Kodėl saulės gatvių šviestuvai šaltu oru greičiau sunaudoja energiją?

 

Saulės gatvių šviestuvaidažnai rodomas greitesnis energijos suvartojimas, trumpesnis veikimo laikas ir anksčiau{0}}išsijungimas rudenį ir žiemą. Daugelis pirkėjų ir projekto rangovų klaidingai mano, kad tai yra gaminio trūkumas. Tiesą sakant, šias problemas daugiausia sukelia žemos-temperatūros poveikis. Šiame straipsnyje paaiškinamos pagrindinės priežastys, lemiančios padidėjusį energijos suvartojimą šaltu oru, išaiškinami dažniausiai pasitaikantys nesusipratimai ir pateikiami praktiški optimizavimo sprendimai žemos temperatūros aplinkoje.

 

1. Žema temperatūra žymiai sumažina akumuliatoriaus talpą

Pagrindinis saulės gatvių apšvietimo energijos kaupimo komponentas yra baterija. Baterijos yra{1}}temperatūrai jautrūs elektrocheminiai prietaisai, kurių 25 laipsniai (77 laipsniai F) laikomi optimalia darbo temperatūra ir standartine sąlyga tikrinant vardinę talpą. Kai aplinkos temperatūra nukrenta, vidinis cheminis aktyvumas greitai mažėja, o tai tiesiogiai lemia įprastą „mažiau sukauptos energijos ir greitesnio energijos suvartojimo“ reiškinį. Tai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios sutrumpėjo eksploatavimo laikas žiemą.

 

Įvairių tipų baterijos veikia labai skirtingai žemoje temperatūroje:

 

Švino{0}}rūgšties akumuliatoriai yra ypač jautrūs šalčiui. Esant žemai temperatūrai, elektrolitas tampa klampesnis, jonų judrumas sulėtėja, o vidinė varža smarkiai padidėja. Duomenys rodo, kad kiekvieną kartą nukritus 1 laipsniui, akumuliatoriaus talpa sumažėja maždaug 0,8%. Esant -10 laipsnių (14 laipsnių F) talpa nukrenta iki maždaug 50% įprasto lygio, o esant -20 laipsnių (-4 laipsnių F), ji nukrenta žemiau 30% vardinės talpos. Baterija, kuri paprastai gali maitinti šviestuvą visą naktį, šalčio sąlygomis gali veikti tik pusę trumpiau, todėl energijos suvartojimas atrodo daug greitesnis.

 

Ličio akumuliatoriai veikia geriau nei švino{0}}rūgšties akumuliatoriai šaltoje aplinkoje, tačiau jie vis tiek veikia. Jų optimalus veikimo diapazonas paprastai yra nuo 0 laipsnių iki 45 laipsnių (32 laipsnių F iki 113 laipsnių F). Žemiau 0 laipsnių ličio{8}}jonų aktyvumas labai sumažėja, todėl sumažėja iškrovos pajėgumas. Esant -20 laipsnių (-4 laipsnių F), naudingoji talpa yra tik apie 60–70 % įprasto lygio. Be to, dauguma baterijų valdymo sistemų (BMS) įjungia apsaugą nuo žemos temperatūros, riboja iškrovos galią ir dar labiau sutrumpina veikimo laiką.

 

Be tiesioginio veikimo praradimo, ilgalaikis žemos temperatūros poveikis gali sukelti negrįžtamą akumuliatoriaus plokščių sulfataciją (švino -rūgštiniuose akumuliatoriuose) ir nedidelę elektrolitų kristalizaciją. Žiemą dirbant ilgai-nepakankamai įkrautoje būsenoje paspartėja nuolatinio pajėgumo mažėjimas ir susidaro užburtas ratas: kuo šalčiau, tuo greičiau senka akumuliatorius ir trumpėja jo tarnavimo laikas.

 

 

2. Sumažėjusi elektros energijos gamyba žiemą padidina energijos atotrūkį

„Greitesnio energijos suvartojimo“ suvokimą iš esmės lemia mažiau saugomos energijos ir nepakankamo įkrovimo. Šis dvigubas disbalansas tampa ryškesnis žiemą dėl trijų pagrindinių veiksnių:

 

Trumpesnės dienos šviesos valandos

Žiemą-ypač aukštesnėse platumose-dienos trumpesnės, o naktys ilgesnės. Efektyvus saulės baterijų energijos generavimo laikas paprastai sutrumpėja 30–40%, palyginti su vasarą. Dėl to bendra dienos energijos gamyba gerokai sumažėja, todėl sunku sukaupti pakankamai energijos nakčiai apšviesti. Ribota sukaupta energija greitai išsenka, todėl veikimo laikas nepakankamas.

