چگونه روشنایی خورشیدی یا راه حل برق مناسب را برای پروژه فضای باز خود انتخاب می کنید؟

راه‌حل‌های روشنایی فضای باز با انرژی خورشیدی و برق خارج از شبکه بسیار فراتر از چراغ پایه باغ همه‌کاره اولیه تکامل یافته‌اند. سه دسته محصول که به طور فزاینده ای مشخص شده اند نشان دهنده این تکامل هستند: قطب خورشیدی جدا شده، قطب خورشیدی سیلندر، و پنل خورشیدی انعطاف پذیر. هر کدام یک مشکل مشخص در مجموعه انرژی خورشیدی در فضای باز و طراحی روشنایی را حل می کند و انتخاب مناسب بستگی به این دارد که آیا اولویت شما نورپردازی در سطح خیابان با لومن بالا، زیبایی شهری فشرده یا توانایی تطبیق مجموعه خورشیدی با سطوح نامنظم یا منحنی است. این راهنما نحوه ساخت هر محصول، جایی که بهترین عملکرد را دارد، چه مشخصاتی را باید ارزیابی کرد و چگونه این سه فناوری را می توان به طور مستقل ترکیب یا به کار گرفت تا نیازهای انرژی خورشیدی و روشنایی در دنیای واقعی را برآورده کند، پوشش می دهد.

قطب خورشیدی جدا شده: روشنایی خیابانی خورشیدی با کارایی بالا

الف قطب خورشیدی جدا شده این سیستم، پنل خورشیدی و منبع نور را بر روی سازه‌های نصب جداگانه قرار می‌دهد که به جای اینکه در یک واحد ادغام شوند، با سیم‌کشی به هم متصل شده‌اند. مجموعه پنل خورشیدی بر روی قطب یا براکت اختصاصی خود نصب شده است که برای حداکثر قرار گرفتن در معرض نور خورشید بهینه شده است، در حالی که قطب روشنایی مجموعه لامپ را حمل می کند که برای زاویه روشنایی و توزیع بهینه شده است. این جداسازی یکی از محدودیت های اساسی چراغ های خیابانی خورشیدی یکپارچه را حل می کند: مبادله بین جهت گیری پانل برای حداکثر برداشت خورشیدی و جهت گیری چراغ برای توزیع بهینه نور.

چرا جداسازی برای برداشت خورشیدی و خروجی نور اهمیت دارد؟

در یک چراغ خیابانی خورشیدی یکپارچه، پانل و سر لامپ نسبت به یکدیگر ثابت هستند. اگر در محل نصب نیاز باشد که نورگیر در جهت خاصی برای روشنایی جاده قرار گیرد، ممکن است پانل به طور مطلوب به سمت خورشید زاویه نداشته باشد. در عرض های جغرافیایی بالاتر که در آن خورشید در زاویه ارتفاع کمتری حرکت می کند، این سازش می تواند جمع آوری خورشید را با 15 تا 30 درصد در مقایسه با پانلی که در زاویه شیب بهینه نصب شده است . یک قطب خورشیدی جدا شده این سازش را کاملاً از بین می برد. پانل را می توان به طور مستقل از لامپ کج کرد و جهت گیری کرد، در حالی که لامپ دقیقاً در جایی قرار دارد که روشنایی مورد نیاز است، برداشت انرژی را به حداکثر می رساند.

سود عملی در خروجی سیستم قابل اندازه گیری است. یک سیستم قطب خورشیدی مجزا با توان خروجی پانل 200 وات می‌تواند یک چراغ LED 100 واتی را برای دوره‌های عملکرد شبانه بسیار طولانی‌تری در مقایسه با یک سیستم یکپارچه معادل که جهت گیری پانل در آن محدود است، حفظ کند، زیرا پانل به طور مداوم انرژی بیشتری در روز جمع‌آوری می‌کند. در مناطقی با کمتر از 4 ساعت اوج خورشید در روز، این تفاوت بین جهت گیری پانل بهینه و غیربهینه می تواند تعیین کند که آیا سیستم نور کافی را در ماه های زمستان ارائه می دهد یا به مکمل شبکه نیاز دارد.

