Независимые от сети против гибридных солнечных уличных систем

Муниципалитеты и владельцы проектов, рассматривающие возможность использования солнечного уличного освещения, сталкиваются с двумя основными подходами: автономными системами (независимыми от сети) и гибридными системами (подключенными к сети с резервным солнечным питанием). В этой статье обобщены практические критерии принятия решений — ограничения площадки, требования к надежности, стоимость жизненного цикла, схемы технического обслуживания и формат продукта (муниципальный солнечный уличный фонарь, раздельный солнечный уличный фонарь, универсальный солнечный уличный фонарь) — и представлены основанные на фактических данных рекомендации по выбору, проектированию и закупке систем, отвечающих как техническим, так и бюджетным целям. Для более глубокой проверки приведены внешние ссылки (IEA, NREL, ISO).

Понимание потребностей муниципалитета в уличном освещении с использованием солнечной энергии

Намерения пользователя и общие цели проекта

Когда муниципалитеты ищут решения для уличного освещения на солнечных батареях, они, как правило, стремятся достичь одной или нескольких из следующих целей: снизить счета за электроэнергию и нагрузку на сеть, обеспечить освещение там, где расширение сети обходится дорого, повысить общественную безопасность или достичь целей устойчивого развития. Поисковые запросы часто звучат как «сравнить типы решений», «оценить затраты на протяжении всего жизненного цикла» или «выбрать поставщиков» — именно на эти вопросы отвечает данное руководство. Для получения авторитетной информации о распределенных солнечных электростанциях и влиянии автономных систем см. отчет МЭА о возобновляемых источниках энергии, работающих вне сети.МЭА - Возобновляемые источники энергии, не подключенные к централизованной энергосети).

Оценка площадки: солнечные ресурсы, профиль нагрузки и ограничения.

Правильный выбор системы начинается с объективных данных о местоположении: местная солнечная радиация, сезонная продолжительность светового дня, ожидаемое количество люмен-часов за ночь, расстояние между опорами и препятствия. Инструменты и базы данных NREL и других организаций могут количественно оценить солнечный ресурс и помочь в расчете размеров фотоэлектрической системы.NRELПри размещении светильников в муниципальных целях следует учитывать уровни освещения для пешеходов и транспортных средств, наличие деревьев или высоких зданий, а также местные правила (уровни освещенности, ограничения по ослеплению).

Общая стоимость владения против первоначальных капитальных затрат

Лица, принимающие решения на муниципальном уровне, должны оценивать общую стоимость владения (TCO) — включая капитальные затраты, установку, техническое обслуживание, замену батарей и потенциальные затраты на электроэнергию из сети — а не только первоначальную цену. Солнечные решения часто переносят расходы с операционных (электроэнергия) на капитальные (оборудование). Такие стандарты, как ISO 9001, определяют требования к качеству закупок.ИСО 9001).

Автономные (не подключенные к сети) солнечные уличные системы

Компоненты системы и роль раздельных солнечных уличных фонарей

Системы, не зависящие от электросети, представляют собой автономные установки, не зависимые от централизованной электросети. Основные компоненты включают фотоэлектрические модули, контроллер заряда, аккумуляторную батарею, светодиодный светильник и монтажные/опорные конструкции. Распространённые форматы продукции:

• Уличные солнечные фонари «все в одном»: интегрированная головка, в которой фотоэлектрический модуль, аккумулятор и контроллер размещены в одном компактном блоке — преимущества включают упрощенную установку и уменьшение количества кабелей.
• Раздельные солнечные уличные фонари: отдельный фотоэлектрический модуль (обычно устанавливаемый выше или на крыше), корпус для батареи и светодиодный блок — преимущества включают в себя более простое управление тепловыделением батарей, гибкое размещение фотоэлектрических модулей для максимального использования солнечной энергии, а также зачастую более простое обслуживание или замену батарей.

Основные технические аспекты солнечных фотоэлектрических систем и их проектирования см. в общем обзоре солнечной энергетики на Википедии.Солнечная энергия - Википедия).

