Lampu jalan tenaga surya tipe split terdiri dari panel surya (termasuk braket), kepala lampu, kotak kontrol (yang dilengkapi pengontrol, baterai, dll.), serta tiang lampu, pondasi, dan sebagainya. Lampu jalan tenaga surya tipe split umumnya memiliki sistem catu daya mandiri dan tidak terhubung ke jaringan listrik umum. Ada dua jenis lampu jalan tenaga surya sistem: 12 V dan 24 V.
Pemilihan sel surya
1. Jenis:
Sel surya mengubah energi matahari menjadi listrik. Ada tiga jenis sel surya yang lebih praktis: silikon monokristalin, silikon polikristalin, dan silikon amorf.
1) Parameter kinerja sel surya silikon monokristalin relatif stabil. Sel surya ini cocok digunakan di wilayah selatan yang memiliki lebih banyak hari hujan dan sinar matahari yang lebih sedikit;
2) Proses produksi sel surya silikon polikristalin relatif sederhana, dan harganya lebih murah daripada sel surya silikon monokristalin. Sel surya ini cocok digunakan di wilayah Timur dan Barat yang memiliki sinar matahari yang cukup dan intensitas sinar matahari yang baik;
3) Sel surya silikon amorf tidak terlalu bergantung pada kondisi sinar matahari dan cocok untuk area luar ruangan yang sinar mataharinya kurang.
2. Tegangan kerja
Tegangan kerja sel surya sekitar 1,5 kali tegangan baterai, sehingga dapat menjamin proses pengisian daya baterai berjalan normal. Diperlukan tegangan 8–9 V untuk mengisi daya baterai 6 V.
Untuk sel surya, diperlukan sel surya dengan tegangan 15–18 V untuk mengisi daya baterai 12 V. Diperlukan sel surya dengan tegangan 33–36 V untuk mengisi daya baterai 24 V.
3. Daya keluaran WP
Daya keluaran per satuan luas sel surya sekitar 127 wp/m².
Sel surya umumnya terdiri dari beberapa sel surya yang disusun secara seri, dan kapasitasnya bergantung pada total konsumsi sumber penerangan dan komponen transmisi.
Daya dan radiasi matahari di lokasi. Daya keluaran sel surya harus lebih dari 3–5 kali daya sumber cahaya: saat cahaya melimpah dan lampu menyala
Luas area yang terkena sinar matahari sebentar itu lebih dari (3-4) kali lipat, dan sebaliknya.
4 Rata-rata jam puncak sinar matahari (H)
Daya keluaran (WP) sel surya merupakan standar 10L yang ditetapkan oleh Komisi Eropa berdasarkan kondisi sinar matahari standar, dengan intensitas radiasi sebesar 1000 W/m², kualitas atmosfer AM1.5, dan suhu sel 25 °C. Daya keluaran sel surya yang sama akan berbeda-beda tergantung waktu dan tempat. Kondisi standar yang dimaksud mendekati kondisi sinar matahari sekitar tengah hari pada hari yang cerah.
Tabel 1: Kondisi sinar matahari di berbagai wilayah di Tiongkok
| Pembagian wilayah | Daerah-daerah kaya | Daerah-daerah yang relatif makmur | Area yang tersedia |
Daerah miskin |
|
Total radiasi tahunan (KJ/cm)2.(Tahun) |
≥580 | 500–580 | 420–500 | ≤420 |
|
Wilayah |
Mongolia Dalam bagian barat, Gansu bagian barat, Xinjiang bagian selatan, Dataran Tinggi Qinghai-Tibet | Xinjiang Utara, Tiongkok Timur Laut, Mongolia Dalam Timur, Tiongkok Utara, Shanxi Utara, Ningxia, Gansu, Dataran Tinggi Qinghai-Tibet Timur, Hainan, Taiwan | Ujung timur laut, Hulun, Mongolia Dalam, hilir Sungai Yangtze, Fujian, Guangdong, Guangxi, Guizhou, Yunnan, Henan, Shaanxi |
