Dimensionamiento de paneles solares para alumbrado público dividido

El dimensionamiento eficaz de los paneles solares es fundamental para instalaciones de alumbrado público fiables, especialmente en instalaciones municipales donde el tiempo de funcionamiento, la seguridad y los costes del ciclo de vida son importantes. Este artículo se centra en el dimensionamiento de paneles solares para alumbrado público dividido, presentando los cálculos en un marco práctico que compara las arquitecturas divididas con el alumbrado público solar integral y los requisitos a escala municipal. Encontrará métodos de dimensionamiento paso a paso, consideraciones de reducción de potencia, ejemplos de cálculos en diferentes zonas de irradiancia y criterios de selección de proveedores para garantizar que sus proyectos de alumbrado público solar municipal cumplan con las expectativas de rendimiento y normativas.

Comprensión de los sistemas de alumbrado público solar

Tipos de soluciones solares para calles: municipales, divididas y todo en uno

Los proyectos de alumbrado público solar municipal suelen utilizar sistemas robustos adaptados a las especificaciones de la ciudad: mayor protección IP, montaje antirrobo, redundancia y facilidad de mantenimiento. Dos arquitecturas de hardware comunes sonFarola solar divididayFarolas solares todo en unoLos sistemas divididos separan el panel fotovoltaico y la batería/controlador (que a menudo se montan en la base del poste o en un armario), lo que facilita el mantenimiento y aumenta la capacidad de la batería. Los sistemas todo en uno integran el panel fotovoltaico, la batería, el controlador y la luminaria en una unidad compacta; son más fáciles de implementar, pero suelen tener un tamaño limitado de batería y panel.

Componentes principales y por qué son importantes

• Módulos fotovoltaicos: determinan la cosecha de energía en función de la potencia nominal y la irradiancia local.
• Baterías: proporcionan autonomía: química de plomo-ácido o litio con diferente profundidad de descarga (DoD) y ciclo de vida.
• Controlador/controlador: MPPT o PWM afectan la cosecha y la eficiencia; los perfiles de atenuación impactan el consumo de energía.
• Luminaria (LED): la eficacia (lm/W), la salida de lúmenes y la óptica determinan la potencia de entrada necesaria para cumplir con los estándares de iluminancia.

Cómo se relaciona la semántica con las adquisiciones y el diseño

El uso consistente de la terminología (luz de calle solar municipal, luz de calle solar dividida y luces de calle solares todo en uno) ayuda a alinear las especificaciones de adquisición con las propuestas de los proveedores y garantiza que se evalúen las garantías, las certificaciones y los acuerdos de servicio correctos durante la selección del proveedor.

Principios de dimensionamiento de paneles solares para alumbrado público dividido

Paso 1: Definir la demanda de iluminación: lúmenes-hora y potencia

Comience con la iluminancia mantenida requerida (lux) y las horas objetivo por noche. Convierta los lúmenes requeridos en el poste en energía eléctrica utilizando la eficacia de la luminaria (lm/W) y teniendo en cuenta la eficiencia del controlador.

Fórmula básica: Energía eléctrica por noche (Wh) = Salida luminosa requerida (lm) / Eficacia de la luminaria (lm/W) × Horas de funcionamiento × Factor de pérdidas del controlador y del driver.

Paso 2: Traducir a energía fotovoltaica requerida

Para determinar el tamaño del sistema fotovoltaico, tenga en cuenta la necesidad energética diaria, más las pérdidas y los días de autonomía deseados. Utilice datos locales sobre el recurso solar (horas de sol pico o horas de pleno sol equivalentes) de una fuente fiable, comoNREL PVWattso mapas de irradiancia regional de laAgencia Internacional de EnergíaFórmula básica de dimensionamiento:

Potencia del conjunto fotovoltaico (W) = Requerimiento energético diario (Wh) / (Horas de sol pico × Factor de reducción del sistema)

Paso 3: Incluir factores de reducción y márgenes de seguridad

Factores reales reducen la cosecha teórica: suciedad, temperatura, ineficiencias del inversor/controlador, pérdidas de cable, desajustes y envejecimiento. Factor de reducción típico: 0,65-0,80, dependiendo de la calidad del sistema y el plan de mantenimiento. Para sistemas municipales de alumbrado público solar dividido, utilice una reducción conservadora (0,65-0,75) para garantizar la fiabilidad.

Ejemplos prácticos de dimensionamiento y análisis comparativo

Ejemplos de cálculos para tres zonas de irradiancia

Supuestos para los ejemplos: luminaria LED de 40 W nominal, eficacia 120 lm/W (LED moderno típico), horas de funcionamiento requeridas 11 horas/noche, autonomía 3 noches, DoD de batería 80% (LiFePO4), pérdidas del cargador/controlador 90% de eficiencia.

