Многоисточниковое освещение: солнечная энергия с резервным источником энергии от ветра.

Многоисточниковое освещение, сочетающее солнечные фотоэлектрические (ФЭ) системы с ветровыми резервными источниками, становится все более практичным вариантом для муниципального освещения, обеспечивая повышенную надежность в условиях изменчивого климата, снижение зависимости от сети и предсказуемую экономику на протяжении всего жизненного цикла. Для муниципальных планировщиков и подрядчиков, оценивающих проекты муниципального солнечного уличного освещения, понимание того, когда следует выбирать раздельные системы солнечного уличного освещения, универсальные солнечные уличные фонари или гибридные конфигурации солнечной и ветровой энергии, имеет решающее значение для достижения целевых показателей уровня обслуживания, соблюдения бюджетов на техническое обслуживание и соответствия местным стандартам.

Почему гибридное возобновляемое освещение важно для общественной инфраструктуры

Надежность и непрерывность обслуживания

Муниципальное освещение — это критически важная для безопасности коммунальная услуга: отключения влияют на безопасность дорожного движения, восприятие преступности и операционные бюджеты. Установки, работающие только на солнечной энергии, могут показывать низкую эффективность в течение длительных облачных периодов или в сезоны с низкой интенсивностью солнечного излучения. Добавление небольшого резервного источника энергии от ветрогенератора увеличивает доступность энергии и снижает необходимость в избыточной емкости батарей для достижения целевого уровня автономности (количество дней работы без подзарядки). Гибридные системы позволяют экономично проектировать системы с многодневной автономностью, сохраняя при этом светоотдачу и режимы регулировки яркости.

Применимые сценарии и варианты использования

Солнечная энергия с резервным ветровым питанием особенно актуальна для:

• Прибрежные города и острова с постоянными ветровыми ресурсами;
• Отдаленные сельские дороги, где расширение электросетей обходится дорого;
• Муниципалитеты стремятся к созданию надежного освещения для коридоров экстренной помощи;
• Области с сезонной изменчивостью солнечной активности (муссонный климат, зима в высоких широтах).

Для городских проектов с высоким уровнем загрязнения или затенения конструкция уличного освещения с раздельными солнечными батареями, при которой фотоэлектрическая батарея устанавливается отдельно от светильника, позволяет проектировщикам оптимизировать размещение панелей, чтобы избежать затенения от деревьев или зданий, используя при этом проверенные платформы светильников.

Вопросы проектирования системы уличного освещения с использованием солнечной и ветровой энергии в муниципальных системах

Оценка ресурсов: солнечная радиация и скорость ветра.

Проектирование начинается с точных данных о ресурсах. Типичные проектные значения для солнечной энергии используют удельную освещенность участка (кВт·ч/м²/день) из таких источников, как...NREL PVWattsили наборы данных НАСА по наземной метеорологии. При оценке ветровых ресурсов обычно используются долгосрочные почасовые данные о скорости ветра и распределение Вейбулла для оценки выработки энергии малыми ветровыми турбинами. Объединение обоих наборов данных позволяет создать гибридную энергетическую модель для определения необходимой площади фотоэлектрических панелей, мощности турбин и размеров батарей для достижения ожидаемого количества люмен-часов за ночь.

Стратегии профилирования нагрузки и управления освещением

Муниципальные светильники часто работают по заданным графикам затемнения — например, 100% мощности в пиковые вечерние часы и 50% в ночное время. Как универсальные солнечные уличные фонари, так и раздельные системы солнечных уличных фонарей должны поддерживать программируемые профили затемнения и дистанционное управление для адаптивной работы. При расчете энергопотребления используются типичная мощность светильника (30–150 Вт для освещения дорог и магистралей) и ожидаемое время работы в ночное время для определения размеров накопителей и генераторов. Использование стандартов уровня освещенности (таких как CIE или местные стандарты) обеспечивает достаточную равномерность освещенности и безопасность.