Beberapa wilayah di Chongqing, Sichuan, Guizhou, Guangxi, dan Jiangxi |
| Hari-hari yang terus-menerus diguyur hujan | 2 | 3 | 7 |
5 |
| Fitur | Jumlah jam sinar matahari per tahun ≥3000 jam
Persentase ≥0,75 |
Total jam sinar matahari per tahun 2.400–3.000 jam
Persentase 0,6 ～ 0,7 |
Total jam sinar matahari per tahun 1.600 ～2.400 jam
Persentase 0,6～ 0,4 |
Jumlah sinar matahari per tahun ≤ 1.600 jam Persentase ≤0,4 |
5. Pemilihan dan pemasangan komponen lampu tenaga surya.
Secara umum, tiang lampu jalan tenaga surya tipe Split memiliki tinggi lebih dari 5 m, dengan pusat gravitasi yang tinggi. Sebagian besar panel surya berjenis gantung; untuk meningkatkan ketahanan terhadap angin pada seluruh rangkaian peralatan tersebut, biasanya
Pilih daya komponen yang dibutuhkan berdasarkan susunan beberapa panel surya.
Tabel 3: Rata-rata waktu penyinaran matahari per tahun dan sudut pemasangan optimal di kota-kota besar di Tiongkok
| Kota | Lintang | Kemiringan optimal（0） | Rata-rata durasi sinar matahari per tahun (jam) | Kota | Lintang | Kemiringan optimal（0） | Rata-rata durasi sinar matahari per tahun (jam) |
| Harbin | 45.68 | +3 | 4.4 | Hangzhou | 30.23 | +3 | 3.42 |
| Changchun | 43.90 | +1 | 4.8 | Nanchang | 28.67 | +2 | 3.81 |
| Shenyang | 41.77 | +1 | 4.6 | Fuzhou | 26.08 | +4 | 3.46 |
| Beijing | 39.8 | +4 | 5 | Ji’nan | 36.68 | +6 | 4.44 |
| Tianjin | 39.10 | +5 | 4.65 | Zhengzhou | 34.72 | +7 | 4.04 |
| Hohhot | 40.78 | +3 | 5.6 | Wuhan | 30.63 | +7 | 3.80 |
| TaiYuan | 37.78 | +5 | 4.8 | Changsha | 28.20 | +6 | 3.22 |
| Urumqi | 43.78 | +12 | 4.6 | Guangzhou | 23.13 | -7 | 3.52 |
| Xi Ning | 36.75 | +1 | 5.5 | Haikou | 20.03 | +12 | 3.75 |
| Lan Zhou | 36.05 | +8 | 4.4 | Nanning | 22.82 | +5 | 3.54 |
| Yinchuan | 38.48 | +2 | 5.5 | Chengdu | 30.67 | +2 | 2.87 |
| Xi'an | 34.30 | +14 | 3.6 | Guiyang | 26.58 | +8 | 2.84 |
| Shang Hai | 31.17 | +3 | 3.8 | Kunming | 25.02 | -8 | 4.26 |
| Nanjing | 32.00 | +5 | 3.94 | Lhasa | 29.70 | -8 | 6.7 |
Pemilihan baterai
Baterai menyimpan daya yang dihasilkan oleh panel surya saat terkena sinar matahari, lalu melepaskannya saat diperlukan penerangan pada malam hari.
Sistem lampu jalan tenaga surya tipe Split yang dilengkapi baterai menjadi topik utama pembahasan
Pemilihan jenis
1) Baterai timbal-asam (CS): cocok untuk pengosongan arus tinggi pada suhu rendah, memiliki energi spesifik rendah, dan banyak digunakan pada lampu jalan tenaga surya tipe Split saat ini. Baterai ini bersifat tertutup dan bebas perawatan, serta harganya terjangkau. Perlu diperhatikan untuk mencegah polusi timbal-asam, sehingga penggunaannya sebaiknya dihentikan secara bertahap.
