Hệ thống chiếu sáng đa nguồn: Năng lượng mặt trời kết hợp với nguồn gió.

Hệ thống chiếu sáng đa nguồn kết hợp giữa hệ thống quang điện mặt trời (PV) và nguồn gió dự phòng đang ngày càng trở nên thiết thực đối với chiếu sáng đô thị, mang lại độ tin cậy cao hơn trong điều kiện khí hậu thay đổi, giảm sự phụ thuộc vào lưới điện và tính kinh tế vòng đời có thể dự đoán được. Đối với các nhà quy hoạch và nhà thầu đô thị khi đánh giá các dự án đèn đường năng lượng mặt trời đô thị, việc hiểu rõ khi nào nên lựa chọn hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tách rời, đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp hoặc cấu hình lai năng lượng mặt trời-gió là rất quan trọng để đáp ứng các mục tiêu về chất lượng dịch vụ, ngân sách bảo trì và các tiêu chuẩn địa phương.

Tại sao hệ thống chiếu sáng kết hợp năng lượng tái tạo lại quan trọng đối với cơ sở hạ tầng công cộng?

Độ tin cậy và tính liên tục của dịch vụ

Hệ thống chiếu sáng đô thị là một dịch vụ công cộng thiết yếu về an toàn: sự cố mất điện ảnh hưởng đến an toàn giao thông, nhận thức về tội phạm và ngân sách vận hành. Các hệ thống chỉ sử dụng năng lượng mặt trời có thể hoạt động kém hiệu quả trong những thời kỳ nhiều mây kéo dài hoặc vào mùa có bức xạ mặt trời thấp. Việc bổ sung một hệ thống dự phòng gió nhỏ sẽ tăng khả năng cung cấp năng lượng và giảm nhu cầu về dung lượng pin dự trữ để đạt được mức độ tự chủ mục tiêu (số ngày hoạt động mà không cần sạc lại). Hệ thống lai là một cách để thiết kế hệ thống hoạt động tự chủ nhiều ngày một cách kinh tế trong khi vẫn duy trì được cường độ chiếu sáng và lịch trình điều chỉnh độ sáng.

Các trường hợp áp dụng và tình huống sử dụng

Hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp với nguồn điện gió đặc biệt phù hợp cho:

• Các thị trấn ven biển và đảo có nguồn gió ổn định;
• Các tuyến đường nông thôn hẻo lánh, nơi việc mở rộng mạng lưới điện tốn kém;
• Các đô thị đang tìm kiếm giải pháp chiếu sáng bền vững cho các hành lang khẩn cấp;
• Các khu vực có sự biến đổi theo mùa của bức xạ mặt trời (khí hậu gió mùa, mùa đông ở vĩ độ cao).

Đối với các dự án đô thị có mức độ ô nhiễm hoặc bóng râm cao, thiết kế đèn đường năng lượng mặt trời tách rời—trong đó mảng pin mặt trời được lắp đặt riêng biệt với đèn chiếu sáng—cho phép các nhà thiết kế tối ưu hóa vị trí đặt tấm pin để tránh bị cây cối hoặc các tòa nhà che khuất, đồng thời vẫn sử dụng các nền tảng đèn chiếu sáng đã được chứng minh hiệu quả.

Các yếu tố cần xem xét khi thiết kế hệ thống chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời và gió đô thị.

Đánh giá nguồn tài nguyên: bức xạ mặt trời và tốc độ gió

Quá trình thiết kế bắt đầu bằng việc thu thập dữ liệu tài nguyên chính xác. Các giá trị thiết kế điển hình cho năng lượng mặt trời sử dụng bức xạ cụ thể tại địa điểm (kWh/m2/ngày) từ các nguồn như...NREL PVWattshoặc bộ dữ liệu Khí tượng bề mặt của NASA. Việc đánh giá nguồn năng lượng gió thường sử dụng bộ dữ liệu tốc độ gió hàng giờ dài hạn và phân bố Weibull để ước tính sản lượng năng lượng từ các tuabin gió nhỏ. Kết hợp cả hai bộ dữ liệu cho phép mô hình năng lượng lai xác định diện tích PV cần thiết, công suất tuabin và kích thước pin để đáp ứng lượng lumen-giờ dự kiến ​​mỗi đêm.