طراحی ساختاری قطب های خورشیدی جدا شده

سیستم های قطب خورشیدی جدا شده معمولاً از اجزای زیر تشکیل شده اند که با هم کار می کنند:

• قطب یا براکت پنل خورشیدی : یک سازه نصب اختصاصی، معمولاً فولادی یا آلومینیومی، که از یک یا چند پنل خورشیدی در زاویه شیب بهینه و جهت قطب نما برای محل نصب پشتیبانی می کند. ممکن است یک قطب مستقل یا یک براکت بازوی جانبی متصل به یک سازه موجود باشد.
• تیر روشنایی : یک قطب فولادی یا آلومینیومی گالوانیزه جداگانه که چراغ LED را در ارتفاع نصب مناسب حمل می کند. ارتفاع قطب برای کاربردهای روشنایی خیابان معمولاً از 6 تا 12 متر ، با بازشوهای بازو که لامپ را روی جاده یا مسیری که روشن می شود قرار می دهد.
• کابینت باتری : محفظه ضد آب و هوا در پایه یکی از قطب ها که بانک باتری لیتیوم یون یا فسفات آهن لیتیوم (LFP)، کنترل کننده شارژ و اتصالات سیم کشی را در خود جای داده است. سیستم‌های مجزا معمولاً از بانک‌های باتری بزرگ‌تری نسبت به واحدهای یکپارچه استفاده می‌کنند، زیرا برای دوره‌های کاری طولانی‌تر و توان خروجی بالاتر طراحی شده‌اند.
• کنترلر شارژ : یک کنترلر شارژ MPPT (ردیابی نقطه توان حداکثر) که اندازه آن با آرایه پانل و بانک باتری مطابقت دارد. کنترلرهای MPPT استخراج می کنند تا 30 درصد انرژی بیشتر از صفحات خورشیدی تحت شرایط تابش متغیر در مقایسه با کنترل‌کننده‌های PWM (مدولاسیون عرض پالس)، که آنها را به مشخصات استاندارد برای سیستم‌های قطب خورشیدی جداشده تبدیل می‌کند که در آن بهره‌وری انرژی حیاتی است.
• چراغ ال ای دی : یک ماژول نور LED با کارایی بالا با طراحی اپتیکال متناسب با ارتفاع نصب و عرض ناحیه ای که باید روشن شود. رتبه‌بندی‌های راندمان رایج برای لامپ‌های LED با کیفیت مورد استفاده در سیستم‌های خورشیدی مجزا هستند 150 تا 180 لومن بر وات ، اجازه خروجی لومن بالا را با توان مصرفی متوسط می دهد.

الفpplications Best Suited to Separated Solar Pole Systems

• روشنایی جاده‌های روستایی و بزرگراه‌ها که در آن اتصال به شبکه غیرعملی یا بسیار گران است
• پارکینگ ها و محیط های تاسیسات تجاری که به خروجی لومن بالا و ساعات کار طولانی نیاز دارند
• امکانات ورزشی، پارک‌های اجتماعی، و مناطق تفریحی در مکان‌های خارج از شبکه یا نیمه شبکه
• روشنایی امنیتی سایت صنعتی که جهت گیری پانل را می توان به طور کامل مستقل از قرار دادن لامپ بهینه کرد
• نصب در عرض های جغرافیایی بالاتر (بالاتر از 40 درجه شمالی یا جنوبی) که در آن بهینه سازی شیب پانل بیشترین تأثیر را بر جمع آوری انرژی در زمستان دارد.

