ソーラー街路灯のサイズを正しく調整する方法
Sol by Sunna Design は、コミュニティに信頼できるソーラー街路灯を提供できることを嬉しく思います。これにより、コミュニティは持続可能性の目標を達成しながら、公園や公共スペースを照らすこともできます。 当社のライトは、何年にもわたってメンテナンスなしで一貫して業界標準の光レベルに達するように現場でテストされています。 プロセスは何ですか？ 革新的なシステム設計と専用の効率的なエネルギー管理に加えて、システム内のソーラーとバッテリーが適切なサイズであることを確認するために多くの時間を費やしています.
適切なサイズのソーラーライトシステムは、プロジェクトに必要な光レベルで数年間毎晩稼働するのに適切な量の太陽光発電、バッテリーストレージ、および LED 器具の効率を備えていると同時に、悪天候の場合に物事を稼働させ続けるためのバックアップ電力も提供します。天候に左右されず、追加のソーラーパネルやバッテリーの必要性を回避します。 これは理想的なソリューションです。ソーラー コンポーネントが多すぎてシステムのコストが高くなりすぎたり、システムが早期に故障する原因となる少なすぎたりすることはありません。
適切にスケーリングされた信頼性の高いソーラー街路灯には、健全なアレイ対負荷比、十分なバッテリー容量とバックアップ電源、効果的な LED 器具と動作プロファイルの 3 つの必須コンポーネントが必要です。
最適なサイジングの詳細については、究極のソーラー照明ガイドをダウンロードしてください。 この包括的なリファレンスでは、製品の詳細と比較、ソーラー照明のしくみ、および顧客がそれを選択する理由について説明します。
負荷に対する配列の比率
機能的なソーラー ライトのサイズを正しく設定するには、さまざまな入力と出力のバランスを取る必要があります。 これらには、プロジェクトの場所の調査、正しいバッテリーの化学的性質と容量の定義、効果的な LED 器具と操作スケジュールの選択、悪天候の場合に備えて十分なバッテリー バックアップ電源の保持、プロジェクトの場所の調査が含まれます。
太陽光照明システムを設計するための簡単で破ることのできない基準であるアレイ対負荷比 (ALR) を最初に考慮する必要があります。 これは、ソーラー パネルによって生成されたエネルギー (「アレイ」またはエネルギー入力と呼ばれる) と、照明器具によって使用されるエネルギー (「負荷」またはエネルギー出力と呼ばれる) の比率です。 照明システムは、夜間にライトが点灯するときに使用するよりも日中により多くの太陽エネルギーを取り込む場合、健全な ALR を持っています。
ソーラー照明の設置は、常にその地域を念頭に置いて開始する必要があります。 さまざまな緯度に到達する太陽エネルギーの量は異なります。 これは日射量として知られており、kWh/m2/日で表されます。 アメリカ大陸の 1 日の平均年間太陽エネルギーを下のグラフに示します。 ご覧のとおり、カリフォルニアやその他の南部の州は、アラスカや他の北部の州よりも毎日、はるかに多くの太陽エネルギーを取得しています。 これは、同じ光レベルを達成するために、北部のサイトは南部の対応するサイトよりも多くの場合、より大きなソーラーアレイと追加のバッテリーを必要とすることを意味します.
ソーラーアメリカからの直接通常放射
プロジェクトの場所は、潜在的なシステムの太陽光発電とバッテリー容量を推定するために使用できます。 場所を考慮しないと、システムがわずかな需要を処理できず、早期に故障するか、冗長なソーラー容量を備えたより高価なシステムになる可能性があります。 そのため、最初は常に場所を考慮する必要があります。
効果のないエネルギー管理や不適切に設計されたシステムを隠すために、メーカーはより多くの、またはより大きなソーラーパネルを設置することがあります。 残念ながら、太陽エネルギーが多すぎる可能性があります。 あまりにも大きな機械を輸送して設置するには、余分な費用がかかります。 地元の都市建築の美学にもよりますが、重くて見栄えが悪く、パネルへの風圧が増加するため、これを補うためにより大きく高価なポールが必要になります。
詳細については、ソーラー パネルのサイジングに関するベスト プラクティスに関する記事を参照してください。
2.バックアップ電源とバッテリー
ソーラー街路灯のバッテリーは、それが機能するかどうかを決定するため、潜在的な購入者は、バッテリーがすぐに故障することを心配する可能性があります. バッテリーまたはソーラー技術の本質的に欠陥のある設計が、バッテリーの早期終焉の原因となることは事実上ありません。 この問題は、システムのスケーリングの誤り、不十分なエネルギー制御、および不適切な設計の結果です。 メーカーが慎重にシステムを構築し、効果的なエネルギー管理に取り組み、適切なソーラー アレイの電力とバッテリー容量でシステムを拡張した場合、このソーラー ライトは何年にもわたって確実に動作します。
一次電池タイプは、ソーラー照明メーカーによって使用されます。
鉛蓄電池: 信頼性が高く安価な鉛蓄電池は、長年にわたって使用されてきました。 それらは、緊急時に信頼できる電力へのアクセスが不可欠な、病院機器や無停電電源装置 (UPS) システムなど、自動車や大規模な産業用アプリケーションでよく使用されます。 ソーラー照明アプリケーションで最も一般的なバッテリー技術はこれです。
