Komponenty i parametry stosowane w latarniach solarnych

Elementy oświetlenia solarnego

Poniżej znajdą Państwo przegląd komponentów używanych w większości typowych systemów oświetlenia solarnego. Należy pamiętać, że nie wszyscy producenci używają tych samych komponentów w swoich systemach oświetlenia.

Zestaw paneli solarnych

Zespół paneli słonecznych składa się z trzech głównych części; panelu solarnego, wspornika montażowego i osprzętu. Nie ma prostszego sposobu jak umieszczenie panelu solarnego bezpośrednio na słupie. Konieczne są jednak odpowiednie konstrukcje montażowe. Sam panel słoneczny składa się tylko z ogniw słonecznych, szkła i szkieletu. Oprócz tego należy zamontować wspornik tak, aby przymocować panel do słupa. Zastosowanie aluminiowej konstrukcji wspornika w połączeniu z osprzętem ze stali nierdzewnej zapewni, że zespół paneli słonecznych wytrzyma próbę czasu, zwłaszcza w trudnych warunkach atmosferycznych. Sugerujemy, aby tylna część panelu była chroniona wentylatorem w celu dodatkowej ochrony.

Panele solarne (fotowoltaiczne) działają bez zarzutu przez 25 lat. Po okresie ok. 15 lat wydajność paneli może co najwyżej spaść do ok. 80%. Przykładowe panele mogą Państwo znaleźć na naszej stronie https://www.elektriko.pl/baterie-sloneczne/

30W		50-75W
100-150W		200-300W
550W		Panel zintegrowany  z lampą

Wydajność paneli słonecznych w chłodnym klimacie

Jeśli mieszkasz w zimnym lub zaśnieżonym obszarze, możesz być zaniepokojony tym, czy panele słoneczne będą działać zimą, czy nie. Jest to uzasadniona obawa, gdyż światło dzienne dociera do ziemii przez kilka godzin, temperatura jest niska, a śnieg może działać jako przeszkoda między panelami słonecznymi a słońcem. Dobrą wiadomością jest to, że na wydajność paneli słonecznych nie ma wpływu temperatura zewnętrzna. Jedyne, czego wymagają panele słoneczne, to światło słoneczne. W rzeczywistości wydaje się, że panele słoneczne działają jeszcze lepiej w chłodniejszym klimacie. 

Zimna pogoda zapobiega przegrzewaniu się paneli słonecznych. Ogniwa słoneczne lub fotowoltaiczne działają poprzez przekształcanie światła słonecznego bezpośrednio w energię elektryczną. Tak więc panel słoneczny wykona swoją pracę tak długo, jak długo będzie docierało światło słoneczne, a zimna temperatura nie ma właściwie wpływu na produkcję energii elektrycznej.

Poniżej wskazówki, jak uzyskać odpowiednią moc w miesiącach zimowych

1) Dostosuj kąt nachylenia panelu

W miesiącach zimowych słońce jest znacznie niżej. Przechyl więc panele pod większym kątem, aby mogły generować maksymalną energię w słoneczne godziny dnia. Upewnij się, że panele słoneczne są skierowane w kierunku południowym w chłodniejszych miesiącach.

2) Nie próbuj odgarniać śniegu

Jeśli panele są pokryte śniegiem, nie próbuj samemu przejmować kontroli nad tą sytuacją. Pozwól, aby śnieg sam się zsunął lub polej go wodą, aby mógł się roztopić. Nie próbuj zgarniać śniegu, ponieważ może to doprowadzić do zarysowania i uszkodzenia panelu. W razie potrzeby skontaktuj się z zespołem fachowców w celu oczyszczenia paneli słonecznych.

