درخشش پایدار: چراغ‌های خیابان خورشیدی جعبه کفش از طریق باران و درخشش

درخشش پایدار:چراغ های خیابانی خورشیدی شوباکساز طریق باران و درخشش

چراغ‌های خیابانی خورشیدی جعبه کفش، که به دلیل شکل فشرده و مستطیلی‌شان نامگذاری شده‌اند، به طور فزاینده‌ای مناظر ما را برجسته می‌کنند و راه‌حل روشنایی پایدار و مقرون به صرفه ارائه می‌کنند. دو سوال مهم برای هر کسی که به آنها فکر می کند یا به آنها تکیه می کند مطرح می شود: چه مدت می توانند در دوره های بارانی طولانی روشن شوند و چه مقدار نور خورشید برای شارژ مجدد کامل نیاز دارند؟ پاسخ ها در درک اجزای اصلی آنها و رقص ظریف بین جذب و مصرف انرژی نهفته است.

آب و هوای طوفان:زمان اجرا در روزهای بارانی

برخلاف چراغ‌های{0}شبکه‌ای، چراغ‌های خورشیدی جعبه کفش کاملاً با انرژی ذخیره‌شده کار می‌کنند. عملکرد آنها در روزهای ابری یا بارانی تقریباً به طور کامل به ظرفیت باتری آنها و کارایی چراغ های LED و سیستم های کنترل آنها بستگی دارد. هیچ پاسخ واحدی وجود ندارد، زیرا زمان اجرا به طور قابل توجهی بر اساس موارد زیر متفاوت است:

ظرفیت باتری:این مخزن سوخت است که بر حسب وات-ساعت (وات ساعت) اندازه گیری می شود. ظرفیت های رایج برای چراغ های جعبه کفش از 100 وات ساعت تا 200 وات ساعت (یا بیشتر برای مدل های پریمیوم) متغیر است. باتری بزرگتر انرژی بیشتری ذخیره می کند.

مصرف برق LED:با وات (W) این میزان مصرف سوخت است. چراغ های جعبه کفش معمولاً از LED های کارآمد استفاده می کنند که بین 15 وات تا 30 وات در طول عملکرد روشنایی کامل می کشند.

برنامه روشنایی و کاهش نور:بسیاری از چراغ‌های مدرن از کنترل‌کننده‌های هوشمندی استفاده می‌کنند که LED‌ها را به‌طور قابل‌توجهی در ساعات پایانی{0}شب کاهش می‌دهند (مثلاً تا 30 تا 50 درصد روشنایی بعد از نیمه‌شب کاهش می‌یابد) یا از حسگرهای حرکتی استفاده می‌کنند که به شدت در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کنند.

شیمی و سلامت باتری:باتری‌های لیتیوم آهن فسفات (LiFePO4) که اکنون در چراغ‌های باکیفیت استاندارد هستند، عمر چرخه‌ای عالی، تحمل عمق تخلیه بهتر (اغلب 80% + قابل استفاده) را ارائه می‌کنند و ظرفیت را بهتر از انواع اسید سرب{3}} قدیمی‌تر حفظ می‌کنند. باتری خراب شارژ کمتری را نگه می دارد.

کارایی کنترلر:از دست دادن انرژی در مدار مدیریت شارژ و دشارژ رخ می دهد. کنترل‌کننده‌های با کیفیت-این "تخلیه خون آشام" را به حداقل می‌رسانند.

شارژ قبلی:باتریش چقدر شارژ کامل بودقبل ازباران شروع شد؟

تخمین روز بارانی:

محاسبه پایه:ظرفیت باتری را بگیرید (مثلاً 150 وات ساعت) و بر توان LED (مثلاً 20 وات) تقسیم کنید. این یک را می دهدنظریحداکثر زمان اجرا در روشنایی کامل: 150 وات ساعت / 20 وات=7.5 ساعت. با این حال، این بیش از حد ساده است.

سناریوی واقعی:عامل کاهش زمان‌بندی اگر نور به مدت 6 ساعت (غروب آفتاب تا نیمه شب) با 20 وات روشن شود و سپس به مدت 6 ساعت (نیمه شب تا طلوع خورشید) به 8 وات کاهش یابد،متوسطمصرف کمتر است با استفاده از مثال بالا:

انرژی مصرفی در 20 وات: 20 وات * 6 ساعت=120 وات ساعت

انرژی مصرف شده در 8 وات: 8 وات * 6 ساعت=48 وات ساعت

کل مصرف روزانه: 168Wh

چالش:یک باتری 150 وات ساعتی نمی تواند 168 وات ساعت را تامین کند! این امر نقش حیاتی را برجسته می کندروزهای خودمختاریمشخصات چراغ های خورشیدی با کیفیت برای کارکردن طراحی شده اند3 تا 5 روز متوالیبدون نور قابل توجه خورشید،با فرض اینکه باتری در ابتدا کاملاً شارژ شده باشد. آنها از طریق:

شارژ کامل قبلی:شروع دوره بارانی با باتری 100٪ پر.

تیرگی تهاجمی:کاهش قابل توجه خروجی در ساعات کم-فعالیت.

اجزای کارآمد:به حداقل رساندن تلفات

استفاده از ظرفیت قابل استفاده:باتری های LiFePO4 می توانند با خیال راحت از بیشتر ظرفیت نامی خود استفاده کنند.