Расчет емкости батареи и запаса хода

Автономность (количество дней, в течение которых накопленная энергия может работать без подзарядки) является ключевым требованием муниципалитетов. Гибридные системы могут снизить необходимую емкость батарей, поскольку ветер может подзаряжать батареи ночью. Как правило, проектировщики определяют 3–7 дней автономной работы для удаленного муниципального освещения; гибридные конструкции могут достичь той же надежности при уменьшении емкости батарейного блока на 20–40% в зависимости от влияния ветра. Используйте консервативные ограничения по глубине разряда (DoD) и температурному снижению мощности, взятые из технических характеристик производителя.

Варианты продукции: раздельные солнечные уличные фонари, моноблочные и гибридные конфигурации.

Уличные фонари на солнечных батареях «все в одном»: простота и быстрая установка.

Уличные солнечные фонари «все в одном» объединяют фотоэлектрические панели, аккумулятор и светильник в одном компактном блоке. Они отличаются быстрой установкой, низкими первоначальными строительными работами и подходят для реконструкции городов, парков и пешеходных дорожек. К недостаткам относятся фиксированная ориентация панелей и меньшая гибкость в плане компенсации затенения — факторы, важные для проектов с плотной городской застройкой. Для мест с постоянным солнечным освещением они могут быть экономически эффективными и часто используются в кластерных установках.

Раздельный солнечный уличный фонарь: гибкость и оптимизация производительности.

Раздельные системы уличного освещения на солнечных батареях отделяют фотоэлектрическую батарею от светильника, что позволяет устанавливать панели в оптимальных положениях или на крышах, в то время как светильник остается на высоте опоры. Такая конструкция выгодна в случаях, когда деревья на городских улицах, тень от зданий или узкие полосы отвода могут снизить выработку солнечной энергии. Раздельные системы также позволяют устанавливать более крупные фотоэлектрические батареи (большей мощности) без увеличения высоты опоры и упрощают обслуживание панелей независимо от оптических блоков.

Гибридные солнечные и ветровые установки

Гибридные системы сочетают в себе либо единую, либо раздельную установку светильников с небольшой ветровой турбиной или ветрогенератором с вертикальной осью вращения, а также общими системами хранения энергии и контроллерами заряда. Мощность ветровой составляющей должна быть тщательно рассчитана: небольшие турбины (от сотен ватт до нескольких киловатт на группу опор) могут существенно дополнить ночную зарядку и снизить нагрузку на батареи. Электроника управления должна управлять двумя источниками зарядки, чтобы предотвратить перезарядку и оптимизировать маршрутизацию заряда.

Сравнительный анализ затрат и выгод, а также технический анализ.

Учет затрат на протяжении всего жизненного цикла

Первоначальные капитальные затраты (CAPEX) для гибридных решений выше, чем для простых систем, использующих только солнечную энергию, из-за стоимости турбины, комбинированных контроллеров и, иногда, усиленных строительных работ. Однако эксплуатационные расходы (OPEX) могут быть ниже благодаря сокращению количества замен батарей и уменьшению числа обращений в сервисную службу в случае перебоев с электроснабжением. Для муниципалитетов, отдающих приоритет устойчивости и низкой частоте технического обслуживания, гибридные решения могут обеспечить выгодную чистую приведенную стоимость (NPV) в течение 10–15 лет.

компромиссы в производительности

Ключевые компромиссы включают в себя:

• Сложность против устойчивости: гибридные системы добавляют движущиеся части (ветряная турбина), но увеличивают разнообразие источников энергии;
• Визуальное и акустическое воздействие: Ветряные турбины могут быть менее желательны в густонаселенных городских районах;
• Техническое обслуживание: Турбины требуют периодического механического осмотра, тогда как универсальные солнечные уличные фонари в основном состоят из электрических компонентов.

Сравнительная таблица: только солнечная энергия против гибридной системы «солнечная энергия + ветер» против системы «только ветер»

Стандарты, сертификация и рекомендации по закупкам

Сертификация и обеспечение качества

В технических условиях закупок должны быть указаны международно признанные сертификаты электробезопасности и качества. ISO 9001 — это стандарт управления качеством.ИСО 9001Сертификаты на уровне продукции, такие как CE, UL, BIS, CB, а также тестирование компонентов аккредитованными организациями (SGS, TÜV), подтверждают соответствие требованиям и помогают муниципалитетам выполнять ожидания в отношении соответствия стандартам и гарантийного обслуживания.