chiến lược lập hồ sơ tải và điều khiển ánh sáng

Các thiết bị chiếu sáng đô thị thường hoạt động theo lịch trình điều chỉnh độ sáng xác định – ví dụ: công suất 100% vào giờ cao điểm buổi tối, 50% vào đêm khuya. Cả đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp và hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tách rời đều cần hỗ trợ các cấu hình điều chỉnh độ sáng có thể lập trình và quản lý từ xa để vận hành thích ứng. Việc lập ngân sách năng lượng sử dụng công suất đèn điển hình (30–150W cho chiếu sáng đường phố và đường chính) và số giờ hoạt động dự kiến ​​mỗi đêm để xác định kích thước hệ thống lưu trữ và phát điện. Tham khảo các tiêu chuẩn về mức độ chiếu sáng (như tiêu chuẩn CIE hoặc tiêu chuẩn địa phương) đảm bảo độ đồng đều về độ sáng và an toàn.

Kích thước pin và thời lượng sử dụng

Thời gian hoạt động độc lập (số ngày năng lượng dự trữ để vận hành mà không cần sạc lại) là một yêu cầu quan trọng của chính quyền địa phương. Hệ thống lai có thể giảm dung lượng pin cần thiết vì năng lượng gió có thể bổ sung pin vào ban đêm. Các nhà thiết kế thường xác định thời gian hoạt động độc lập từ 3 đến 7 ngày cho hệ thống chiếu sáng đô thị vùng sâu vùng xa; các thiết kế lai có thể đạt được độ tin cậy tương tự với dung lượng pin nhỏ hơn từ 20 đến 40% tùy thuộc vào lượng năng lượng gió đóng góp. Sử dụng giới hạn độ xả sâu (DoD) và mức giảm công suất theo nhiệt độ được lấy từ bảng dữ liệu của nhà sản xuất.

Các lựa chọn sản phẩm: đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời, dạng tích hợp và dạng lai.

Đèn đường năng lượng mặt trời đa năng: đơn giản và lắp đặt nhanh chóng

Đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp tất cả trong một bao gồm tấm pin quang điện, pin lưu trữ và đèn chiếu sáng trong một thiết bị nhỏ gọn duy nhất. Chúng có ưu điểm là lắp đặt nhanh chóng, công tác xây dựng ban đầu thấp và phù hợp cho việc cải tạo đô thị, công viên và đường đi bộ. Hạn chế bao gồm hướng lắp đặt tấm pin cố định và khả năng điều chỉnh giảm thiểu bóng râm thấp hơn – những yếu tố quan trọng đối với các dự án đô thị mật độ cao. Đối với các địa điểm có ánh nắng mặt trời ổn định, chúng có thể tiết kiệm chi phí và thường được sử dụng theo cụm.

Đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời: tính linh hoạt và tối ưu hóa hiệu suất

Hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời tách rời cho phép tách riêng mảng pin mặt trời khỏi bộ đèn, giúp lắp đặt các tấm pin ở vị trí tối ưu hoặc trên mái nhà trong khi bộ đèn vẫn giữ nguyên chiều cao cột. Thiết kế này có lợi khi cây xanh trên đường phố, bóng râm của các tòa nhà hoặc hành lang hẹp có thể làm giảm khả năng thu hoạch năng lượng mặt trời. Hệ thống tách rời cũng cho phép sử dụng mảng pin mặt trời lớn hơn (công suất cao hơn) mà không cần tăng kích thước cột, và tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì các tấm pin độc lập với bộ phận quang học.

Hệ thống kết hợp năng lượng mặt trời và gió

Hệ thống lai kết hợp các cụm đèn chiếu sáng tích hợp hoặc tách rời với một tuabin gió nhỏ hoặc máy phát điện gió trục đứng, cùng với hệ thống lưu trữ năng lượng và bộ điều khiển sạc dùng chung. Công suất của thành phần gió cần được tính toán cẩn thận: các tuabin nhỏ (hàng trăm watt đến vài kilowatt mỗi cụm cột) có thể bổ sung đáng kể cho việc sạc vào ban đêm và giảm tải cho pin. Thiết bị điện tử điều khiển phải quản lý hai nguồn sạc để ngăn ngừa sạc quá mức và tối ưu hóa đường dẫn sạc.