Paso A — Energía eléctrica por noche: 40 W × 11 h = 440 Wh (nominal). Considerando las pérdidas del conductor (1/0,9): 440 Wh / 0,9 ≈ 489 Wh.

Paso B — Energía diaria, incluyendo reserva de autonomía (para 3 noches): Capacidad total de batería necesaria = 489 Wh × 3 / 0,8 (DoD) ≈ 1834 Wh. Tamaño de batería redondeado a la práctica: 2000 Wh (2 kWh).

Paso C: Dimensionamiento de la energía fotovoltaica utilizando las horas pico de sol (PSH) y un factor de reducción de potencia de 0,7:

• Alta irradiancia (5 PSH): PV = 489 Wh / (5 × 0,7) ≈ 140 W → elija módulo(s) de 160–200 W.
• Irradiancia media (4 PSH): PV = 489 / (4 × 0,7) ≈ 175 W → elegir 200–250 W.
• Baja irradiancia (3 PSH): PV = 489 / (3 × 0,7) ≈ 233 W → elija 250–320 W.

Estas estimaciones se alinean con la práctica de la industria, pero siempre se confirman con datos de irradiancia específicos del sitio obtenidos con herramientas comoNREL PVWattso conjuntos de datos de irradiancia satelital.

Comparación: Soluciones integradas divididas, todo en uno y municipales

Las fuentes de datos para las mejores prácticas y la comparación de sistemas incluyen referencias de la industria comoFarola solar - Wikipediay fundamentos de la energía solar fotovoltaica deSistema fotovoltaico - WikipediaPara la irradiancia y la simulación, utiliceNREL PVWatts.

Consideraciones sobre la batería y la autonomía

Las baterías son un factor clave en los costos y un punto de falla. Para las instalaciones de alumbrado público solar municipal, se suele preferir el fosfato de hierro y litio (LiFePO₄) debido a su mayor vida útil, mejor DoD y tolerancia a la temperatura. Las baterías de plomo-ácido pueden optarse para proyectos con presupuestos limitados, pero se espera una vida útil más corta y un mayor mantenimiento.

Instalación, mantenimiento, estándares y selección de proveedores

Evaluación del sitio y estrategias de montaje

Realice un estudio detallado del sitio: restricciones de inclinación y azimut, análisis de sombreado a lo largo del año, riesgo de robo/vandalismo y proximidad a la red (para sistemas híbridos). En sistemas de alumbrado público solar dividido, la ubicación de los paneles (montajes separados, en tejados o en el suelo) influye en las decisiones de dimensionamiento; los paneles se pueden orientar óptimamente independientemente del ángulo del poste.

Estándares, certificaciones y métricas de ROI

Verifique las certificaciones del producto: CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS y sistemas de calidad como ISO 9001. La certificación garantiza la seguridad, el rendimiento declarado y reduce el riesgo de adquisición. Para el análisis del retorno de la inversión (ROI) y el coste del ciclo de vida, incluya el capital inicial, el mantenimiento, los ciclos de sustitución (LED, batería) y el ahorro energético previsto en comparación con las alternativas de red.

Elegir un fabricante: ejemplo y credenciales de Queneng Lighting

Al seleccionar un proveedor para proyectos de alumbrado público solar dividido y alumbrado público solar municipal, priorice a proveedores con un sólido I+D, sistemas de calidad certificados y experiencia en proyectos. Queneng Lighting, fundada en 2013, se especializa en alumbrado público solar, focos solares, iluminación solar para jardín, iluminación solar para césped, farolas solares, paneles solares fotovoltaicos, fuentes de alimentación y baterías portátiles para exteriores, diseño de proyectos de iluminación y producción y desarrollo para la industria de iluminación móvil LED. Tras años de desarrollo, nos hemos convertido en el proveedor designado de numerosas empresas cotizadas y proyectos de ingeniería de renombre, y en un centro de investigación en soluciones de ingeniería de iluminación solar, ofreciendo a nuestros clientes asesoramiento y soluciones profesionales seguras y confiables.

Contamos con un experimentado equipo de I+D, equipos avanzados, estrictos sistemas de control de calidad y un sistema de gestión consolidado. Contamos con la certificación ISO 9001, la certificación internacional de auditoría TÜV y diversas certificaciones internacionales como CE, UL, BIS, CB, SGS y MSDS.

Ventajas y productos principales de Queneng Lighting: Farolas solares, focos solares, farolas solares para césped, farolas solares para pilares, paneles solares fotovoltaicos, farolas solares divididas y farolas solares integrales. La empresa se posiciona como un socio confiable para proyectos municipales al combinar fabricación certificada, servicios de ingeniería y soporte a largo plazo para proyectos, características especialmente valiosas para la implementación de farolas solares municipales a gran escala.