مشخصات کلیدی برای ارزیابی قطب های خورشیدی جدا شده

هنگام تعیین یک سیستم قطب خورشیدی جدا شده، پارامترهای زیر تعیین می‌کنند که آیا سیستم روشنایی کافی را در طول سال در یک مکان مشخص ارائه می‌کند یا خیر:

• وات پانل نسبت به وات چراغ : یک قانون کلی این است که وات پانل باید حداقل 3 تا 4 برابر وات لامپ باشد، زمانی که انتظار می رود سیستم به مدت 10 تا 12 ساعت در شب در مکان هایی با 4 تا 5 ساعت اوج آفتاب در روز کار کند. نسبت پانل به لامپ بالاتر، استقلال بیشتری را در دوره های ابری ایجاد می کند.
• ظرفیت باتری بر حسب وات ساعت : ظرفیت باتری باید حداقل تامین شود 3 تا 5 روز کارکرد مستقل در برنامه نوری درجه بندی شده بدون ورودی خورشیدی، برای در نظر گرفتن دوره های ابری طولانی در آب و هوای محل پروژه.
• رتبه بندی بار باد ساختار نصب پانل : قطب های پانل جدا شده سطح بار باد بزرگتری نسبت به واحدهای یکپارچه دارند. طراحی سازه باید الزامات سرعت باد محلی را در نظر بگیرد، معمولاً به سرعت متوسط ​​باد 10 دقیقه ای 40 تا 60 متر در ثانیه در مکان های در معرض.

قطب خورشیدی سیلندر: روشنایی خورشیدی یکپارچه با فرم معماری

الف قطب خورشیدی سیلندر پنل خورشیدی، باتری، کنترل کننده شارژ و لامپ را در یک ساختار استوانه ای تک قطبی ادغام می کند. برخلاف چراغ‌های خیابانی خورشیدی یکپارچه معمولی که در آن یک صفحه تخت در بالای یک قطب استاندارد قرار می‌گیرد، قطب خورشیدی استوانه‌ای سطح جمع‌آوری انرژی را در اطراف یا درون خود قطب می‌پیچد و محصولی منسجم بصری و از لحاظ معماری اصلاح‌شده ایجاد می‌کند که مناسب میدان‌های شهری، محوطه‌های پیاده‌رو، پارک‌ها و محیط‌های بیرونی آگاهانه از طراحی است.

چگونه قطب های خورشیدی سیلندر انرژی تولید می کنند

روش جمع‌آوری انرژی در قطب‌های خورشیدی استوانه‌ای از مواد فتوولتائیک انعطاف‌پذیر پیچیده شده در اطراف سطح قطب استوانه‌ای یا مجموعه‌ای از بخش‌های تخت یا منحنی که به صورت شعاعی در اطراف قطب قرار گرفته‌اند استفاده می‌کند تا هندسه سیلندر یا نزدیک به سیلندر را تشکیل دهد. هر دو رویکرد یک مزیت کلیدی نسبت به طرح‌های صفحه تخت منفرد دارند: مجموعه خورشیدی همه‌جهت. از آنجایی که مواد پانل به طور همزمان با چندین جهت قطب نما روبرو هستند، قطب انرژی خورشیدی را در هنگام صبح، ظهر و بعد از ظهر خورشید بدون نیاز به جهت گیری به یاتاقان قطب نما در هنگام نصب جمع آوری می کند.

ویژگی مجموعه همه جانبه باعث می‌شود که قطب‌های خورشیدی استوانه‌ای برای مکان‌های شهری که ساختمان‌ها، درختان و سایر سازه‌ها ممکن است در بخش‌هایی از روز روی یک صفحه تخت تک جهتی سایه بزنند، مناسب هستند. با پخش سطح جمع آوری در اطراف محیط کامل 360 درجه، کل انرژی جمع آوری شده در روز در جهت گیری های مختلف سایت نسبت به یک معادل صفحه تخت ثابت تر می ماند. تحقیقات بر روی پیکربندی‌های فتوولتائیک استوانه‌ای کارایی مجموعه را نشان داده است 85 تا 92 درصد انرژی که یک صفحه مسطح با مساحت کل سلولی معادل با کج شدن بهینه جمع آوری می کند. ، ضمن ارائه این مجموعه بدون توجه به جهت قطب نسبت به شمال به جنوب.