Zespół akumulatorów

Na zestaw baterii słonecznych składają się baterie i okablowanie do podłączenia do zestawu paneli słonecznych i oprawy oświetleniowej. Baterie muszą być dostosowane do co najmniej 4-5 dni autonomii, aby zapewnić dłuższą żywotność baterii (zazwyczaj 5-7 lat), a jednocześnie dostarczać energię do systemu, gdy brakuje słońca w nocy lub z powodu złej pogody. Zespół baterii powinien być umieszczony w wentylowanej aluminiowej skrzynce, aby zapewnić odprowadzanie ciepła i powinien znajdować się w zacienionym miejsce pod panelem lub w ziemii. Nowe konstrukcje pozwalają na montaż skrzyni niżej, aby zapewnić łatwiejszy dostęp dla wymagań konserwacyjnych. Jeśli akumulator jest odpowiednio dobrany, jego konserwacja następuje co pięć lat lub rzadziej. I tak jest to element najczęściej wymieniany w całym zestawie oświetlenia solarnego.

Na ogół w zestawach solarnych stosuje się 2 rodzaje akumulatorów

1) Akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe LiFePO4

Akumulator LiFePO4 ma niezwykle wysoką tolerancje na nieprawidłową pracę, niską wagę oraz charakteryzuje się trwałością powyżej 2500 cykli rozładowania. Takie cechy sprawiają że akumulator LiFePO4 będzie zdolny do użytku na bardzo długi czas.

2) Akumulatory żelowe (GEL) i Absorbed Glass Mat (AGM)

Akumulatory AGM są wykonane z użyciem płynnego elektrolitu zaabsorbowanego w separatorze wykonanym z maty szklanej. Natomiast w przypadku akumulatorów GEL elektrolity żelowe są nadal wodnymi roztworami kwasu siarkowego, jednak dodaje się do nich środek żelujący.

Zalety:

• szczelność, bezobsługowość (nie wymagają ciągłej konserwacji lub uzupełniania elektrolitu),
• odporność na wibracje i wstrząsy,
• możliwość pracy w różnych pozycjach. 

Akumulatory przechowywane są w specjalnych hermetycznych skrzyniach - taka obudowa z akumulatorem ze względów bezpieczeństwa montowana jest w ziemi. Przykładowa najczęściej stosowana charakterystyka obudowy:

• Wykonana z tworzywa sztucznego – polipropylen
• Całkowicie wodoszczelna IP67
• Certyfikaty CE
• W zestawie uszczelka, komplet śrub, oraz wzmocniona rura osłonowa do kabli

Dlaczego czas autonomii jest ważny dla funkcjonowania lamp?

Każdy zestaw solarny jest autonomiczny, czyli gotowy do działania natychmiast po zainstalowaniu. Autonomia lamp to nic innego jak czas działania zestawu solarnego w skrajnie niekorzystnych warunkach pogodowych wyrażony w liczbie dni. Teoretycznie po tym czasie akumulator ulega rozładowaniu, jednak sytuacja, kiedy nie docierają promienie słoneczne przez kilka dni praktycznie nie powinna się zdarzyć. Przy określaniu autonomii zakładamy jednocześnie, przez ile godzin na dobę, będzie pracować (świecić) lampa.

Czasami jest pochmurno lub deszczowo przez cały dzień. Bez względu na wszystko zawsze jest jakieś promieniowanie słoneczne, jednak nie zawsze to gwarantuje, że całkowicie naładujemy baterię do pełnej pojemności. W nocy załącza się oświetlenie, a zapewnienie autonomii przez co najmniej pięć dni sprawi, że Twoje lampy będą działać nawet po kilku pochmurnych dniach. 

Akumulatory są zbudowane z wielu komór. Aby baterie były trwałe, użycie tylko części mocy przed ich naładowaniem sprawi, że będą one działać dłużej. Uwzględnienie takich elementów, jak odłączenie niskiego napięcia i ładowanie baterii przez co najmniej pięć dni, siedem lub więcej w obszarach o słabym słońcu, może zapewnić, że baterie będą działać przez pełne pięć do siedmiu lat. Obniża to konserwację systemu i zmniejsza potrzebę wymiany baterii.

Ciepło i zimno wpływają na żywotność baterii i należy brać pod uwagę ten czynnik przy doborze wielkości instalacji. Dobór wymiaru panelu do minimum pięciu dni zapewnia dużą moc podczas ekstremalnego upału i zimna, zapewniając prawidłowe działanie systemów.

