آیا چراغ های خیابان خورشیدی می توانند با اطمینان در روزهای بارانی و زمستان کار کنند؟

چراغ های خیابان خورشیدیبه لطف مزایای سازگار با محیط زیست و صرفه جویی در مصرف انرژی ، در جاده های شهری و روستایی ، پارک ها و جوامع مسکونی مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، بسیاری از کاربران هنوز هنگام در نظر گرفتن نصب ، نگرانی هایی دارند: آیا چراغ های خیابان خورشیدی می توانند عملکرد پایدار را در روزهای بارانی یا زمستان که نور خورشید محدود است ، حفظ کنند؟ جواب این استبله! در این مقاله اصول فنی ، عملکرد در دنیای واقعی و راه حل های موجود برای پرداختن به این سؤال مشترک توضیح داده خواهد شد.

 

1. چالش ها و راه حل ها برای چراغ های خیابان خورشیدی در روزهای بارانی

1.1 ذخیره انرژی کلید است

در قلب یک سیستم نور خیابان خورشیدی ذخیره انرژی است. در روزهای آفتابی ، پانل های فتوولتائیک نور خورشید را به برق تبدیل می کنند و آن را در باتری ذخیره می کنند. در طول طراحی سیستم ، تولید کنندگان باید با دقت اندازه سیستم ذخیره انرژی را با توجه به محاسبه ظرفیت باتری برای اطمینان از منبع تغذیه مداوم حتی در دوره های کم نور خورشید اندازه گیری کنند.

 

باتری های لیتیوم با کیفیت بالا می توانند 3-7 روز قدرت پشتیبان را فراهم کنند. به عنوان مثال ، یک چراغ خیابان خورشیدی مجهز به باتری لیتیوم 200AH می تواند نور طبیعی را تا پنج شب بارانی متوالی (با فرض 8 ساعت روشنایی در هر شب) حفظ کند.

 

توصیه ها:

• باتری های LifePo₄ (لیتیوم آهن فسفات) (با عمر چرخه بیش از 2 ، {1}}}) را بر روی باتری های سنتی اسید سرب (که معمولاً فقط 2-3 سال طول می کشد) اولویت بندی کنید.
• در مناطق با رعایت بالا ، اطمینان حاصل کنید که محفظه باتری برای جلوگیری از ورود آب و مدارهای کوتاه ، از ضد آب IP67 برخوردار است.

 

 

1.2 عملکرد پانل فتوولتائیک در شرایط کم نور

راندمان تبدیل پانل های خورشیدی یکی از شاخص های اصلی عملکرد آنها است. پانل هایی با راندمان تبدیل بالاتر می توانند در همان زمان برق بیشتری تولید کنند. این امر در روزهای بارانی به ویژه مهم می شود ، هنگامی که شدت نور خورشید ممکن است فقط در یک روز روشن به 10 ٪ -20 ٪ از آن کاهش یابد و به طور مستقیم بر تولید انرژی تأثیر بگذارد.

 

برای تقویت راندمان تبدیل ، پانل های خورشیدی را می توان در دو حوزه اصلی بهینه کرد: علم مواد و طراحی ساختاری.

• انتخاب مواد: سیلیکون مونوکریستالی ترجیح داده می شود ، زیرا در شرایط کم نور در مقایسه با سیلیکون پلی کریستالی ، پاسخ فوتوالکتریک را به طور قابل توجهی بهتر ارائه می دهد و به کارآیی تبدیل فوق العاده بالا بیش از 22 ٪ می رسد.
• طراحی ساختاری: با محاسبه دقیق توپولوژی ، مسافت شکاف و مساحت دریافت نور از سلولهای خورشیدی ، بهترین مسیرهای حمل و نقل حامل را می توان ایجاد کرد و از بین رفتن انرژی تا حد بیشترین میزان را به حداقل می رساند.

 

 

علاوه بر این ، لمینیت خمیده و طرح های فریم ساده برای کاهش مقاومت به باد (دستیابی به ضریب درگ ، CD ، کمتر از یا مساوی با {{0} 3) در حالی که زیبایی شناسی بصری را افزایش می دهد ، اتخاذ شده است. این طرح ها همچنین اطمینان حاصل می کنند که پانل ها حتی در شرایط آب و هوایی شدید مانند طوفان ها و طوفان های تگرگ ، پایداری ساختاری و تولید قدرت مداوم را حفظ می کنند.

 

2. اطمینان از عملکرد چراغ های خیابان خورشیدی در شرایط کم دمای

در زمستان ، ساعات کم نور روز ، درجه حرارت پایین و پوشش برف می تواند بر عملکرد چراغ های خیابان خورشیدی تأثیر بگذارد. با این حال ، به لطف پیشرفت در فناوری خورشیدی و طراحی سیستم هوشمند ، چراغ های خورشیدی مدرن می توانند حتی با کاهش دما ، به طور قابل اعتماد به کار خود ادامه دهند.

 

2.1 تأثیر اساسی درجه حرارت پایین بر روی باتری ها

باتری های اسید سرب سنتی از دست دادن ظرفیت بیش از 30 ٪ در درجه {2}}} ، در حالی که باتری های لیتیوم - به ویژه آنهایی که برای محیط های درجه حرارت پایین طراحی شده اند - می توانند بیش از 80 ٪ از عملکرد خود را حتی در درجه {7}} حفظ کنند.

