezifikationen

Lichtquelle:LED-Farbtemperatur ≤ 3000 K (ökologische Zone ≤ 2200 K), wenn eine sauberere und auffälligere Beleuchtung angestrebt wird, können 5000 K bis 7000 K verwendet werden, wobei Natriumdampf-Hochdrucklampen nicht empfohlen werden.
Spielpaarungen: Vollständig abgeschirmter Typ, ausgestattet mit sekundären optischen Linsen zur Minimierung von Streulicht.

3.3 Strukturelle Entwurfspunkte

Neigungswinkel des Solarmoduls: Breitengrad × 0,9 + 23° (Fall Xining: 36°N → 50° Neigungswinkel).
Windwiderstandsdesign: Halterungen müssen Windgeschwindigkeiten ≥ 32 m/s (Taifunstufe 12) standhalten.
Schattenprävention: Im Umkreis von 10 m um das Solarmodul dürfen keine Bäume oder Gebäude Schatten werfen.

Kapitel 4: Entwurf und intelligentes Management von Solarstromsystemen

4.1 Entwurfsformeln

Solarpanel-Kapazität: P _PV = (E _-Last × 1,2) / (PSH × η) (wobei E_laden = täglicher Stromverbrauch, PSH = Spitzensonnenstunden, η = Systemeffizienz ≈ 0,75).

Batteriekapazität: C _bat = (E _Last × D _Autonomie ) / (V _sys × DoD) (wobei D_Autonomie = Autonomietage, V_System = Systemspannung, DoD = Entladetiefe).

Beispiel: Für 60-W-Lichter in Sichuan an 7 Regentagen → wird eine 72-V-60-Ah-Lithium-Eisenphosphat-Batterie benötigt.

4.2 Standards für die Geräteauswahl

Komponente	Technische Lösung	Vorteile
Batterie	Lithiumeisenphosphat (LiFePO₄)	Zyklenlebensdauer > 4000 Mal, Betrieb bis -20°C
Regler	MPPT vs. PWM	Erhöht die Effizienz der Stromerzeugung um 30%
Solarpanel	Monokristallin (Effizienz >22%)	Bessere Reaktion bei schwachem Licht als polykristallin

4.3 Intelligente Regelungsstrategien

Mehrstufiges Dimmen:

            18:00-22:00 → 100% Helligkeit 22:00-05:00 → 30% Helligkeit 05:00-06:00 → 70% Helligkeit

Mikrowellensensorik: Die Helligkeit erhöht sich sofort auf 100%, wenn sich Menschen oder Fahrzeuge nähern, wodurch der Energieverbrauch um 40% reduziert wird.

Kapitel 5: Umweltschutz

5.1 Umweltvorteile

Kohlenstoffreduzierung: Jede Lampe reduziert den Kohlenstoffausstoß um 480 kg pro Jahr (im Vergleich zu Dieselgeneratoren).
Kontrolle der Lichtverschmutzung: Vollständig abgeschirmte Leuchten in Verbindung mit bernsteinfarbenen Lichtquellen reduzieren die Anziehungskraft von Insekten um 70%.

Kapitel 6: Installation und Wartung

6.1 Konstruktionsspezifikationen

Installation von Solarmodulen: Orientierungsfehler ≤ 5°, Neigungswinkelfehler ≤ 2°.
Vergrabene Batterie: Empfohlen wird eine Betonkammer in 1 m Tiefe mit einer Temperaturregelung von ±10 °C.

6.2 Betriebs- und Wartungshinweise

Zeitraum	Aufgabe	Standard
Monatlich	Reinigung von Solarmodulen	Lichtdurchlässigkeitsverlust ≤ 5%
Jährlich	Batteriezustandsprüfung	Gesundheitszustand (SOH) ≥ 80%
Alle 5 Jahre	Batteriewechsel	Ersetzen, wenn die Kapazität auf 70% sinkt

Hinweis: Staubansammlungen können zu einer Verringerung der Stromerzeugungseffizienz um 15–30 TP3 T führen, wobei Trockenreinigungsroboter eine Reinigungseffizienz von > 98 TP3 T erreichen.

Dieser Leitfaden integriert internationale Normen (BS EN 13201, IES RP-8) mit lokalisierten Fallstudien und bietet Energie-Beleuchtung-Ökologie kollaboratives Design für nachhaltige Beleuchtungslösungen in abgelegenen Gebieten. Detaillierte technische Parameter finden Sie in den geltenden Normen und Lösungsbibliotheken der Hersteller.