اجزای داخلی و یکپارچه سازی سیستم

ضریب شکل استوانه ای مستلزم ادغام فشرده همه اجزای سیستم در ساختار قطب است. خانه سیستم های قطب خورشیدی سیلندر معمولی:

• سلول های باتری لیتیوم آهن فسفات (LFP). : به صورت استوانه ای یا منشوری در قسمت پایینی قطب چیده شده است. شیمی LFP برای این کاربرد ترجیح داده می شود زیرا پایداری حرارتی، عمر چرخه طولانی آن (معمولاً 2000 تا 3000 سیکل شارژ-دشارژ کامل ) و تحمل دماهای بالا که می تواند در داخل قطب های فلزی محصور در نور مستقیم خورشید رخ دهد.
• کنترلر شارژ MPPT یکپارچه : یک برد کنترل کننده فشرده که در داخل قطب نصب شده است، شارژ را از سطح فتوولتائیک اطراف مدیریت می کند و تخلیه به ماژول LED را کنترل می کند.
• چراغ ال ای دی at the pole crown منبع نور در بالای قطب سیلندر، معمولاً یک ماژول LED رو به پایین یا همه جهته است که روشنایی مسیر و ناحیه را فراهم می کند. محدوده خروجی رایج برای قطب های خورشیدی سیلندر در مقیاس عابر پیاده است 1000 تا 5000 لومن مناسب برای پیاده روها، میدان ها و مناطق کم سرعت.
• سنسورهای حرکت یا نور روز : بسیاری از طرح‌های قطب خورشیدی سیلندر دارای حسگرهای حرکتی PIR یا حسگرهای نور محیطی هستند که خروجی لامپ را بر اساس میزان اشغال یا زمان روز تنظیم می‌کنند و با کاهش خروجی در دوره‌های کم ترافیک، استقلال باتری را افزایش می‌دهند.

مزایای طراحی و زیبایی شناختی در بافت شهری

مزیت متمایز اصلی قطب خورشیدی سیلندر در محیط های شهری و تجاری، انسجام بصری آن است. چراغ‌های خیابانی خورشیدی معمولی با یک پانل مسطح که با زاویه روی بازو نصب می‌شود، می‌توانند از نظر بصری با معماری محیطی ناسازگار به نظر برسند و ممکن است مفید یا موقت تلقی شوند. یک قطب خورشیدی استوانه ای شکلی تمیز و یکپارچه ارائه می دهد که به طور طبیعی با مبلمان شهری، ستون های دروازه و طراحی منظره ادغام می شود. این آنها را به مشخصات ترجیحی برای:

• محوطه های عابر پیاده مرکز شهر و محیط های خیابان های مرتفع که در آن استانداردهای کیفیت بصری به طور رسمی در شرایط برنامه ریزی مشخص شده است.
• پارک‌های عمومی، تفرجگاه‌های ساحلی، و مناطق میراثی که در آن زیبایی‌شناسی پنل‌های خورشیدی معمولی با طراحی منظر در تضاد است.
• پیشرفت‌های تجاری از جمله مراکز خرید، زمین‌های هتل، و املاک استراحتگاهی که در آن نورپردازی بیرونی به هویت برند کمک می‌کند.
• مسیرهای پردیس آموزشی و مناظر توسعه مسکونی که در آن یک محصول معاصر اما محجوب مناسب است

محدودیت های قطب های خورشیدی سیلندر در مقایسه با سیستم های جدا شده

ادغام زیبایی شناختی قطب های خورشیدی سیلندر با مبادلات ذاتی در ظرفیت جمع آوری انرژی خام همراه است. کل مساحت سلول فتوولتائیک در یک قطب سیلندر به دلیل قطر و ارتفاع قطب محدود می شود و هندسه استوانه ای به این معنی است که هر سلول معین تنها در بخشی از روز در زمانی که زاویه خورشید برای جهت آن سلول مطلوب است، حداکثر خروجی خود را دارد. در عمل، قطب های خورشیدی سیلندر برای کاربردهای با توان کم تا متوسط ​​که نیازهای خروجی لومن متوسط ​​هستند، بهترین مناسب هستند. برای کاربردهایی که به بیش از 5000 لومن خروجی پایدار در طول یک شب کامل نیاز دارند، سیستم‌های قطب خورشیدی مجزا با آرایه‌های پانل اختصاصی بزرگ‌تر معمولاً عملکرد بهتری از قطب‌های سیلندر دارند. در تحویل سالانه انرژی