Преимущества и ограничения

Преимущества энергонезависимых систем:

• Быстрое развертывание без ожидания расширения электросети — идеально подходит для новых застроек или отдаленных дорог.
• Предсказуемая стоимость электроэнергии (отсутствие счетов за коммунальные услуги) и устойчивость к отключениям в сети.
• Модульная масштабируемость — каждый столб может быть спроектирован независимо в соответствии с потребностями участка.

Ограничения:

• Для обеспечения многодневной автономной работы в пасмурный сезон требуется большая емкость аккумулятора, что увеличивает капитальные затраты и, в конечном итоге, расходы на замену аккумуляторов.
• В моноблочных системах, при неправильной конструкции, батареи могут подвергаться тепловой нагрузке; сплит-системы позволяют снизить этот риск, но требуют более сложной установки.
• Эффективность работы в значительной степени зависит от точной оценки нагрузки и солнечной энергии; недостаточная мощность приводит к частым отключениям электроэнергии.

Наилучшие варианты применения автономных систем

Автономные солнечные уличные системы обычно лучше всего подходят там, где подключение к электросети слишком дорого или занимает много времени (отдаленные пригороды, сельские дороги, парковые тропы), или где владельцам проектов требуется гарантированная работа независимо от надежности местной электросети. Они также подходят для пилотных проектов и исторических зон, где прокладка траншей для проводки нежелательна.

Гибридные солнечные уличные системы (подключенные к сети с резервным питанием)

Как работают гибридные системы

Гибридные системы остаются подключенными к сети, но включают солнечные фотоэлектрические панели и системы управления, которые либо сокращают импорт электроэнергии из сети, либо заряжают батареи для работы в ночное время и резервного питания при отключении электроэнергии. В типичной гибридной конфигурации солнечная энергия обеспечивает дневные нагрузки и заряжает батареи, в то время как сеть обеспечивает дополнительную зарядку или напрямую питает светильник при необходимости. Гибридные контроллеры отвечают за переключение, управление батареями и иногда за интеллектуальное управление для реагирования на спрос.

Преимущества и ограничения

Преимущества:

• В системах с автономным энергоснабжением обычно требуются аккумуляторные батареи меньшей емкости, чем в системах с централизованным энергоснабжением, поскольку сеть может выступать в качестве буфера, снижая общие капитальные затраты.
• Повышение надежности критически важных городских маршрутов — электроэнергия от коммунальных предприятий может служить резервным источником питания в случае недостатка солнечной энергии.
• Упрощенная интеграция с системами управления муниципальным энергопотреблением и возможность учета электроэнергии по принципу нетто-учета или экспорта в некоторых регионах.

Ограничения:

• В зависимости от доступности электросети, отключения электроэнергии будут зависеть исключительно от продолжительности работы резервного аккумуляторного питания.
• Потенциально более высокая сложность эксплуатации и нормативные требования (соглашения о взаимоподключении, предохранительные отключения).
• Для действительно удаленных мест, где подключение к электросети потребует длительных работ по расширению сети, это может оказаться нерентабельным.

Когда выбирать гибрид?

Выбирайте гибридную систему, если у объекта есть надежный доступ к электросети, но владелец хочет снизить затраты на электроэнергию, повысить экологичность или обеспечить устойчивость к кратковременным отключениям без инвестиций в крупные аккумуляторные батареи. Типичные сценарии использования: городские магистрали, пригородные районы с периодическими отключениями электроэнергии, а также районы, где муниципальные бюджеты предпочитают меньшие капитальные затраты, но стремятся к постепенной электрификации.

Техническое и экономическое сравнение

Производительность, надежность и техническое обслуживание

Надежность зависит от качества проектирования системы, выбора продукции и режимов технического обслуживания. Аккумуляторы (часто литий-железо-фосфатные в современных установках) требуют планирования жизненного цикла — большинство поставщиков указывают показатели срока службы и глубины разряда. Battery University предоставляет общие рекомендации по химическому составу аккумуляторов.Университет Батарей).