 

به عنوان مثال ، در کشورهای نوردیک ، استفاده از چراغ های خیابانی مجهز به باتری های لیتیوم با درجه حرارت پایین همراه با سیستم های خود گرمایشی برای اطمینان از عملکرد پایدار در شرایط سرد شدید معمول است.

 

نوآوری های فنی:

• برخی از مدل های سطح بالا دارای یک محفظه حرارتی باتری یکپارچه هستند که دمای باتری را در بالای درجه {1}} با استفاده از گرمایش با انرژی خورشیدی حفظ می کند.
• از پانل های فتوولتائیک فیلم نازک انعطاف پذیر استفاده می شود ، که می توانند حتی در صورتی که تا حدی تحت پوشش برف قرار بگیرند ، تولید خود را ادامه دهند.
• با دمای پایین ، تمام باتری های حالت جامد نیز توسعه یافته اند ، با استفاده از الکترولیت های جامد برای از بین رفتن ظرفیت به 15 ٪ حتی در درجه {3}.

2.2 تأثیر تجمع برف بر روی پانل های خورشیدی

تجمع برف می تواند به طور قابل توجهی راندمان تولید انرژی پانل های خورشیدی را کاهش دهد. بنابراین ، تمیز کردن منظم پانل ها برای اطمینان از عملکرد بهینه مهم است.

 

توصیه می شود هر دو ماه یک بار پانل ها را تمیز کنید و سریعاً هر بار برفی را پس از بارش برف از بین ببرید.

 

پیشرفت های فنی:

• فناوری پانل دو طرفه: برخلاف پانل های تک طرفه سنتی ، پانل های دوقطبی می توانند از سطوح جلو و عقب برق تولید کنند. بسته به محیط نصب ، پانل های bifacial می توانند 10 ٪ -30 ٪ قدرت بیشتری نسبت به نمونه های یک طرفه تولید کنند. این فناوری به ویژه در مناطق برفی مفید است ، جایی که بازتاب زمین بالا باعث افزایش کارایی می شود.

 

همچنین شایان ذکر است که در مواردی که سطح پانل کشف نشده باشد ، اثر بازتابنده برف در واقع می تواند طبق برخی مطالعات عملکرد فتوولتائیک را تقویت کند.

 

 

2.3 مقابله با ساعات کمتری روز

در زمستان ، ساعات کوتاه تر روز از طریق سیستم های کنترل هوشمند که برنامه روشنایی را بهینه می کند برای تمدید ساعات کار می تواند مدیریت شود. چندین حالت کار قابل تصویب است:

 

• حالت سنسور حرکت: هنگامی که هیچ کس در این نزدیکی نیست ، به طور خودکار نور را تا 30 ٪ روشنایی کم می کند و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
• حالت کنترل دوگانه + حالت کنترل زمان: به طور خودکار زمان روشنایی را بر اساس فصول تنظیم می کند تا از مصرف بیش از حد جلوگیری شود.

 

روشنایی یاهواپیشنهادچراغ های خیابان خورشیدیبا استفاده از حالت های متعدد و راندمان تبدیل بالا ، ترکیب پانل های سیلیکون مونوکریستالی با باتری های LifePo₄ برای اطمینان از تولید برق مداوم و با راندمان بالا حتی در روزهای بارانی-فراهم کردن روشنایی پایدار در انواع کاربردهای مختلف.

 

3. راه حل های به روز شده برای شرایط شدید آب و هوایی

3.1 سیستم های هیبریدی باد خورشیدی

در مناطقی که باران مکرر و یا در عرض جغرافیایی بالا قرار دارد ، می توان توربین های بادی کوچک را برای ایجاد یک سیستم منبع دوگانه با ترکیب انرژی خورشیدی و باد اضافه کرد.

 

به عنوان مثال ، یک شهر در کانادا از چراغ های خیابانی ترکیبی مجهز به پانل های فتوولتائیک 300W و توربین های بادی محور 400 وات استفاده می کند و باعث افزایش استقامت زمستان 40 ٪ می شود.

 

 

3.2 سیستم پشتیبان گیری با شبکه

لامپ های خیابان خورشیدی همچنین می توانند با تهیه نسخه پشتیبان از شبکه گره خورده طراحی شوند. هنگامی که شارژ باتری زیر 20 ٪ سقوط می کند ، سیستم به طور خودکار به برق شبکه تغییر می یابد.

 

این طرح به ویژه برای مناطقی که اغلب تحت تأثیر طوفان های شدید باران یا کولاک قرار دارند مناسب است.

 

نتیجه گیری: طراحی هوشمند بر چالش های آب و هوا غلبه می کند

پایداری چراغ های خیابان خورشیدی در روزهای بارانی و زمستان یک نقص ذاتی نیست - این بستگی به پیکربندی فناوری و سازگاری خاص کاربرد دارد.

 

با انتخاب باتری های مقاوم در برابر درجه حرارت ، پانل های خورشیدی با راندمان بالا و سیستم های کنترل هوشمند ، حتی در شرایط آب و هوایی سخت می توان از نورپردازی قابل اعتماد نیز برخوردار شد.

 

با پیشرفت های مداوم در فن آوری فتوولتائیک ، چراغ های خیابان خورشیدی برای غلبه بر محدودیت های زیست محیطی آماده شده و به پایه و اساس سبز روشنایی در فضای باز همه زمینی تبدیل می شوند.