پنل خورشیدی انعطاف پذیر: مجموعه انرژی منسجم برای سطوح غیر مسطح

الف پنل خورشیدی انعطاف پذیر یک ماژول فتوولتائیک است که بر روی یک بستر نازک و قابل خم شدن به جای یک قاب شیشه ای و آلومینیومی سفت و سخت ساخته شده است. توانایی خم شدن، انحنا و انطباق با سطوح غیر مسطح، مکان‌های نصب را باز می‌کند که پانل‌های سیلیکونی کریستالی سفت و سخت نمی‌توانند به آن دسترسی پیدا کنند، و کاهش وزن پانل‌های انعطاف‌پذیر امکان نصب بر روی سازه‌هایی را می‌دهد که نمی‌توانند بار پانل‌های معمولی را تحمل کنند. پنل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر فناوری توانمند برای سطوح جمع‌آوری انرژی استوانه‌ای مورد استفاده در قطب‌های خورشیدی سیلندر هستند و همچنین به عنوان راه‌حل‌های تولید برق مستقل در کاربردهای دریایی، وسایل نقلیه، معماری و قابل حمل عمل می‌کنند.

فن آوری های مورد استفاده در تولید پنل های خورشیدی انعطاف پذیر

چندین فن‌آوری فتوولتائیک به شکل پانل انعطاف‌پذیر در دسترس هستند که هر کدام دارای ویژگی‌های عملکردی متمایز هستند:

• سیلیکون آمورف لایه نازک (a-Si) : یکی از اولین فناوری های PV انعطاف پذیر. در لایه های نازک بر روی لایه های پلاستیکی یا فویل فلزی رسوب می کند. کارایی به طور معمول 6 تا 10 درصد پایین تر از جایگزین های کریستالی، اما با عملکرد بهتر در شرایط نور منتشر و دمای بالا. مناسب برای برنامه هایی که پانل در سایه جزئی یا در دماهای بالا کار می کند.
• CIGS (مس ایندیم گالیوم سلنید) : تکنولوژی لایه نازک دستیابی به کارایی از 12 تا 16 درصد در محصولات پانل انعطاف پذیر تجاری راندمان بهتر از سیلیکون آمورف با عملکرد خوب در نور کم. پانل های انعطاف پذیر CIGS به طور گسترده در فتوولتائیک یکپارچه ساختمان (BIPV)، کاربردهای دریایی، و ساخت قطب خورشیدی سیلندر که در آن چگالی انرژی بالاتر در واحد سطح مورد نیاز است استفاده می شود.
• سیلیکون تک کریستالی بر روی بستر انعطاف پذیر : برش های نازک سلول های سیلیکونی تک کریستالی با کارایی بالا که به یک ماده پشتی انعطاف پذیر متصل شده اند. به کارایی دست می یابد 18 تا 24 درصد ، بالاترین موجود در قالب پانل انعطاف پذیر. گران تر از جایگزین های لایه نازک و با شعاع خمش محدود (معمولاً حداقل شعاع خمش 100 تا 300 میلی متر بسته به ضخامت سلول)، اما بهترین توان خروجی را در واحد سطح برای کاربردهای با محدودیت فضا ارائه می دهد.
• فتوولتائیک آلی (OPV) : یک فناوری نوظهور با استفاده از مواد نیمه هادی آلی بر روی بسترهای بسیار نازک و بسیار انعطاف پذیر. راندمان تجاری فعلی کمتر است 8 تا 12 درصد اما انعطاف پذیری زیاد، وزن سبک و پتانسیل تولید ارزان قیمت باعث شده است که پانل های OPV در کاربردهای خورشیدی معماری و طراحی یکپارچه حضور داشته باشند.