 

Mažesnis saulės kampas sumažina efektyvumą

Žiemą saulė sėdi žemiau danguje, o saulės šviesa į fotovoltines plokštes patenka įstrižu kampu, o ne tiesiogiai. Palyginti su vasaros sąlygomis, tai sumažina gaunamą saulės intensyvumą 10–20%, o tai tiesiogiai sumažina fotoelektrinės konversijos efektyvumą ir bendrą energijos gamybos efektyvumą.

 

Labiau debesuotas, rūkas ir sniegas

Šaltieji sezonai dažnai atneša apsiniaukusį dangų, miglą, sniegą ir šaltį. Ant plokštės paviršiaus susikaupęs sniegas arba ledas gali fiziškai užblokuoti saulės šviesą ir nutraukti konversijos procesą. Daugeliu atvejų žiemos apšvietimo gedimai atsiranda ne dėl pernelyg didelio energijos suvartojimo, o dėl to, kad dieną akumuliatorius buvo vos įkrautas, todėl naktį liko tik nedidelis sukauptos energijos kiekis, kurį galima greitai išnaudoti.

 

 

3. Žema temperatūra padidina sistemos energijos suvartojimą ir nuostolius

Be akumuliatoriaus veikimo ir įkrovimo efektyvumo, šaltas oras taip pat padidina bendrą saulės gatvių apšvietimo sistemos veikimo apkrovą, netiesiogiai padidindamas energijos suvartojimą:

 

Didesni perdavimo nuostoliai

Esant žemai temperatūrai, kabelių ir valdiklio grandinių varža gali šiek tiek padidėti, todėl perduodant energiją gali būti prarasta daugiau energijos. Dalis sukauptos energijos išsklaido net nepasiekus šviesos šaltinio, todėl greičiau nutekėja tariama galia ir sumažėja ryškumas.

 

Didesnis paleidimo energijos poreikis

Nors aukštos kokybės{0}}LED šviesos šaltiniai paprastai yra atsparūs šalčiui, ypač žemoje temperatūroje paleidžiant reikia didesnės įtampos ir srovės. Tai padidina pradinį energijos suvartojimą, palyginti su įprastomis sąlygomis. Dažnas šaltas paleidimas laikui bėgant gali pagreitinti energijos suvartojimą ir nežymiai susidėvėti LED tvarkyklė.

 

Pagreitintas senesnių baterijų senėjimas

Saulės gatvių šviestuvai, naudojami daugiau nei dvejus metus, paprastai patiria natūralų baterijos degradaciją. Kartu su žema žiemos temperatūra gali žymiai padidėti pajėgumų praradimo greitis, todėl galia išeikvojama daug greičiau, palyginti su naujesnėmis sistemomis,{1}}ir didesnė gedimo tikimybė.

 

 

4. Saulės gatvių šviestuvų optimizavimo sprendimai šaltuose regionuose

Siekdami išspręsti įprastas žiemos problemas, -tokias kaip greitas energijos suvartojimas, trumpas veikimo laikas ir padidėjęs gedimų skaičius-, mes, kaip profesionalus saulės gatvių ir LED apšvietimo gamintojas, sukūrėme tikslinius sprendimus, skirtus didelėje-platumoje, dideliame{3}}aukštyje ir ypač šaltai aplinkai:

 

Įrengtas žemos{0}}temperatūros ličio baterijos

Mūsų šalto{0}}klimato modeliuose naudojami specialiai sukurti LiFePO₄ (ličio geležies fosfato) akumuliatoriai su optimizuota elektrolitų sudėtimi. Net ir esant -30 laipsnių (-22 laipsniai F) jie išlaiko didelį elektrocheminį aktyvumą ir efektyviai išlaiko daugiau nei 85 % talpos. Tai apsaugo nuo drastiško talpos sumažėjimo, sumažina greitą energijos išeikvojimą ir pašalina tokias problemas kaip akumuliatoriaus užšalimas arba žymiai pailgėja akumuliatoriaus veikimo laikas.

