Formules clés pour la conception de lampadaires solaires

Cet article résume les formules essentielles couramment utilisées dans la conception de lampadaires solaires, en intégrant les normes nationales et les études de cas pratiques tirées de divers articles :

1. Calcul de l'éclairement moyen de la route

Formule:
Moyenne = (N × Φ × U × K) / Un

• Description des paramètres :
  • N : Nombre de luminaires
  • Φ : Flux lumineux total par lampe (lm)
  • U : Facteur d'utilisation (0,4-0,6)
  • K : Facteur de maintenance (0,7-0,8)
  • A : Superficie de la route (m2) = Largeur de la route × Espacement des lampes

Exemple:
Route de 6 m de large, espacement des lampes de 30 m, utilisant une LED de 10 000 lm, éclairage unilatéral :
Moyenne ≈ (1 × 10 000 × 0,5 × 0,75) / (6 × 30) ≈ 20,8 lx

2. Calcul de la puissance des panneaux solaires

Formule:
PPV = Qjour / (Hpeak × ηsys)

• Description des paramètres :
  • Qday = PLED × Twork (Consommation énergétique quotidienne, Wh)
  • Hpeak : moyenne annuelle locale du pic d'ensoleillement (vérifiez les données météorologiques, par exemple, Pékin 4,5 h)
  • ηsys : Efficacité du système (0,6-0,75, y compris les pertes de ligne, les pertes du contrôleur)

Exemple:
Puissance de charge 80 W, fonctionnement quotidien 10 h, Shanghai Hpeak=3,8 h :
Ppv ≈ (80 × 10) / (3,8 × 0,65) ≈ 324 W

3. Calcul de la capacité de la batterie

Formule:
C = (Qday × D) / (DOD × ηbat × Vsys)

• Description des paramètres :
  • D : Nombre de jours nuageux consécutifs (généralement 3 à 5 jours)
  • DOD : Profondeur de décharge (0,5 pour les batteries plomb-acide, 0,8 pour les batteries lithium)
  • ηbat : Efficacité de charge/décharge (0,85-0,95)
  • Vsys : Tension du système (12V/24V)

Exemple:
Consommation journalière 800Wh, système 24V, autonomie 3 jours, batterie lithium :
C ≈ (800 × 3) / (0,8 × 0,9 × 24) ≈ 138,9 Ah → Choisissez une batterie de 150 Ah

4. Angle d'installation du panneau solaire

Formule:
θ = φ + (5° à 15°)

• Description des paramètres :
  • φ : Latitude géographique locale
  • Optimisation hivernale : latitude +10°~15°, optimisation estivale : latitude -5°

Exemple:
Latitude de Nanjing 32°, angle d'inclinaison du support fixe réglé à 37° (32°+5°) pour améliorer la production d'électricité en hiver.

5. Pression du vent sur les panneaux solaires

Formule:
F = 0,61 × v2 × A

• Description des paramètres :
  • v : Vitesse maximale du vent (m/s)
  • A : Surface exposée au vent du panneau photovoltaïque (m2)

Exemple:
Surface du panneau 2 m2, vitesse du vent de conception 30 m/s :
F = 0,61 × (30)2 × 2 = 1098 N
Il faut vérifier la résistance au vent du lampadaire et des fondations.

6. Correction de la tension de fonctionnement des composants (effet de la température)

Formule:
Vmp = Vmp(STC) × [1 + α × (T – 25)]

• Description des paramètres :
  • α : Coefficient de température (environ -0,35%/°C pour le silicium monocristallin)
  • T : Température de fonctionnement réelle (°C)

Exemple:
Tension nominale des composants 18V, température de fonctionnement 60° :
Vmp ≈ 18 × [1 – 0,0035 × (60-25)] ≈ 15,3 V

7. Compensation de la chute de tension due à la température

Formule:
ΔV = Série N × α × ΔT × Vmp(STC)

Exemple:
3 composants connectés en série, chacun Vmp=30V, différence de température 35° :
ΔV ≈ 3 × (-0,0035) × 35 × 30 ≈ -11 V
Nécessité d'ajuster la plage de tension MPPT.

8. Conception d'optimisation de la capacité des panneaux solaires

Formule empirique :
PPV(option) = 1,2 × PvP

• Tenir compte de l'ombrage, de la perte de poussière (réduction d'efficacité de 10-20%)
• Lors de la mise en parallèle de plusieurs composants, augmentez les diodes de dérivation pour réduire les effets de point chaud.

9. Tableau de comparaison des paramètres de conception typiques

Note: La conception réelle doit être combinée avec des simulations PVsyst et des simulations d'éclairage DIALux, et validée par des tests sur le terrain.