W okresie gwarancyjnym (w standardzie 3 lata) klient nie ponosi kosztów serwisowania baterii. Koszt zakupu nowego akumulatora to ok. 800 zł netto

Oprawa oświetleniowa LED

Obecnie lampy LED są najpopularniejszym źródłem światła używanym w latarniach solarnych. Oprawa oświetleniowa powinna zapewniać wymagany poziom oświetlenia na poziomie gruntu, co ułatwia widoczność, a jednocześnie zapewnia najbardziej wydajne oświetlenie. Dobór rodzaju oprawy, rozsyłu światła i wymagań dotyczących poziomu oświetlenia jest pierwszym krokiem do zapewnienia, że uzyskamy system oświetlenia solarnego potrzebny do naszego zastosowania. Gama opraw jest szeroka - od standardowych opraw ulicznych do dekoracyjnych opraw w stylu wiszącym itp. 

Przykładowe lampy stosowane w oświetleniu solarnym:

Lampa uliczna solarna LED Gemini 22 3 tryby pracy	Lampa uliczna Urbino Solar 24v LED	CoreLine Malaga LED BRP101 LED37/740 I DM	Lampa parkowa typu Kula
Lampa ze zintegrowanym panelem solarnym i baterią Moc 24W Strumień świetlny [lm] max. 2500lm Napięcie [V] 6V Źródło światła 40pcs High Power SMD LED Stopień ochrony IP IP65 Źródło światła w komplecie tak Bateria litowa: 10000mAh Czujnik zmierzchu Czujnik ruchu 3 tryby pracy lampy	Moc oprawy[W] 27 - 68  Skuteczność[lm/W] 141  Strumień oprawy[lm] 3750 - 9100  Temperatura barwowa[K] 4000  CRI/Ra >70  Zakres temperatury pracy[°C] -40 ... +55  Typ optyki O4 - do dróg miejskich O6P - do przejść dla pieszych, ruch prawostronny O6L - do przejść dla pieszych, ruch lewostronny O8 - do dróg miejskich i gminnych	Moc oprawy[W] 30W  Skuteczność[lm/W] 103  Strumień oprawy[lm] 3054  Temperatura barwowa[K] 4000  Zakres temperatury pracy[°C] -40 ... +55	Lampa ze zintegrowanym panelem i baterią Moc 8W Strumień świetlny [lm] 1200-1440lm Źródło światła 12x LED Akumulator 10Ah/9,6V Panel fotowoltaiczny 40W/13,5V

Uchwyt montażowy

Wspornik montażowy lub wysięgnik służy do mocowania oprawy oraz paneli do słupa na ustalonej wysokości. Wysięgnik ustawia oprawę w pewnej odległości od słupa, aby skierować światło tam, gdzie jest ono potrzebne, zapewniając jednocześnie bezpieczną odległość słupa od drogi. Wspornik może być prosty lub dekoracyjny, w zależności od potrzeb architektonicznych projektu oświetleniowego. Do słupów montuje się specjalne konstrukcje wsporcze umożliwiające umocowanie przeważnie 1 lub 2 paneli solarnych 

Słup oświetleniowy

Słup jest końcowym elementem każdego udanego systemu oświetlenia ulicznego. Słup musi być wystarczająco mocny, aby utrzymać panel solarny i mieć wysokość umożliwiającą zamontowanie panelu solarnego nad oprawą LED, jednocześnie zapewniając, że oprawa jest zamontowana na odpowiedniej wysokości, aby uzyskać najlepsze rozproszenie światła na poziomie gruntu. W niektórych regionach słup musi spełniać określone wymagania obciążenia wiatru. Słupy są wykonywane z aluminium, stali ocynkowanej (przeważnie), kompozytu z włókna szklanego lub betonu i mogą być bezpośrednio osadzone w ziemi lub na fundamencie. Słupy mogą być również używane do innych zastosowań. Zrozumienie tego, co dzieje się w konstrukcji słupa, może zapewnić, że słup wytrzyma próbę czasu.