So sánh chi phí-lợi ích và kỹ thuật

Các yếu tố chi phí vòng đời

Chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX) cao hơn đối với các giải pháp lai so với các hệ thống chỉ sử dụng năng lượng mặt trời đơn thuần do chi phí của tuabin, bộ điều khiển kết hợp và đôi khi là các công trình dân dụng được gia cố. Tuy nhiên, chi phí vận hành (OPEX) có thể thấp hơn do giảm số lần thay thế pin và số lần gọi dịch vụ khi mất điện. Đối với các đô thị ưu tiên tính ổn định và tần suất bảo trì thấp, các giải pháp lai có thể mang lại giá trị hiện tại ròng (NPV) thuận lợi trong vòng 10-15 năm.

Sự đánh đổi về hiệu suất

Những sự đánh đổi chính bao gồm:

• Độ phức tạp so với khả năng phục hồi: Hệ thống lai ghép bổ sung thêm các bộ phận chuyển động (tuabin gió) nhưng tăng cường tính đa dạng năng lượng;
• Tác động về mặt thị giác và âm thanh: Các tuabin gió có thể không được ưa chuộng ở các khu vực đô thị đông dân cư;
• Bảo trì: Các tuabin cần được kiểm tra cơ khí định kỳ, trong khi đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp chủ yếu có các bộ phận điện.

Bảng so sánh: hệ thống chỉ sử dụng năng lượng mặt trời, hệ thống kết hợp năng lượng mặt trời và gió, và hệ thống chỉ sử dụng năng lượng gió.

Tiêu chuẩn, chứng nhận và hướng dẫn mua sắm

Chứng nhận và đảm bảo chất lượng

Các yêu cầu về mua sắm cần bao gồm các chứng nhận được quốc tế công nhận về an toàn điện và chất lượng. ISO 9001 là một tiêu chuẩn quản lý chất lượng (Tiêu chuẩn ISO9001Các chứng nhận cấp sản phẩm như CE, UL, BIS, CB và kiểm tra linh kiện bởi các tổ chức được công nhận (SGS, TÜV) xác nhận sự phù hợp và giúp các đô thị đáp ứng các yêu cầu về tuân thủ và bảo hành.

Tiêu chuẩn kỹ thuật và thử nghiệm

Các nhà thiết kế nên bao gồm xếp hạng IP (bảo vệ chống xâm nhập) và IK (khả năng chống va đập) cho đèn chiếu sáng, và yêu cầu thử nghiệm pin về tuổi thọ chu kỳ và hành vi nhiệt theo bảng dữ liệu của nhà sản xuất. Đối với việc tích hợp điện cho tuabin gió, hãy tuân theo hướng dẫn từ các tổ chức tiêu chuẩn và quy tắc lưới điện khi sử dụng lưới điện nhỏ hoặc cấu hình nối lưới. Đối với các phương pháp thiết kế hệ thống lai, tài liệu về hệ thống năng lượng tái tạo lai cung cấp các phương pháp mô hình hóa (để biết tổng quan, xemHệ thống lai (điện)).

Mẹo mua sắm cho các thành phố

• Yêu cầu phân tích nguồn lực cụ thể tại địa điểm thi công như một phần của hồ sơ dự thầu;
• Chấp nhận các tùy chọn sản phẩm dạng mô-đun (tất cả trong một, đèn đường năng lượng mặt trời tách rời và các cụm lắp ráp lai) để phù hợp với nhiều địa điểm khác nhau;
• Bao gồm phân tích chi phí vòng đời sản phẩm, điều khoản bảo hành và thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) trong tiêu chí đánh giá;
• Ưu tiên các nhà cung cấp có chứng nhận xác thực và tham khảo dự án.

Thực tiễn tốt nhất về triển khai và bảo trì

Hậu cần lắp đặt

Đối với đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp, đội ngũ lắp đặt có thể triển khai nhanh chóng ở cấp độ cột với công tác chuẩn bị mặt bằng tối thiểu. Các dự án đèn đường năng lượng mặt trời tách rời và dự án lai sẽ yêu cầu các cấu trúc lắp đặt bổ sung cho các tấm pin mặt trời và tuabin, cũng như móng cột được gia cố nếu có tải trọng tuabin. Tuabin gió tạo ra tải trọng động; việc kiểm tra kỹ thuật kết cấu là rất cần thiết để tránh hiện tượng mỏi quá mức ở các cột.