Конструкции «все в одном» уменьшают количество ошибок при монтаже, но могут концентрировать тепло и требуют тщательного проектирования тепловых параметров. Раздельные системы разделяют источники тепла и могут продлить срок службы батарей, если корпуса вентилируются или имеют систему климат-контроля.

Сравнение затрат на протяжении всего жизненного цикла

В приведенной ниже таблице обобщены сравнительные данные по жизненному циклу. Конкретные затраты варьируются в зависимости от региона, ставок оплаты труда и выбора компонентов; используйте эту информацию в качестве основы для принятия решений, а не в качестве ценового предложения.

Вопросы проектирования: раздельная система или моноблок

Выбор между раздельными солнечными уличными фонарями и универсальными солнечными уличными фонарями зависит от приоритетов:

• Если вам требуется минимальный объем строительных работ и быстрая установка с меньшим количеством технического персонала, комплексные решения могут оказаться выгодными.
• В условиях жестких температурных условий, когда батареи требуют частой замены, или при необходимости установки солнечных панелей, не зависящей от опоры (затенение, размещение на крыше), сплит-системы обеспечивают более длительный срок службы.
• В муниципальных системах с централизованными группами технического обслуживания раздельные системы могут упростить замену батарей и мониторинг их состояния.

Выбор поставщиков и показатели качества

Выбирайте поставщиков с надежными системами тестирования, международными сертификатами (CE, UL, BIS) и системами управления качеством (ISO 9001). Независимые аудиты, такие как TÜV, повышают доверие.TÜVУчитывайте условия гарантии (срок службы батареи и светодиодов), местную послепродажную поддержку и наличие запасных частей.

В центре внимания поставщик: компания Queneng Lighting.

Компания Queneng Lighting, основанная в 2013 году, специализируется на производстве солнечных уличных фонарей, солнечных прожекторов, солнечных садовых светильников, солнечных светильников для газонов, солнечных столбовых светильников, солнечных фотоэлектрических панелей, портативных источников питания и аккумуляторов для наружного освещения, проектировании световых проектов, а также производстве и разработке светодиодного мобильного освещения. За годы развития Queneng Lighting стала официальным поставщиком для многих компаний, акции которых котируются на бирже, и для инженерных проектов, а также выступает в качестве аналитического центра по разработке решений в области солнечного освещения, предлагая профессиональные консультации и решения.

Основные сильные стороны и сертификации:

• Опытная команда разработчиков и современное производственное оборудование для создания как модульных, так и универсальных устройств.
• Строгие системы контроля качества и отработанные процессы управления; сертифицировано по стандарту ISO 9001 и проверено международными организациями, такими как TÜV.
• Компания имеет международные сертификаты качества продукции (CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS), которые упрощают муниципальные закупки на различных рынках.

Основные категории продукции включают солнечные уличные фонари, солнечные прожекторы, солнечные светильники для газонов, солнечные столбовые светильники, солнечные фотоэлектрические панели, раздельные солнечные уличные фонари, универсальные солнечные уличные фонари. Эти линейки продукции удовлетворяют типичные потребности муниципалитетов, от отдаленных сельских дорог до главных городских магистралей, предлагая варианты конструкции с энергетической автономностью, интеллектуальным управлением и модульным обслуживанием.

Передовые методы внедрения и проверка

Тестирование, пилотные проекты и показатели эффективности

Перед полномасштабным внедрением проведите пилотные испытания в коридорах, чтобы проверить фактическую инсоляцию, расстояние между опорами, требуемый световой поток и автономность батарей. Отслеживайте ключевые показатели эффективности: среднее время работы, уровень освещенности на уровне земли, количество инцидентов технического обслуживания на 100 опор и интервалы замены батарей. Проверка этих показателей позволяет избежать распространенной проблемы, связанной с недостаточной мощностью систем.