بنابراین، در یک روز بارانی/ ابری با حداقل ورودی خورشیدی، یک چراغ جعبه کفش با طراحی خوب با باتری LiFePO4 سالم (مثلاً 100 تا 200 وات ساعت) معمولاً باید برای 3 تا 5 روز متوالی روشنایی را برای کل شب (8 تا 12 ساعت) ارائه کند.به لطف کم نور هوشمند و شروع از شارژ کامل. فراتر رفتن از این دوره خودمختاری باعث می شود نور به طور چشمگیری کم شود یا قبل از طلوع صبح خاموش شود.

مهار خورشید: الزامات شارژ

پر کردن باتری پس از استفاده (و دوره های بارانی) به نور کافی خورشید نیاز دارد. معیار کلیدی اینجاستساعات اوج خورشیدی (PSH). یک PSH معادل یک ساعت نور خورشید است که 1000 وات در هر متر مربع (تابش استانداردی که برای رتبه بندی پنل های خورشیدی استفاده می شود) می دهد.

عوامل موثر بر شارژ:

توان پنل خورشیدی:پانل های معمولی جعبه کفش از 30 تا 60 وات متغیر است. وات بالاتر انرژی بیشتری را سریعتر جذب می کند.

کارایی پنل خورشیدی:پانل های تک کریستالی استاندارد هستند و بالاترین راندمان (~18-22٪) را ارائه می دهند و نور خورشید بیشتری را به برق تبدیل می کنند.

شدت و زاویه نور خورشید:نور مستقیم و عمود بر خورشید بهینه است. آفتاب صبح/عصر، مه، یا آلودگی تابش موثر را کاهش می دهد.

نوع کنترل کننده شارژ:کنترل‌کننده‌های ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) بسیار کارآمدتر هستند (مخصوصاً در شرایط کمتر{0}}از-ایده‌آل یا با عدم تطابق ولتاژ) نسبت به کنترل‌کننده‌های قدیمی‌تر مدولاسیون عرض پالس (PWM) و 10 تا 30 درصد انرژی بیشتری از پانل استخراج می‌کنند.

وضعیت تخلیه باتری:شارژ یک باتری عمیقا تخلیه شده بیشتر از شارژ کردن باتری نیمه شارژ شده طول می کشد.

دما:گرمای شدید می تواند کمی راندمان پنل و پذیرش شارژ باتری را کاهش دهد.

تخمین زمان شارژ کامل:

هدف:برای جایگزینی انرژی مصرف شده در شب قبلبه علاوههر کسری از روزهای قبل برای شارژ کامل، هدف ما بازیابی ظرفیت قابل استفاده کامل باتری (مثلاً 150 وات ساعت) است.

محاسبه پایه:ظرفیت باتری (وات ساعت) / وات پنل خورشیدی=حداقل PSH نظری مورد نیازاگر شرایط عالی بود(پانل 150Wh / 40W=3.75 PSH). با این حال،{4}}شرایط دنیای واقعی به ندرت کامل هستند.

الزامات واقع بینانه:عامل ناکارآمدی (کنترل کننده، سیم کشی، گرما، کمتر-از-زاویه/تابش خورشید ایده آل). یک قانون کلی رایج این است که یک پنل خورشیدی وات نامی خود را تنها برای 4-5 ساعت معادل در روز، حتی در مکان‌های آفتابی تولید می‌کند.

جواب:برای دستیابی مطمئن به الفشارژ کاملاز یک سطح تخلیه معمولی شبانه (از جمله کم نور)، یک چراغ خیابانی خورشیدی جعبه کفش معمولاً نیاز دارد4 تا 8 ساعت اوج خورشید.

شرایط ایده آل (آسمان صاف، تابستان، عرض جغرافیایی کم):ممکن است با حدود 4-5 PSH به شارژ کامل برسد.

شرایط متوسط ​​(برخی ابرها، تغییرات فصلی):به طور معمول به 5-7 PSH نیاز دارد.

شرایط غیربهینه (عرض جغرافیایی بالا، زمستان، ابرهای مکرر):ممکن است نیاز به 7-8+ PSH داشته باشد یا برای شارژ کردن کامل روزانه مشکل داشته باشد، به تدریج ذخایر در طول زمان کاهش می‌یابد.

مکان و فصل به طور چشمگیری بر PSH موجود تأثیر می گذارد.مناطق بیابانی به طور متوسط ​​6-8 PSH در طول سال دارند، در حالی که مناطق معتدل ممکن است 3-4 PSH در زمستان و 5-6 در تابستان مشاهده کنند. مناطق گرمسیری دارای میانگین های بالا اما فصول بارندگی قابل توجهی هستند.

نتیجه گیری

چراغ های خیابانی خورشیدی Shoebox انعطاف پذیری و کارایی را نشان می دهد. در حالی که آنها قدرت خود را آزادانه از خورشید می گیرند، عملکرد آنها یک تعادل دقیق است. آنها نه برای هفته های بارانی بی پایان، بلکه برایقابلیت اطمینان از طریق الگوهای آب و هوای معمولی، ارائه 3 تا 5 شب روشنایی حتی زمانی که خورشید پنهان می شود، به شرط اینکه شارژ کامل شروع شود.تشنگی آنها برای نور خورشید بسیار کم است اما ضروری است -4 تا 8 ساعت نور شدید و مستقیم خورشیدبه درخشش شبانه آنها می افزاید. درک این پارامترها - ظرفیت باتری، کم نور هوشمند، روزهای خودمختاری و ساعات اوج خورشید - برای استقرار موثر این نگهبان‌های پایدار کلیدی است و تضمین می‌کند که آنها همچنان مسیرهای ما را به طور قابل اعتماد روشن می‌کنند، باران یا درخشش.