消費者が使用する最も一般的な充電式バッテリ タイプの 1 つは、ニッケル水素 (NiMH) バッテリ タイプです。 Sunna Design による SOL のオールインワン (iSSL) やオールインツーなどの NiMH バッテリーは、エネルギー密度が高く、深いため、特大のバッテリー バンクを必要としないソーラー照明システムに最適です。サイクル機能、および広い使用温度範囲 (UP)
リチウム イオン (Li-ion) バッテリーは、3 つの中で最も高価でありながら、最高のエネルギー密度を備えています。 リチウムイオン電池はラップトップや携帯電話によく使われていますが、航空宇宙や軍事用ハードウェアなど、ますます多くの新製品にも採用されています。 リチウムイオン電池の欠点の 1 つは、非常に低い温度に耐えられないこと (華氏 32 度以下では充電を停止すること) と、リサイクルの容量が限られていることです。 米国でリサイクルされているリチウムイオン電池は 5% 未満であると考えられています。
各バッテリー化学の長所と短所は、アプリケーションとプロジェクトの要件によって異なります。 彼らの特徴的な放電パターンの深さは、3 つのグループの主な違いの 1 つです。
バッテリーの動作中に使い果たされる容量の割合は、放電深度 (DOD とも呼ばれます) と呼ばれます。 たとえば、ソーラー ランプが一晩中点灯し、バッテリー容量の 4 分の 1 を使い果たした場合、DOD は 25% になります。
放電深度は、バッテリーのサイクル寿命、または電池を使い切ってから再充電できる回数に大きく影響するため、ソーラー アプリケーションでは放電深度を理解することが重要です。 NiMH や Li-ion などの一部のバッテリの化学的性質は、再充電が必要になる前にほぼ完全に放電されても安全に維持できる場合があります。 この量の放電は、鉛酸などの他の化学物質のバッテリーのサイクル寿命を大幅に短縮します。 例として、3 種類のバッテリーのそれぞれについて、安全に放電できる容量を下の表に示します。
NiMH および Li-ion バッテリーは安全に毎晩より多く消耗する可能性がありますが、鉛蓄電池には、DOD が短いため、より多くのバックアップ電源が組み込まれているという特別な利点があります。 ニッケル水素またはリチウムイオンベースのシステムが鉛酸ベースのソリューションと同等のバックアップ電力を提供できる場合、より多くのバッテリが必要になり、システムのコストが大幅に上昇します。 長時間の悪天候が頻繁に発生する場合、システムに十分なバックアップ バッテリ電源があることを確認すると、ライトの動作と耐久性が向上する場合があります。
これは、太陽電池のサイズの説明図です。 この例のために、40- ワットの LED 照明器具に 14- 時間、14- 時間、ロサンゼルスの冬の夜に 100% の明るさでソーラー ライトが電力を供給しているとします。 毎晩のシステム全体の負荷は 560 ワット時 (40 ワット x 14 時間=560 ワット時) になります。 理想的な条件と夜の初めに完全に充電されたバッテリーを想定した場合、各バッテリーの種類の最小容量はどれくらいですか?
上記のバッテリーの種類を使用した、正常で低容量のシステム バッテリー サイズの例をいくつか示します。これにより、最小バッテリー容量をよりよく理解できるようになります。
バッテリーサイズの詳細については、ソーラー照明のバックアップ電源に関するページをご覧ください。
3. LED器具のサイズと動作プロファイル
LED技術とソーラーガジェットはうまくいっています。 市場で最もエネルギー効率の高い照明器具である LED 照明器具により、ソーラー装備の照明システムは、従来の商用照明の信頼性が高く手頃な価格の代替品になりました。 さらに、LED の効率は向上しており、以前より少ないエネルギーでより多くのルーメン (光の単位とも呼ばれます) を生成できるようになっています。 たとえば、3000K のような暖色温度では、最新の LED 照明は 160 ルーメン/ワットを提供する場合があります。 ソーラー システムのサイズの領域では、これは歓迎すべきブレークスルーです。なぜなら、より小さなシステムでも、効率の低い器具を使用するより大きな設備と同じ結果を得ることができるからです。
許容可能な運用プロファイルを選択することは、ソーラー サイジング プロセスのもう 1 つの要素です。 運用プロファイルと呼ばれるスケジュールは、照明器具のオンとオフのタイミング、および出力を下げる必要があるかどうか (およびそのタイミング) を管理します。 これらのプロファイルにより、メーカーはシステムを特定の電源管理要件に合わせて調整できます。
以下に、典型的な運用プロファイルのいくつかの図を示します。
夕暮れから夜明けまで (終夜動作): ライトは同じ出力レベルで一晩中点灯し続けます。
ピーク時以外は薄暗い。 たとえば、日没後 5 時間、必要な出力レベルでライトを点灯したままにしてから、そのレベルの 30% に減光することができます。 夜明けの 2 時間前の日の出まで、出力レベルは 100% に戻ります。
一定時間になると、照明が暗くなったり、消えたりします。 たとえば、適切な出力レベルで午後 11 時までオンのままにすることができます。
動作プロファイルは、器具の消費電力とともに、夜間のエネルギー使用量を計算するのに役立ち、適切なシステム サイズを選択するために重要です。
長期的な信頼性を保証するためにソーラー街路灯を開発する上で最も重要な段階は、適切なサイズです。 こちらのインフォグラフィックをチェックして、太陽光スケーリングの科学の詳細を理解するか、太陽光照明仕様の包括的なリファレンスをダウンロードしてください。
