Prefazione: Progettazione di lampioni solari per aree rurali e isolate
Capitolo 1: Disposizioni generali e principi di progettazione
1.1 Obiettivi chiave
- Priorità di sicurezza: Garantire un'illuminazione notturna di base (illuminamento ≥ 5 lux) entro un budget energetico limitato.
- Autosufficienza energetica: Si consiglia l'uso di sistemi solari fuori dalla rete, evitando modelli di alimentazione misti.
- Efficienza energetica estrema: Si consiglia un'efficienza della sorgente luminosa superiore a 150 lm/W (ad esempio, LED con chip Purui).
- Ottimizzazione dei costi del ciclo di vita: L'investimento iniziale (CAPEX) e i costi operativi ventennali (OPEX) sono inferiori di 60% rispetto ai sistemi tradizionali.
1.2 Concetti fondamentali di progettazione
- Progettazione del coordinamento illuminazione-energia: La domanda di illuminazione determina direttamente la capacità dei pannelli solari e delle batterie (ad esempio, un LED da 60 W è compatibile con un pannello solare da 80 W e una batteria da 60 Ah).
- Standardizzazione delle apparecchiature:
- Illuminazione stradale integrata: Adatto per pali da 6 m a 12 m, con pannelli solari e batterie integrati (grado di protezione IP67).
- Lampioni separati: Adatto a pali di oltre 8 m, con batterie interrate per il raffreddamento e angolazioni regolabili dei pannelli solari.
Capitolo 2: Mandati di illuminazione
2.1 Aree di illuminazione consigliate
- Intersezioni: Illuminamento ≥ 15 lux, uniformità Uo ≥ 0,4.
- Attraversamenti pedonali: si consiglia di utilizzare sorgenti luminose color ambra (< 2200K) per ridurre il disturbo ecologico.
2.2 Aree di illuminazione limitata
- Zone di protezione ecologica: si consiglia di evitare la luce bianca e di utilizzare invece segnaletica riflettente per l'illuminazione passiva.
Capitolo 3: Progettazione ottica e strutturale
3.1 Standard di illuminazione a basso consumo energetico
| Tipo di strada | Illuminamento medio (Eav) | Uniformità (Uo) | Indice di abbagliamento (TI) |
|---|---|---|---|
| Strade principali rurali | 10-15 lux | ≥0,4 | ≤15 |
| Strade laterali residenziali | 5-8 lux | ≥0,3 | ≤20 |
Nota: gli standard sono inferiori di 30% rispetto ai requisiti urbani, con una riduzione di 40% nella potenza della sorgente luminosa.
3.2 Specifiche della sorgente luminosa e dell'apparecchio di illuminazione
- Sorgente luminosa:Temperatura di colore dei LED ≤3000K (zona ecologica ≤2200K), se si desidera un'illuminazione più pulita e più evidente è possibile utilizzare una temperatura di colore compresa tra 5000k e 7000k, mentre le lampade al sodio ad alta pressione non sono raccomandate.
- Calendario: Tipo full cutoff, dotato di lenti ottiche secondarie per ridurre al minimo la dispersione luminosa.
3.3 Punti di progettazione strutturale
- Angolo di inclinazione del pannello solare: Latitudine × 0,9 + 23° (caso Xining: 36°N → angolo di inclinazione di 50°).
- Progettazione della resistenza al vento: Le staffe devono resistere a velocità del vento ≥ 32 m/s (livello tifone 12).
- Prevenzione delle ombre: Nessun albero o edificio deve proiettare ombre entro 10 metri dal pannello solare.
Capitolo 4: Progettazione e gestione intelligente degli impianti solari
4.1 Formule di progettazione
Capacità del pannello solare: P PV = ( carico E × 1,2) / (PSH × η) (dove Ecarico = consumo energetico giornaliero, PSH = ore di punta di sole, η = efficienza del sistema ≈ 0,75).
Capacità della batteria: C bat = (E carico × D autonomia ) / (V sys × DoD) (dove Dautonomia = giorni di autonomia, Vsistema = tensione di sistema, DoD = profondità di scarica).
Esempio: per luci da 60 W nel Sichuan durante 7 giorni di pioggia → è necessaria una batteria al litio ferro fosfato da 72 V 60 Ah.
4.2 Standard di selezione delle apparecchiature
| Componente | Soluzione tecnica | Vantaggi |
|---|---|---|
| Batteria | Litio ferro fosfato (LiFePO₄) | Durata del ciclo > 4000 volte, operativo fino a -20°C |
| Controllore | MPPT contro PWM | Aumenta l'efficienza della generazione di energia di 30% |
| Pannello solare | Monocristallino (efficienza >22%) | Migliore risposta in condizioni di scarsa illuminazione rispetto al policristallino |
4.3 Strategie di controllo intelligenti
Oscuramento multi-step:
18:00-22:00 → Luminosità 100% 22:00-05:00 → Luminosità 30% 05:00-06:00 → Luminosità 70%
Rilevamento a microonde: La luminosità aumenta istantaneamente a 100% quando si avvicinano persone o veicoli, riducendo il consumo energetico di 40%.
Capitolo 5: Protezione ambientale
5.1 Benefici ambientali
- Riduzione del carbonio: Ogni lampada riduce le emissioni di carbonio di 480 kg all'anno (rispetto ai generatori diesel).
- Controllo dell'inquinamento luminoso: Gli apparecchi a taglio completo abbinati a sorgenti luminose color ambra riducono i tassi di attrazione degli insetti del 70%.
Capitolo 6: Installazione e manutenzione
6.1 Specifiche di costruzione
- Installazione di pannelli solari: Errore di orientamento ≤ 5°, errore di angolo di inclinazione ≤ 2°.
- Batteria interrata: Si consiglia di posizionarlo in una camera di cemento a 1 m di profondità, con controllo della temperatura di ±10°C.
6.2 Suggerimenti per il funzionamento e la manutenzione
| Periodo | Compito | Standard |
|---|---|---|
| Mensile | Pulizia dei pannelli solari | Perdita di trasmissione della luce ≤ 5% |
| Annualmente | Controllo dello stato della batteria | Stato di salute (SOH) ≥ 80% |
| Ogni 5 anni | Sostituzione della batteria | Sostituire quando la capacità scende a 70% |
Nota: l'accumulo di polvere può portare a una diminuzione dell'efficienza di generazione di energia pari a 15-30%, mentre i robot per la pulizia a secco raggiungono un'efficienza di pulizia > 98%.
Lampione solare per aree rurali e isolate
