Fórmulas-chave para projeto de iluminação pública solar
Este artigo resume fórmulas essenciais comumente usadas em projetos de iluminação pública solar, integrando padrões nacionais e estudos de caso práticos de vários artigos:
1. Cálculo da iluminância média da estrada
Fórmula:
Média = (N × Φ × U × K) / UMA
- Descrição do parâmetro:
- N: Número de luminárias
- Φ: Fluxo luminoso total por lâmpada (lm)
- U: Fator de utilização (0,4-0,6)
- K: Fator de manutenção (0,7-0,8)
- A: Área da estrada (m2) = Largura da estrada × Espaçamento da lâmpada
Exemplo:
Estrada de 6 m de largura, espaçamento de lâmpadas de 30 m, usando LED de 10.000 lm, iluminação unilateral:
Média ≈ (1 × 10.000 × 0,5 × 0,75) / (6 × 30) ≈ 20,8 lx
2. Cálculo de potência do painel solar
Fórmula:
VPP = Qday / (Hpico × ηsys)
- Descrição do parâmetro:
- Qday = PLED × Twork (Consumo diário de energia, Wh)
- Hpeak: Média anual local de pico de horas de luz solar (verifique os dados meteorológicos, por exemplo, Pequim 4,5h)
- ηsys: Eficiência do sistema (0,6-0,75, incluindo perdas de linha, perdas do controlador)
Exemplo:
Potência de carga 80 W, operação diária 10 h, pico de Xangai = 3,8 h:
Potência pvp ≈ (80 × 10) / (3,8 × 0,65) ≈ 324 W
3. Cálculo da capacidade da bateria
Fórmula:
C = (Qdia × D) / (DOD × ηbat × Vsys)
- Descrição do parâmetro:
- D: Número de dias nublados consecutivos (geralmente 3-5 dias)
- DOD: Profundidade de descarga (0,5 para baterias de chumbo-ácido, 0,8 para baterias de lítio)
- ηbat: Eficiência de carga/descarga (0,85-0,95)
- Vsys: Tensão do sistema (12V/24V)
Exemplo:
Consumo diário 800Wh, sistema 24V, 3 dias de backup, bateria de lítio:
C ≈ (800 × 3) / (0,8 × 0,9 × 24) ≈ 138,9 Ah → Escolha bateria de 150 Ah
4. Ângulo de instalação do painel solar
Fórmula:
θ = φ + (5° a 15°)
- Descrição do parâmetro:
- φ: Latitude geográfica local
- Otimização de inverno: latitude +10°~15°, otimização de verão: latitude -5°
Exemplo:
Latitude de Nanquim 32°, ângulo de inclinação do suporte fixo definido em 37° (32°+5°) para melhorar a geração de energia no inverno.
5. Pressão do vento em painéis solares
Fórmula:
F = 0,61 × v2 × A
- Descrição do parâmetro:
- v: Velocidade máxima do vento (m/s)
- A: Área do painel fotovoltaico voltada para o vento (m2)
Exemplo:
Área do painel 2m2, velocidade do vento de projeto 30m/s:
F = 0,61 × (30)2 × 2 = 1098 N
É necessário verificar a resistência ao vento do poste de iluminação e da fundação.
6. Correção da tensão operacional do componente (efeito da temperatura)
Fórmula:
Vmp = Vmp(STC) × [1 + α × (T – 25)]
- Descrição do parâmetro:
- α: Coeficiente de temperatura (aproximadamente -0,35%/°C para silício monocristalino)
- T: Temperatura operacional real (°C)
Exemplo:
Tensão nominal do componente 18 V, temperatura de operação 60°:
Vmp ≈ 18 × [1 – 0,0035 × (60-25)] ≈ 15,3 V
7. Compensação de queda de tensão devido à temperatura
Fórmula:
ΔV = Série N × α × ΔT × Vmp(STC)
Exemplo:
3 componentes conectados em série, cada Vmp=30V, diferença de temperatura 35°:
ΔV ≈ 3 × (-0,0035) × 35 × 30 ≈ -11V
É necessário ajustar a faixa de tensão do MPPT.
8. Projeto de otimização da capacidade do painel solar
Fórmula empírica:
Ppv(optar) = 1,2 × Ppv
- Considere sombreamento, perda de poeira (redução de eficiência de 10-20%)
- Ao conectar vários componentes em paralelo, aumente os diodos de bypass para reduzir os efeitos de ponto de acesso.
9. Tabela de comparação de parâmetros de projeto típicos
Parâmetro | Valor de referência | Base Padrão |
---|---|---|
Uniformidade de iluminância U0 | ≥0,4 (estrada principal) | Normas de iluminação rodoviária CJJ45-2015 |
Erro de ângulo de inclinação do componente | ≤±3° | Padrões de módulos fotovoltaicos GB/T 9535 |
Vida útil da bateria | ≥1500 vezes (bateria de lítio) | GB/T 22473 Padrões de armazenamento de energia |
Classificação de resistência ao vento | ≥12 níveis (33m/s) | Código de carga de construção GB 50009 |
Observação: O projeto real deve ser combinado com simulações PVsyst e simulações de iluminação DIALux e validado por meio de testes de campo.