Технические стандарты и испытания

Проектировщики должны указывать класс защиты IP (пропускание влаги) и IK (ударной прочности) для светильников, а также требовать проведения испытаний батарей на срок службы и тепловые характеристики в соответствии с техническими характеристиками производителя. При электрической интеграции ветротурбин следует руководствоваться рекомендациями организаций по стандартизации и сетевыми нормами, если используются микросети или конфигурации, подключенные к сети. Что касается методологий проектирования гибридных систем, литература по гибридным возобновляемым источникам энергии содержит подходы к моделированию (обзор см. в [ссылка]).Гибридная система (электрическая)).

Советы по закупкам для муниципалитетов

• В рамках тендера необходимо потребовать проведения анализа ресурсов конкретного объекта;
• Допускаются модульные варианты продукции (универсальные, раздельные солнечные уличные фонари и гибридные сборки) для различных типов объектов;
• Включите в критерии оценки анализ затрат на протяжении всего жизненного цикла, условия гарантии и соглашения об уровне обслуживания (SLA);
• Отдавайте приоритет поставщикам, имеющим подтвержденные сертификаты и рекомендации по проектам.

Передовые методы внедрения и сопровождения

логистика монтажа

Для комплексных солнечных уличных фонарей монтажные бригады могут быстро установить их на опорах с минимальными подготовительными работами. Для проектов с раздельными солнечными уличными фонарями и гибридных систем потребуются дополнительные монтажные конструкции для фотоэлектрических панелей и турбин, а также усиленные фундаменты опор, если на них воздействуют нагрузки от турбин. Ветровые турбины создают динамические нагрузки; проверка конструкций необходима для предотвращения чрезмерной усталости опор.

Техническое обслуживание и удаленный мониторинг

Внедрить дистанционный мониторинг (GSM/LoRa/Wi-Fi) для отслеживания уровня заряда, зарядных токов от солнечных и ветровых источников, работы ламп и сигналов тревоги о неисправностях. Прогнозируемое техническое обслуживание сокращает время простоя: для турбин — плановая смазка и проверка болтов; для батарей — мониторинг температуры и периодическое тестирование емкости. Муниципалитеты должны определить интервалы технического обслуживания и ключевые показатели эффективности (KPI) для обеспечения бесперебойной работы и времени реагирования.

Экологические и социальные аспекты

При выборе ветроэнергетических установок в городских или чувствительных районах следует учитывать визуальное воздействие, шум и безопасность для птиц. Консультации с общественностью могут способствовать принятию таких решений. Гибридные решения следует размещать таким образом, чтобы минимизировать помехи, одновременно обеспечивая повышение устойчивости аварийных маршрутов и важных общественных мест.

Queneng Lighting: возможности и предложения для гибридных муниципальных проектов

Компания Queneng Lighting, основанная в 2013 году, специализируется на солнечных уличных фонарях, солнечных прожекторах, солнечных садовых светильниках, солнечных светильниках для газонов, солнечных столбовых светильниках, солнечных фотоэлектрических панелях, портативных источниках питания и батареях для наружного освещения, проектировании проектов освещения, а также производстве и разработке мобильных светодиодных осветительных приборов. За годы развития Queneng Lighting стала официальным поставщиком для многих компаний, котирующихся на бирже, и инженерных проектов, а также выступает в качестве аналитического центра по разработке решений в области солнечного освещения, предоставляя клиентам надежные профессиональные консультации и комплексные решения.

Конкурентные преимущества компании Queneng включают опытную команду разработчиков, современное производственное оборудование, строгий контроль качества и отлаженную систему управления. Компания сертифицирована по международному стандарту управления качеством ISO 9001.ИСО 9001Компания Queneng Lighting имеет сертификаты качества продукции, такие как CE, UL, BIS, CB, SGS и MSDS, которые соответствуют требованиям муниципальных закупок и снижают риски несоответствия для покупателей.