2) Baterai nikel-kadmium (Ni-Cd): laju pengosongan tinggi, kinerja yang baik pada suhu rendah, masa pakai siklus yang panjang, dan ukuran sistem yang kecil. Perhatikan untuk mencegah polusi kadmium.
3) Baterai Ni-H: laju pengosongan tinggi, kinerja yang baik pada suhu rendah, harga terjangkau, bebas polusi, serta ramah lingkungan. Sistem yang ringkas.
4) Baterai litium: berukuran kecil, memiliki kinerja suhu yang baik, tidak menimbulkan polusi, dan masa pakai yang lama.
Saat ini, penggunaan aki timbal-asam bebas perawatan, aki timbal-asam biasa, dan aki nikel-kadmium alkali semakin berkurang karena pertimbangan perlindungan lingkungan dan masalah ukuran. Orang-orang cenderung lebih memilih aki litium dengan desain yang lebih ringkas, terutama aki litium besi fosfat yang stabil dan tahan lama.
Pemilihan kapasitas
Kapasitas baterai terlalu kecil untuk memenuhi kebutuhan penerangan pada malam hari; jika kapasitasnya terlalu besar, baterai akan terus-menerus mengalami kehilangan daya, yang berdampak pada masa pakai baterai,
Hal ini juga menyebabkan pemborosan. Rasio kapasitas baterai (Ah) terhadap kapasitas beban (Ah) harus lebih dari 3–6 kali lipat: di daerah dengan jumlah hari hujan berturut-turut yang lebih sedikit, rasio tersebut harus lebih dari 3–4 kali lipat
Jumlahnya 5-6 kali lipat lebih banyak daripada pada hari-hari hujan.
Sambungan baterai
Saat menghubungkan secara paralel, efek ketidakseimbangan pada setiap sel harus diperhitungkan. Jumlah kelompok paralel tidak boleh melebihi
Perhatikan fitur anti-pencurian pada baterai.
Pengendali
Pengoperasian lampu jalan tenaga surya dikendalikan oleh pengontrol. Sebagian besar pengontrol menerapkan sistem kendali cerdas. Pengontrol harus memiliki fungsi-fungsi berikut:
1. Pengendalian lampu jalan
Tersedia fitur pengaturan pencahayaan, pengaturan waktu, pengaturan suhu, dan fungsi lainnya. Dilengkapi dengan fungsi peredupan (atau lampu tengah malam)
2. Pengelolaan baterai
Batasi kondisi pengisian dan pengosongan daya baterai untuk memperpanjang masa pakainya:
1) Kontrol anti pengisian balik:
2) Kontrol anti-pengisian berlebih:
3) Pengendalian anti-pengosongan berlebihan;
4) Kompensasi suhu.
Perlindungan otomatis
Perlindungan terhadap sambungan terbalik sel surya, perlindungan terhadap sambungan terbalik baterai, perlindungan terhadap sirkuit terbuka baterai, perlindungan terhadap pengisian balik pada malam hari, perlindungan terhadap korsleting output, dan sebagainya.
Tampilan lampu indikator
Menampilkan status operasional komponen utama lampu jalan tenaga surya: baterai, sel surya, lampu LED, dan sebagainya.
Tegangan pengatur
Tegangan pengatur = tegangan baterai.
Desain sudut kemiringan sel surya
Sudut kemiringan sel surya mengacu pada sudut antara bidang panel surya dengan permukaan tanah yang horizontal.
Sudut kemiringan modul sel surya (yang mengacu pada sudut antara bidang sel surya dan bidang tanah) telah menjadi bahan pembahasan di banyak kalangan teknis. Sudut kemiringan disesuaikan dengan lokasi.