Bảo trì & giám sát từ xa

Triển khai hệ thống giám sát từ xa (GSM/LoRa/Wi-Fi) để theo dõi trạng thái sạc, dòng điện sạc từ cả nguồn năng lượng mặt trời và gió, hoạt động của đèn và cảnh báo lỗi. Bảo trì dự đoán giúp giảm thời gian ngừng hoạt động: đối với tua bin, cần bôi trơn định kỳ và kiểm tra bu lông; đối với pin, cần giám sát nhiệt độ và kiểm tra dung lượng định kỳ. Các đô thị nên xác định khoảng thời gian bảo trì và các chỉ số hiệu suất chính (KPI) cho thời gian hoạt động và thời gian phản hồi.

Các yếu tố môi trường và xã hội

Cần xem xét tác động trực quan, tiếng ồn và sự an toàn cho chim chóc đối với các cấu kiện gió ở khu vực đô thị hoặc nhạy cảm. Tham vấn cộng đồng có thể giúp dễ dàng được chấp nhận hơn. Các giải pháp lai ghép nên được bố trí để giảm thiểu sự xáo trộn trong khi vẫn mang lại lợi ích về khả năng phục hồi cho các tuyến đường khẩn cấp và không gian công cộng quan trọng.

Queneng Lighting: năng lực và giải pháp cho các dự án đô thị hỗn hợp

Công ty Queneng Lighting, thành lập năm 2013, tập trung vào đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn chiếu cỏ năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, nguồn điện và pin di động ngoài trời, thiết kế dự án chiếu sáng, và sản xuất, phát triển sản phẩm chiếu sáng di động LED. Sau nhiều năm phát triển, Queneng Lighting đã trở thành nhà cung cấp được chỉ định cho nhiều công ty niêm yết và dự án kỹ thuật, hoạt động như một trung tâm tư vấn giải pháp kỹ thuật chiếu sáng năng lượng mặt trời, cung cấp cho khách hàng sự hướng dẫn chuyên nghiệp đáng tin cậy và các giải pháp tích hợp.

Những lợi thế cạnh tranh của Queneng bao gồm đội ngũ R&D giàu kinh nghiệm, thiết bị sản xuất tiên tiến, kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và hệ thống quản lý hoàn thiện. Công ty được chứng nhận theo tiêu chuẩn quản lý chất lượng quốc tế ISO 9001.Tiêu chuẩn ISO9001(và đã vượt qua các cuộc kiểm định quốc tế của TÜV). Queneng Lighting sở hữu các chứng nhận sản phẩm như CE, UL, BIS, CB, SGS và MSDS, hỗ trợ các yêu cầu mua sắm của thành phố và giảm rủi ro tuân thủ cho người mua.

Danh mục sản phẩm của Queneng Lighting bao gồm đèn đường năng lượng mặt trời, đèn chiếu điểm năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn trụ năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, giải pháp đèn đường năng lượng mặt trời tách rời và đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp. Đối với khách hàng thuộc chính quyền địa phương, Queneng cung cấp dịch vụ trọn gói: đánh giá địa điểm, mô hình hóa nguồn lực, lựa chọn sản phẩm (bao gồm cả lựa chọn tách rời và tích hợp), tích hợp hệ thống lai và lập kế hoạch vận hành và bảo trì. Các dịch vụ này phù hợp với các thông lệ tốt nhất quốc tế và giúp các đô thị tối ưu hóa sự cân bằng giữa chi phí đầu tư và chi phí vận hành trong khi vẫn đáp ứng các mục tiêu về khả năng phục hồi.

Để tham khảo về thiết kế hệ thống lai và đánh giá nguồn lực, hãy xem các công cụ PV của NREL (Công suất PV) và hệ thống hướng dẫn lai tổng quát (Hệ thống lai (điện)).

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Khi nào thì một đô thị nên lựa chọn hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp với nguồn gió dự phòng thay vì chỉ sử dụng năng lượng mặt trời?