 

Didelio{0}}efektyvumo saulės kolektoriai, skirti silpnai žiemos saulės šviesai

Naudojame didelio{0}}konversijos monokristalinio silicio plokštes, kurios gali efektyviai generuoti energiją net esant silpnam-apšvietimui, pvz., debesuotu oru ar kampuota saulės šviesa. Reguliuojami tvirtinimo kronšteinai leidžia optimizuoti skydo kampą, kad būtų galima nustatyti žiemos saulės padėtį, taip maksimaliai sugaunant energiją. Be to, anti-užšalimo ir anti-sniego dangos padeda išvengti paviršiaus užsikimšimo ir užtikrina patikimą energijos gamybą visą-dieną.

 

Išmani temperatūros valdymo sistema

Atnaujinta išmanioji BMS (akumuliatoriaus valdymo sistema) kartu su temperatūros-pritaikomu valdikliu užtikrina stabilų veikimą esant žemai temperatūrai, užkertant kelią išjungimams ar „baterijos užrakinimo“ problemoms. Sistemoje taip pat yra išmanusis pritemdymas, automatiškai reguliuojamas ryškumas ir veikimo laikas pagal turimą akumuliatoriaus talpą žiemą, subalansuojamas energijos suvartojimas ir išvengiama ankstyvo išjungimo. Integruota-apsauga apima apsaugą nuo žemos-temperatūros, apsaugą nuo per-iškrovimo ir trumpojo jungimo{7}}prevenciją.

 

Šalčiui{0}}atspari ir oro sąlygoms atspari konstrukcija

Lempos korpusas pagamintas iš sutirštinto aliuminio lydinio, atsparus užšalimui ir įtrūkimams esant ekstremaliems temperatūros svyravimams. Visiškai sandarios laidų sąsajos užtikrina vandeniui atsparią ir -užšalimą, sumažina energijos nuostolius dėl nuotėkio ar linijos gedimų ir užtikrina stabilų sistemos veikimą atšiauriomis žiemos sąlygomis.

 

 

5. Praktiniai patarimai, kaip prailginti veikimo laiką ir eksploatavimo trukmę žiemą

 

Laikykite saulės baterijas švarias

Reguliariai nuvalykite sniegą, šerkšną ir dulkes nuo plokštės paviršiaus, kad išlaikytumėte optimalų šviesos sugertį ir pagerintumėte įkrovimo efektyvumą.

 

Sezoniškai reguliuokite apšvietimo režimus

Rudenį ir žiemą šiek tiek sumažinkite ryškumą arba sutrumpinkite darbo valandas (naudojant išmanųjį pritemdymą), kad sumažintumėte nereikalingą energijos suvartojimą naktį ir subalansuotumėte kasdienį energijos suvartojimą.

 

Patikrinkite ir pakeiskite senstančias baterijas

Jei naudojate senesnes sistemas, pirmenybę teikite akumuliatoriaus patikrinimui. Pakeiskite baterijas, kurių talpa labai sumažėjo, kad išvengtumėte dažno energijos trūkumo ir žiemos{1}}sugadinimo.

 

Optimizuokite montavimo kampą

Diegdami sureguliuokite saulės kolektoriaus pasvirimo kampą, kad jis geriau atitiktų žemesnį žiemos saulės kampą, pagerindamas įkrovimo efektyvumą ir bendrą sistemos efektyvumą.

 

Išvada

Greitesnis saulės gatvių šviestuvų energijos suvartojimas šaltu oru yra ne gaminio trūkumas, o trijų pagrindinių veiksnių – sumažėjusios baterijos talpos esant žemai temperatūrai, nepakankamo žiemos energijos generavimo ir padidėjusių sistemos nuostolių – rezultatas. Standartinės, žemos -specifikacijos konfigūracijos nėra skirtos šaltai aplinkai, todėl labiau tikėtina, kad kils problemų, pvz., sutrumpėjęs vykdymo laikas ir ankstyvas išjungimas.

 

Jei jūsų projektas yra didelėje{0}}platumoje, dideliame-aukštyje arba labai šaltuose regionuose ir norite visiškai išspręsti tokias problemas kaip greitas energijos išeikvojimas, trumpas veikimo laikas ir didesnis gedimų skaičius žiemą, labai svarbu rasti tinkamą sprendimą.

 

Kaip tiesioginis gamintojas,Yahualightingsiūlo pritaikytus saulės gatvių šviestuvus ir LED lauko apšvietimo sprendimus, specialiai sukurtus šaltam klimatui. Mūsų gaminiai gali būti pritaikyti įvairioms žemos{1} temperatūros aplinkoms, o tai užtikrina patikimą, vieno{2}}apšvietimo sprendimą su pastovia kokybe ir visapusišku aptarnavimu po pardavimo-, tinkantį lauko apšvietimo projektams šaltuose pasaulio regionuose.