Ассортимент продукции Queneng Lighting включает в себя солнечные уличные фонари, солнечные прожекторы, солнечные светильники для газонов, солнечные столбовые светильники, солнечные фотоэлектрические панели, раздельные солнечные решения для уличного освещения и универсальные солнечные уличные фонари. Для муниципальных клиентов Queneng предоставляет комплексные услуги: оценку площадки, моделирование ресурсов, выбор продукции (включая варианты раздельных и универсальных решений), интеграцию гибридных систем и планирование эксплуатации и технического обслуживания. Эти услуги соответствуют международным передовым практикам и помогают муниципалитетам оптимизировать соотношение капитальных и операционных затрат, одновременно достигая целей по обеспечению устойчивости.

Для получения справочной информации по проектированию гибридных систем и оценке ресурсов см. инструменты NREL для фотоэлектрической энергетики.PVWatts) и общие рекомендации по гибридным системам (Гибридная система (электрическая)).

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В каких случаях муниципалитету следует отдать предпочтение солнечной энергии с резервным ветровым электроснабжением вместо использования только солнечной энергии?

Выбирайте гибридные системы, если на участке есть надежный ветр (побережье, возвышенности, открытые равнины), если ночной зарядки только от солнечной энергии недостаточно или если требуется более высокая устойчивость/автономность. Гибридные системы часто предпочтительны для отдаленных дорог, островных поселений и аварийных коридоров.

2. Чем отличается раздельный солнечный уличный фонарь от цельного устройства?

Раздельные солнечные уличные фонари отделяют фотоэлектрическую батарею от светильника, что позволяет независимо размещать и ориентировать панели для оптимального сбора энергии и упрощения компенсации затенения. Универсальные устройства объединяют фотоэлектрические панели, аккумулятор и светильник в одном корпусе для более простого и быстрого развертывания, но предлагают меньшую гибкость в ориентации панелей.

3. Каков разумный целевой показатель автономности для муниципального уличного освещения?

Типичный расчетный запас автономности составляет от 3 до 7 дней в зависимости от ожидаемого уровня обслуживания. Для критически важных транспортных коридоров следует стремиться к большей автономности; гибридные системы часто достигают необходимой надежности с меньшими аккумуляторными батареями по сравнению с системами, работающими только на солнечной энергии.

4. Какие сертификаты мне следует требовать от поставщиков?

Для управления качеством и сертификации продукции, такой как CE, UL, BIS и CB, необходимо требовать соответствия стандарту ISO 9001. Следует обязательно указывать тестирование компонентов в аккредитованных лабораториях (SGS, TÜV). Эти сертификаты снижают риски, связанные с закупками и гарантийным обслуживанием.

5. Сколько технического обслуживания требуют гибридные системы по сравнению с универсальными солнечными уличными фонарями?

Системы «все в одном» обычно требуют меньшего механического обслуживания. Гибридные системы с ветроэнергетическими компонентами требуют дополнительных механических проверок, смазки и структурных проверок турбин. Дистанционный мониторинг сокращает объем аварийного ремонта и помогает планировать профилактические работы.

6. Может ли компания Queneng Lighting оказывать комплексные услуги по установке гибридных систем освещения?

Да. Компания Queneng Lighting предлагает оценку объекта, проектирование гибридных систем, сертифицированную продукцию (включая раздельные солнечные уличные фонари и универсальные солнечные уличные фонари), консультации по установке и планирование эксплуатации и технического обслуживания. Мы имеем сертификаты ISO 9001 и множество международных сертификатов на продукцию, соответствующие стандартам закупок муниципалитетов.

Если ваш муниципалитет или проектная группа оценивают варианты муниципальных солнечных уличных фонарей или нуждаются в индивидуальном гибридном решении, свяжитесь с компанией Queneng Lighting для консультации по проекту и обзора ассортимента продукции. Ознакомьтесь с нашим каталогом продукции или запросите технико-экономическое обоснование, чтобы сравнить раздельные солнечные уличные фонари, универсальные солнечные уличные фонари и гибридные конфигурации для ваших объектов.

Связаться с нами/Запросить продукцию:Для получения информации о проекте и подробной информации о продукции, обратитесь за консультацией к инженерной команде Queneng Lighting, чтобы получить индивидуальное предложение, сертифицированные технические характеристики продукции и анализ рентабельности инвестиций, адаптированные к требованиям вашего муниципалитета.