Hãy chọn hệ thống lai khi địa điểm có tiềm năng gió ổn định (vùng ven biển, sườn núi cao, đồng bằng rộng mở), khi việc sạc điện ban đêm chỉ bằng năng lượng mặt trời không đủ, hoặc khi cần độ bền/tự chủ cao hơn. Hệ thống lai thường được ưu tiên sử dụng cho các tuyến đường hẻo lánh, cộng đồng đảo và hành lang khẩn cấp.

2. Đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời khác với đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp như thế nào?

Đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời giúp tách biệt mảng pin mặt trời khỏi bộ đèn, cho phép đặt và định hướng các tấm pin độc lập để thu năng lượng tối ưu và giảm thiểu hiện tượng che bóng dễ dàng hơn. Các thiết bị "tất cả trong một" tích hợp pin mặt trời, pin lưu trữ và bộ đèn vào một thiết bị duy nhất để triển khai đơn giản và nhanh chóng hơn, nhưng lại ít linh hoạt hơn trong việc định hướng các tấm pin.

3. Mức độ tự chủ hợp lý cho hệ thống chiếu sáng đường phố đô thị là bao nhiêu?

Thời gian tự chủ vận hành điển hình trong thiết kế dao động từ 3 đến 7 ngày tùy thuộc vào kỳ vọng về mức độ dịch vụ. Đối với các hành lang giao thông quan trọng, hãy hướng đến thời gian tự chủ vận hành cao hơn; các hệ thống lai thường đạt được độ tin cậy cần thiết với các bộ pin nhỏ hơn so với các hệ thống chỉ sử dụng năng lượng mặt trời.

4. Tôi nên yêu cầu những chứng nhận nào từ các nhà cung cấp?

Yêu cầu chứng nhận ISO 9001 về quản lý chất lượng và các chứng nhận cấp sản phẩm như CE, UL, BIS và CB. Cần quy định việc kiểm tra linh kiện bởi các phòng thí nghiệm được công nhận (SGS, TÜV). Những chứng nhận này giúp giảm thiểu rủi ro trong khâu mua sắm và bảo hành.

5. So với đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp, hệ thống lai (hybrid) cần bảo trì nhiều hơn như thế nào?

Các hệ thống tích hợp thường có nhu cầu bảo trì cơ khí thấp hơn. Các hệ thống lai ghép có thành phần gió yêu cầu kiểm tra cơ khí bổ sung, bôi trơn và kiểm tra cấu trúc cho tuabin. Giám sát từ xa giúp giảm bảo trì khắc phục sự cố và hỗ trợ lập kế hoạch công việc phòng ngừa.

6. Queneng Lighting có thể hỗ trợ toàn bộ quy trình lắp đặt hệ thống lai (hybrid installation) không?

Vâng. Queneng Lighting cung cấp dịch vụ khảo sát địa điểm, thiết kế hệ thống lai, sản phẩm được chứng nhận (bao gồm đèn đường năng lượng mặt trời tách rời và đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp), hướng dẫn lắp đặt và lập kế hoạch vận hành & bảo trì. Các chứng nhận của chúng tôi bao gồm ISO 9001 và nhiều chứng nhận sản phẩm quốc tế khác để đáp ứng các tiêu chuẩn mua sắm của thành phố.

Nếu chính quyền địa phương hoặc nhóm dự án của bạn đang đánh giá các lựa chọn đèn đường năng lượng mặt trời hoặc cần một giải pháp kết hợp tùy chỉnh, hãy liên hệ với Queneng Lighting để được tư vấn dự án và xem xét danh mục sản phẩm. Xem danh mục sản phẩm của chúng tôi hoặc yêu cầu nghiên cứu khả thi để so sánh các cấu hình đèn đường năng lượng mặt trời tách rời, đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp và đèn đường kết hợp cho địa điểm của bạn.

Liên hệ/Yêu cầu sản phẩm:Để được tư vấn dự án và biết thêm chi tiết sản phẩm, hãy liên hệ với đội ngũ kỹ sư của Queneng Lighting để nhận được đề xuất cụ thể cho từng địa điểm, bảng dữ liệu sản phẩm được chứng nhận và phân tích lợi tức đầu tư (ROI) phù hợp với yêu cầu của thành phố bạn.