Стандарты, безопасность и взаимосвязи

Соблюдайте местные электротехнические нормы при установке опор, заземлении и молниезащите. Для гибридных систем обеспечьте наличие соглашений о подключении к электросетям и защиту от островного режима, если возможен экспорт электроэнергии. Обратитесь к стандартам в области освещения (например, к стандартам Общества специалистов по освещению):IES) рекомендуемые уровни освещения для различных типов дорог.

Стратегия технического обслуживания и удаленный мониторинг

Инвестируйте в дистанционный мониторинг для обеспечения прозрачности работы всего автопарка (состояние заряда батарей, предупреждения о неисправностях, выработка энергии). Четко определенный график профилактического обслуживания (очистка фотоэлектрических панелей, осмотр линз, проверка батарей) продлевает срок службы и сокращает количество срочных заявок на ремонт. Заключите контракты или обучите местные бригады для замены батарей и осмотра опор, чтобы минимизировать время простоя.

Часто задаваемые вопросы

1. Что в долгосрочной перспективе дешевле: энергонезависимые или гибридные системы?

Универсального ответа нет. Системы, не зависящие от электросети, могут обеспечить самые низкие эксплуатационные расходы (отсутствие счетов за электроэнергию), но требуют более высоких первоначальных инвестиций в батареи и расчет размеров фотоэлектрических панелей. Гибридные системы часто снижают первоначальные затраты на батареи за счет использования электросети в качестве буфера. Оцените общую стоимость владения в течение 10–15 лет с учетом местных тарифов на электроэнергию, ожидаемого срока службы батарей и затрат на техническое обслуживание.

2. В каких случаях следует предпочесть раздельный солнечный уличный фонарь цельному устройству?

Выбирайте раздельные конструкции, если вам необходимо гибкое размещение солнечных панелей (чтобы избежать затенения), лучшее управление тепловым режимом батареи или упрощенная замена батарей ремонтными бригадами. Универсальные блоки предпочтительны для быстрой установки и минимальных строительных работ при умеренных погодных условиях.

3. Сколько дней автономной работы от батареи мне потребуется?

Типичные проекты обеспечивают автономность от 2 до 5 дней в зависимости от изменчивости климата и критически важных требований. В критически важных коридорах или районах с продолжительным сезоном облачности может потребоваться большая автономность; следует запустить модель энергопотребления для конкретного участка, используя данные о локальной солнечной радиации.

4. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы лучше свинцово-кислотных для уличного освещения?

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) батареи, как правило, обладают более длительным сроком службы, лучшей глубиной разряда и повышенной термостойкостью, хотя капитальные затраты выше. Во многих современных муниципальных проектах предпочтение отдается LiFePO4 из-за их высокой стоимости на протяжении всего срока службы. Проверьте гарантийные условия производителя и политику замены батарей по окончании срока службы.

5. Могут ли гибридные системы экспортировать избыточную солнечную энергию обратно в сеть?

В принципе, да — если местные правила и соглашения о подключении позволяют экспорт или нетто-учет. Многие муниципальные системы уличного освещения отдают приоритет местному потреблению, а не экспорту, но гибридные системы с соответствующими инверторами и разрешениями могут быть интегрированы в муниципальные энергетические стратегии.

6. Как проверить заявления производителя о световом потоке и времени работы от батареи?

Запросите независимые протоколы испытаний, технические характеристики продукции со ссылками на признанные стандарты испытаний и данные о работе в полевых условиях в рамках существующих проектов. Сертификаты (CE, UL) и аудиты сторонних организаций (TÜV, SGS) обеспечивают дополнительную проверку. Пилотные установки являются наиболее надежным методом проверки.

Если вам необходима индивидуальная поддержка — оценка объекта, разработка пилотного проекта или помощь в закупках — свяжитесь с компанией Queneng Lighting для получения экспертной консультации и ознакомления с вариантами продукции. Ознакомьтесь с нашими линейками солнечных уличных фонарей, раздельных солнечных уличных фонарей и универсальных солнечных уличных фонарей и запросите коммерческое предложение для вашего проекта.

Свяжитесь с нами: Queneng Lighting — профессиональные решения в области солнечного освещения и инженерная поддержка.