Tentukan (lintang, dll.); bagian depan panel surya menghadap matahari (atau ke arah Selatan sedikit ke Barat), dan sudut kemiringannya sesuai dengan lintang setempat. Jika kondisi memungkinkan·
Sudut kemiringan panel surya dapat disesuaikan sesuai musim.
Lihat “Tabel 3” untuk mengetahui sudut pemasangan sel surya di kota-kota besar di Tiongkok.
Desain lampu jalan tenaga surya yang tahan angin
Desain modul sel surya yang tahan angin
Berdasarkan kekuatan angin maksimum, perancangan ketahanan angin pada lampu jalan Olar dilakukan sebagai berikut:
Tabel 4: Hubungan antara kekuatan angin dan kecepatan angin
| Nama | Kecepatan angin maksimum (m/s) | Kekuatan angin (tingkat) | Nama | Kecepatan angin maksimum (m/s) | Kekuatan angin (tingkat) |
| Depresi tropis (TD) | 10,8 ～17,1 | 6–7 (Bagian bawah tengah) | Topan (TY) | 32,7 ～ 41,4 | 12–13 |
| badai tropis (TS) | 2 ～24,4 | 8–9 | topan dahsyat (STY) | 41,5 ～ 50,9 | 14–15 |
| Badai tropis kuat (STS) | 24,5 ～ 32,6 | 10–11 | Topan super (Super TY) | ＞51,0 | ≥16 |
Catatan: dari “GB / T 19201-2006”
Di bagian selatan Tiongkok, terjadi lebih banyak topan. Tiang lampu jalan tenaga surya harus mampu menahan setidaknya topan berkekuatan tingkat 12, sedangkan sebagian besar wilayah di bagian utara harus mampu menahan angin kencang berkekuatan tingkat 10.
Desain ketahanan terhadap angin pada tiang lampu jalan
1) Modul surya: produsen harus memastikan bahwa modul tersebut mampu menahan kecepatan angin setempat tanpa mengalami kerusakan, dengan penekanan pada sambungan antara braket modul baterai dan tiang lampu.
2) Tiang penerangan dan pondasinya; perancangan ketahanan terhadap angin pada tiang lampu jalan dan pondasinya, serta ketinggian, luas, sudut kemiringan, struktur tiang, kecepatan angin maksimum setempat, dan sebagainya dari papan baterai
Dalam hal ini, perhitungan dan perancangan harus dilakukan oleh produsen tiang lampu atau ahli struktur untuk memastikan stabilitas tiang lampu jalan tenaga surya tipe Split pada kecepatan angin maksimum.
Sumber cahaya utama dan penerapan penerangan tenaga surya
Ada dua jenis sumber cahaya dan sistem energi surya:
Lampu HID
1) Ballast elektronik lampu HID bertenaga surya (atau pemicu; istilah yang sama digunakan di bawah ini). Sebenarnya, ini adalah konverter DC/AC berdaya tinggi. Oleh karena itu, sistem penerangan jalan tenaga surya tipe Split umumnya tidak memerlukan inverter DC/AC tambahan untuk mengurangi kerugian sirkuit. Model ini cocok untuk proyek lampu jalan tenaga surya baru.
2) Dilengkapi dengan ballast elektronik lampu HID tradisional: terhubung ke sumber daya listrik AC 220. Ballast elektroniknya pada dasarnya merupakan konverter frekuensi tinggi AC/DC/AC. Jika dihubungkan dengan sistem tenaga surya, inverter DC/AC berdaya kecil harus ditambahkan di antara baterai dan ballast elektronik lampu HID. Konfigurasi ini cocok untuk proyek renovasi lampu jalan.
Lampu LED
Lampu jalan tenaga surya tidak memerlukan inverter DC/AC tambahan untuk mengurangi kerugian arus listrik; lampu ini memungkinkan penghematan energi hingga 65% dibandingkan dengan lampu jalan tenaga surya konvensional.