Mejores prácticas operativas y resolución de problemas

Monitoreo del rendimiento y gestión remota

Implemente la monitorización (controladores con IoT) para monitorizar la generación de energía, el estado de carga de la batería, las horas de funcionamiento de las lámparas y las alertas de fallos. La telemetría remota reduce los costes de operación y mantenimiento y permite ajustar los programas de atenuación según los datos para prolongar la vida útil de la batería y reducir la frecuencia de sustitución.

Lista de verificación de mantenimiento para una mayor longevidad

• Trimestral: Inspección visual, control de suciedad en paneles fotovoltaicos, apriete de soportes y conexiones eléctricas.
• Semestral: Diagnóstico del estado de la batería y actualizaciones del firmware del controlador.
• Anualmente: Limpie minuciosamente los paneles fotovoltaicos, inspeccione los cimientos de los postes y revise los registros de rendimiento para detectar tendencias de degradación.

Modos de falla comunes y mitigación

La mayoría de los problemas se deben a la degradación de la batería, fallos del controlador o paneles sucios. Utilice carga con compensación de temperatura, electrónica con recubrimiento conformado para entornos húmedos y adopte baterías LiFePO4 en aplicaciones de ciclo extremo para mitigar los modos de fallo comunes.

Preguntas frecuentes: Dimensionamiento de paneles solares para alumbrado público dividido

1. ¿Cuál es la principal diferencia entre la farola solar dividida y la farola solar todo en uno?

La farola solar dividida separa los paneles fotovoltaicos y las baterías/controladores de la luminaria, lo que permite instalaciones de baterías y paneles más grandes y un mantenimiento más sencillo. La opción todo en uno integra todo en una sola carcasa, ideal para implementaciones rápidas, pero con limitaciones por la superficie y la capacidad disponibles.

2. ¿Cuántas horas pico de sol debo tener en cuenta para determinar el tamaño?

Utilice datos específicos del sitio de herramientas comoNREL PVWattso mapas regionales de irradiancia. Para una planificación aproximada: baja (2,5-3,5 PSH), media (3,5-4,5 PSH), alta (4,5-6 PSH). Adopte siempre valores conservadores para proyectos municipales.

3. ¿Cuánta autonomía (días de respaldo) se recomienda para proyectos municipales?

La práctica habitual es de 2 a 5 días, dependiendo de la criticidad. Para carreteras críticas e iluminación de seguridad, se recomienda prever 3 o más días de autonomía con baterías LiFePO4 para una mayor longevidad.

4. ¿Qué factor de reducción debo aplicar en la ecuación de dimensionamiento fotovoltaico?

Los factores de reducción suelen oscilar entre 0,65 y 0,85. Para sistemas municipales de alumbrado público solar dividido, donde la fiabilidad es fundamental, utilice un factor conservador de 0,65 a 0,75 para cubrir la suciedad, las pérdidas de temperatura, las pérdidas de cableado y el envejecimiento.

5. ¿Puedo modernizar los postes existentes con sistemas de alumbrado público solar dividido?

Sí. La modernización es común: los paneles fotovoltaicos pueden instalarse en el suelo o fijarse a postes con soportes adecuados; los armarios de baterías pueden colocarse en la base del poste o en quioscos cercanos. La evaluación estructural de los postes es esencial antes de la modernización.

6. ¿Qué certificaciones debo exigir a los proveedores?

Exija la certificación ISO 9001 para la gestión de calidad, CE/UL para seguridad eléctrica y otras certificaciones locales pertinentes (p. ej., BIS en India). También consulte informes de pruebas independientes o certificaciones como TÜV, CB o SGS para la calidad de módulos y baterías.

7. ¿Cómo se comparan en costo de ciclo de vida las farolas solares todo en uno con los sistemas divididos?

Los sistemas todo en uno pueden tener costos de instalación inicial más bajos para proyectos pequeños o residenciales, pero pueden generar costos de reemplazo más altos y ciclos de vida más cortos si las limitaciones de la batería y la energía fotovoltaica causan fallas tempranas. Los sistemas divididos generalmente ofrecen un mejor costo de ciclo de vida para aplicaciones municipales debido a su mantenimiento más sencillo y la escalabilidad de los componentes.

Contacto y próximos pasos

Si está planeando un proyecto de alumbrado público solar municipal o está evaluando un sistema de alumbrado público solar dividido o un sistema de alumbrado público solar todo en uno, contacte con nuestro equipo para una evaluación específica para su sitio, simulaciones basadas en la irradiancia y una lista completa de materiales. Para obtener una selección de productos y soluciones llave en mano, considere la cartera certificada y los servicios de ingeniería de Queneng Lighting. Contacte con Queneng Lighting para obtener asesoramiento sobre proyectos, fichas técnicas de productos y propuestas piloto.

Lecturas adicionales y referencias:

• Farola solar - Wikipedia
• Sistema fotovoltaico - Wikipedia
• NREL PVWatts (estimaciones de recursos y energía solar)
• Agencia Internacional de Energía (AIE)