Lignes directrices pour la conception de l'éclairage routier à énergie solaire dans les zones rurales et isolées

Table des matières

Avant-propos : Conception de lampadaires solaires pour zones rurales et isolées

L'éclairage routier à énergie solaire est un solution importante Pour améliorer l'accès à l'énergie dans les zones défavorisées par le réseau électrique. Les régions rurales et isolées sont confrontées à des défis tels qu'une couverture électrique inférieure à 40%, des coûts d'électricité élevés (le câblage traditionnel coûtant plus de $/km) et des difficultés de maintenance. Les systèmes solaires, avec leurs émissions de carbone nulles, leurs coûts d'exploitation considérablement réduits (jusqu'à 95% de moins que l'électricité du réseau) et leurs avantages de déploiement modulaire, apparaissent comme une option hors réseau idéale. Ce guide vise à aider les collectivités locales, les services d'urbanisme, les ingénieurs et les représentants des communautés en fournissant une référence adaptée aux routes rurales, aux chemins de raccordement et aux voies d'accès, pour atteindre un éclairage sûr et une autonomie énergétique grâce à une conception intégrée.

Chapitre 1 : Dispositions générales et principes de conception

1.1 Objectifs clés

Priorité à la sécurité : Assurer un éclairage nocturne de base (éclairement ≥ 5 lux) dans le cadre d'un budget énergétique limité.
Autosuffisance énergétique : Il est recommandé d’utiliser des systèmes solaires hors réseau, en évitant les modèles d’alimentation électrique mixtes.
Efficacité énergétique extrême : Il est suggéré que l'efficacité de la source lumineuse dépasse 150 lm/W (par exemple, LED avec puce Purui).
Optimisation des coûts du cycle de vie : L'investissement initial (CAPEX) et les coûts d'exploitation sur 20 ans (OPEX) sont inférieurs de 60% à ceux des systèmes traditionnels.

1.2 Concepts de conception fondamentaux

Conception de la coordination éclairage-énergie : La demande d'éclairage détermine directement la capacité des panneaux solaires et des batteries (par exemple, une LED de 60 W correspond à un panneau solaire de 80 W et à une batterie de 60 Ah).
Normalisation des équipements :
- Lampadaires intégrés : Convient aux poteaux de 6 m à 12 m, intégrant des panneaux solaires et des batteries (indice de protection IP67).
- Lampadaires séparés : Convient aux poteaux de plus de 8 m, avec batteries enterrées pour le refroidissement et angles de panneaux solaires réglables.

Chapitre 2 : Mandats d'éclairage

2.1 Zones d'éclairage recommandées

Intersections : Éclairement ≥ 15 lux, uniformité Uo ≥ 0,4.
Passages piétons : il est recommandé d'utiliser des sources lumineuses de couleur ambre (< 2200K) pour réduire les perturbations écologiques.

2.2 Zones d'éclairage restreint

Zones de protection écologique : il est recommandé d'éviter la lumière blanche et d'utiliser plutôt une signalisation réfléchissante pour l'éclairage passif.

Chapitre 3 : Conception optique et structurelle

3.1 Normes d'éclairage à faible consommation d'énergie

Type de route	Éclairement moyen (Eav)	Uniformité (Uo)	Indice d'éblouissement (TI)
Routes principales rurales	10-15 lux	≥0,4	≤15
Routes secondaires résidentielles	5 à 8 lux	≥0,3	≤20

Remarque : les normes sont inférieures de 30% aux exigences urbaines, avec une réduction de 40% de la puissance de la source lumineuse.

3.2 Spécifications de la source lumineuse et du luminaire

Source de lumière :Température de couleur LED ≤ 3000 K (zone écologique ≤ 2200 K), si la recherche d'un éclairage plus propre et plus visible peut être utilisée à 5000 K ~ 7000 K, les lampes au sodium haute pression n'étant pas recommandées.
Calendrier : Type à coupure complète, équipé de lentilles optiques secondaires pour minimiser la lumière parasite.

3.3 Points de conception structurelle

Angle d'inclinaison du panneau solaire : Latitude × 0,9 + 23° (cas Xining : 36°N → angle d'inclinaison 50°).
Conception de résistance au vent : Les supports doivent résister à des vitesses de vent ≥ 32 m/s (niveau typhon 12).
Prévention des ombres : Aucun arbre ni bâtiment ne projette d’ombre à moins de 10 m du panneau solaire.

Chapitre 4 : Conception et gestion intelligente des systèmes d'énergie solaire

4.1 Formules de conception

Capacité du panneau solaire : P _PV = (E _charge × 1,2) / (PSH × η) (où E_charger = consommation électrique quotidienne, PSH = heures d'ensoleillement maximales, η = efficacité du système ≈ 0,75).

Capacité de la batterie : C _bat = (E _charge × D _autonomie ) / (V _sys × DoD) (où D_autonomie = jours d'autonomie, V_système = tension du système, DoD = profondeur de décharge).

Exemple : Pour des lumières de 60 W au Sichuan pendant 7 jours de pluie → nécessite une batterie lithium fer phosphate 72 V 60 Ah.

4.2 Normes de sélection des équipements

Composant	Solution technique	Avantages
Batterie	Phosphate de fer et de lithium (LiFePO₄)	Durée de vie cyclée > 4000 fois, opérationnel jusqu'à -20°C
Manette	MPPT contre PWM	Augmente l'efficacité de la production d'énergie de 30%
Panneau solaire	Monocristallin (efficacité > 22%)	Meilleure réponse en basse lumière que le polycristallin

4.3 Stratégies de contrôle intelligentes

Gradation à plusieurs niveaux :

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

Détection par micro-ondes : La luminosité augmente instantanément jusqu'à 100% lorsque des humains ou des véhicules s'approchent, réduisant ainsi la consommation d'énergie de 40%.

Chapitre 5 : Protection de l'environnement

5.1 Avantages environnementaux

Réduction des émissions de carbone : Chaque lampe réduit les émissions de carbone de 480 kg par an (par rapport aux générateurs diesel).
Contrôle de la pollution lumineuse : Les luminaires à coupure totale couplés à des sources de lumière ambre réduisent les taux d'attraction des insectes de 70%.

Chapitre 6 : Installation et maintenance

6.1 Spécifications de construction

Installation de panneaux solaires : Erreur d'orientation ≤ 5°, erreur d'angle d'inclinaison ≤ 2°.
Batterie enterrée : Il est recommandé de le placer dans une chambre en béton à 1 m sous terre, avec un contrôle de température de ±10°C.

6.2 Suggestions d'utilisation et d'entretien

Période	Tâche	Standard
Mensuel	Nettoyage des panneaux solaires	Perte de transmission lumineuse ≤ 5%
Annuellement	Vérification de l'état de la batterie	État de santé (SOH) ≥ 80%
Tous les 5 ans	Remplacement de la batterie	Remplacer lorsque la capacité tombe à 70%

Remarque : l’accumulation de poussière peut entraîner une diminution de 15 à 30% de l’efficacité de la production d’énergie, les robots de nettoyage à sec atteignant une efficacité de nettoyage > 98%.

Ce guide intègre les normes internationales (BS EN 13201, IES RP-8) avec des études de cas localisées, offrant conception collaborative énergie-éclairage-écologie Pour des solutions d'éclairage durables en zones reculées. Pour des paramètres techniques détaillés, veuillez consulter les normes applicables et les bibliothèques de solutions des fabricants.