Jak uzyskać najlepszą specyfikację oświetlenia ulicznego solarnego LED

Rozważmy zakup i dostawę 10 solarnych systemów oświetlenia ulicznego z następującą specyfikacją:

• panel słoneczny
• zabezpieczona bateria kwasowo-ołowiowa
• sterownik, który reguluje pracę baterii
• oprawa oświetleniowa z lampą LED, która zapewnia dobre oświetlenie uliczne
• wysięgnik do montażu oprawy oświetleniowej
• cały system oświetlenia słonecznego zamontowany jest na słupie

Głównym powodem błędnej specyfikacji, jest to, że jest ona niejasna, a zatem podatna na wiele różnych interpretacji. Najprawdopodobniej doprowadzi to do zakupu tanich systemów oświetlenia ulicznego solarnego, które oferują słabą wydajność, zawodność i niski zwrot z inwestycji (w branży oświetlenia słonecznego daje to złą reputację).

Jedynym pewnym sposobem na uniknięcie tej sytuacji jest stworzenie szczegółowej specyfikacji, która zawiera dokładny projekt systemu oświetlenia ulicznego i parametry wydajności, w tym:

System zasilania zestawu solarnego

• Typ i liczba używanych modułów solarnych - panele słoneczne mono- lub polikrystaliczne
• całkowita moc paneli solarnych
• jak zamontować panel słoneczny na słupie - na szczycie słupa, z boku słupa itp.

Oprawa oświetleniowa

• typ oprawy oświetleniowej (czasami nawet z nazwą modelu lub numerem katalogowym)
• istotne parametry oprawy oświetleniowej
  • wydajnośc - ilość lumenów na wat energii pobieranej przez urządzenie
  • rozsył światła (uliczny, dookólny)
  • wymagania dotyczące strumienia świetlnego (poziomu oświetlenia, jasności)
• uchwyt/wysięgnik do lampy i słupa
• wysokość zamontowania lampy

Wymagania dotyczące poziomu oświetlenia

• określ obszar, który ma zostać oświetlony (np. ulica 2-pasmowa, każdy pas 4m szerokości, słup zlokalizowany 1m od krawędzi ulicy)
• nigdy nie należy określać poziomów światła wg „równoważności” (np. oprawą LED odpowiadającą lampie metalohalogenkowej o mocy 150 W) - ponieważ taką specyfikację można w różny sposób interpretować

Kontroler

• typ / opis kontrolera systemu solarnego
• opis pracy systemu nocą - jest on ważny dla zapewnienia, że system oświetlenia słonecznego spełnia nasze potrzeby, przy większości systemów określenie od zmierzchu do świtu nie zawsze jest wystarczające. Przykłady:
  • od zmierzchu do świtu bez żadnych funkcji adaptacyjnych: pełna intensywność świecenia przez całą noc
  • od zmierzch do świtu z adaptacyjnymi funkcjami oświetlenia: 6 godzin przy pełnym natężeniu 40 W, ściemnianie do poziomu 20W i powrót do pełnej intensywności świecenia na 1 godzinę przed świtem
  • podział oświetlenia: włączone przez x godzin po zmierzchu, wyłączone, włączone ponownie y godzin przed świtem

Bateria / akumulator

• rodzaj akumulatora
• całkowita liczba godzin pracy akumulatora
• niezależne magazynowanie energii w baterii zapewnia niezawodne działanie systemu przez cały rok
  • 5 nocy magazynowania energii powinno być minimalną wartością. W niektórych częściach świata wartość powinna być wyższa, aby zapewnić niezawodną wydajność systemu przez cały rok ze względu na głębokie rozładowanie w warunkach klimatycznych
• najistotniejsze cechy skrzyni na akumulator i sposób mocowania skrzynki - np. wkopana w ziemię

Słup oświetleniowy

• rodzaj słupa: podstawa / fundament, aluminiowy, stalowy, z betonu, kompozytowy itp.
• słup oświetleniowy musi wytrzymywać całkowitą masę systemu oświetlenia ulicznego i obciążenia wiatru dla danego obszaru

Przy uwzględnieniu tych parametrów konstrukcyjnych i wydajnościowych w specyfikacji, nie ma wątpliwości, że nabywca ostatecznie uzyska wysokiej jakości system oświetlenia ulicznego z energii słonecznej w najlepszej możliwej cenie.