Aplikasi: Lampu LED tenaga surya berdaya rendah digunakan di kawasan perumahan atau komersial, seperti 5W / 10W / 15W / 25W / 30W, dan sebagainya. Lampu jalan tenaga surya berdaya tinggi umumnya digunakan di kawasan industri dan penerangan jalan, seperti 40W / 60W / 80W / 100W / 120W.
Perlindungan terhadap sambaran petir dan pembumian
Tegangan aman
Lampu jalan tenaga surya umumnya menggunakan tegangan DC 12 V atau DC 24 V. Tegangan ini aman dan tidak memerlukan pengardean sebagai perlindungan listrik.
Perlindungan terhadap sambaran petir dan pembumian
1) Lampu jalan dan panel surya tidak boleh digunakan sebagai penangkal petir;
2) Gunakan tiang lampu logam sebagai penangkal petir dan kabel penurun:
3) Apabila sangkar tulangan pondasi tiang lampu jalan berada di bawah -0,50 m dan luas permukaan tulangan lebih dari 0,37 m², sangkar tulangan tersebut dapat digunakan sebagai badan pembumian sistem pelindung petir. Jika tidak, harus ditambahkan elektroda pembumian buatan dengan resistansi pembumian ≤ 10 Ω. Jika diperlukan, hubungkan badan pembumian tersebut. Metode pembumiannya sama dengan yang digunakan pada tiang lampu jalan pada umumnya.
4) Perlindungan petir untuk TV (penekan tegangan transien) telah diatur dalam pengontrol lampu jalan
Contoh desain
Lampu jalan tenaga surya LED tipe split akan dipasang di trotoar di Shanghai. Tinggi lampu tersebut adalah 5 meter, tegangan masukan lampu jalan adalah 24 V, daya 70 W, dan waktu pengoperasiannya 8,5 jam setiap hari, guna memastikan penerangan tetap tersedia selama 7 hari berturut-turut saat hujan.
Cobalah desain lampu jalan tenaga surya tipe Split.
1. Pemilihan sel surya
1) Lama penyinaran matahari tahunan rata-rata di Shanghai: lihat “Tabel 1”: 3,8 jam.
2) konsumsi listrik harian lampu jalan:
(70/24) × 8,5 = 24,79 (Ah)
3) arus pengisian total baterai:
(24,79 × 1,05)/(3,8 × 0,85) = 8,06 (A)
1,05 adalah koefisien kerugian total sistem modul sel surya, sedangkan 0,85 adalah efisiensi pengisian baterai.
4) daya total sel surya
8,06 × 31,17 = 251,23 (W)
Pilih 2 buah panel surya Pm=135W yang dipasang secara paralel. Tegangan kerja terbaik adalah 34,8 V. Arus operasi optimal 3,88 A. Ukuran komponennya adalah 800 × 1580 × 50 mm
2. Pemilihan baterai
Kapasitas baterai: 8,06 × (7 + 1) = 64,48 (Ah)
Pilihlah aki timbal-asam DC 24 V – 70 Ah yang bebas perawatan.
3. Pengendali
Pilih pengontrol cerdas. Sesuai dengan persyaratan sistem lampu jalan Shanghai, sesuaikan parameter pengontrol dan lindungi baterai lampu jalan
4. Sudut sel surya
Lihat “Tabel — 1”, sudut kemiringan sel surya di Shanghai:
31,170+30=34.170
Arah panel surya mengarah ke selatan, sedikit ke barat, dengan sudut kemiringan terhadap cakrawala sebesar 34,170
5.Desain ketahanan terhadap angin pada tiang lampu
Sebisa mungkin, dalam penggunaan rangkaian produk lampu jalan tenaga surya, produsen harus menyediakan bahan tiang lampu anti-angin yang memenuhi syarat serta gambar dasar, atau tenaga teknis profesional harus merancang atau memverifikasi tiang lampu dan pondasi anti-angin sesuai dengan kondisi iklim setempat.
Artikel terkait:
https://luxmanlight.com/how-to-choose-batteries-for-your-solar-street-light-project/