ویژگی های فیزیکی که مکان های نصب جدید را فعال می کند

مشخصه‌های فیزیکی پانل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر که دامنه کاربرد آنها را فراتر از پانل‌های صلب گسترش می‌دهد عبارتند از:

• وزن کم : پنل های خورشیدی منعطف معمولاً بین وزن دارند 1 و 4 کیلوگرم در متر مربع ، در مقایسه با پانل های شیشه ای سفت و سخت معمولی در 10 تا 15 کیلوگرم بر متر مربع. این مزیت وزنی امکان نصب بر روی عرشه قایق، سقف وسایل نقلیه، سایبان ها، سازه های پارچه ای و غشاهای معماری را فراهم می کند که قادر به تحمل بارهای صلب پانل نیستند.
• سازگاری با شعاع خمشی : بسته به فناوری، پانل های انعطاف پذیر می توانند با سطوح منحنی با شعاع 30 میلی متر (OPV و لایه نازک) تا 300 میلی متر (تک کریستالی روی پشتی انعطاف پذیر) مطابقت داشته باشند. این اجازه می دهد تا روی خطوط سقف منحنی، ساختارهای استوانه ای، بدنه خودرو و سازه های بادی ادغام شود.
• الفdhesive or laminate mounting پانل‌های انعطاف‌پذیر را می‌توان با استفاده از نوار چسب یا لمینیت به طور مستقیم به سطوح زیرلایه چسباند و قاب‌های نصب را حذف کرد و مقاومت در برابر باد را کاهش داد. این امر به ویژه در کشتی های دریایی که در آن کشش آیرودینامیکی و یکپارچگی ساختاری هر دو نگرانی هستند بسیار ارزشمند است.
• پروفایل کاهش یافته است : ضخامت یک پنل خورشیدی انعطاف پذیر از 2 تا 5 میلی متر در مقایسه با 35 تا 40 میلی متر برای یک پانل سفت و سخت قاب. این مشخصات حداقل اجازه می دهد تا در سطوحی که هر گونه برآمدگی غیرقابل قبول یا غیرعملی باشد، ادغام شود.

الفpplication Categories for Flexible Solar Panels

پانل‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر کاربردهایی را ارائه می‌کنند که در چهار دسته کلی قرار می‌گیرند، که هر کدام از مزیت فیزیکی متفاوت فرمت انعطاف‌پذیر بهره می‌برند:

• کاربردهای دریایی و دریایی : پانل های انعطاف پذیر سبک وزن و ضد آب که به عرشه قایق ها، جاخالی ها، پوشش های بیمینی و بخش های بدنه چسبانده شده اند. پوشش‌های سطحی غیر لغزنده موجود در پانل‌های انعطاف‌پذیر دریایی، ایمنی عرشه را حفظ می‌کنند و در عین حال برق تولید می‌کنند. نصب پنل انعطاف پذیر معمولی 200 وات روی یک قایق بادبانی 10 متری کمتر از 2 کیلوگرم اضافه می کند و نیازی به حفاری در ساختار عرشه ندارد.
• برنامه های کاربردی وسایل نقلیه و وسایل نقلیه تفریحی (RV). : پانل‌های انعطاف‌پذیر متصل به سقف‌های ون، بالای موتورخانه، و سطوح کاروانی که در آن قاب‌بندی صلب پانل می‌تواند مشکلات غیرقابل قبولی در برابر کشش آیرودینامیکی یا فاصله باکس سقف را افزایش دهد. پانل های منعطف تک کریستالی در رنج 100 تا 400 وات معمولاً برای سیستم های قدرت تبدیل ون مشخص می شوند.
• فتوولتائیک یکپارچه ساختمان (BIPV) : پانل های انعطاف پذیر CIGS و تک کریستالی که در غشاهای سقف، نما، سایبان ها و نورگیرها لمینت شده اند. پانل ها به جای افزودنی به پوشش ساختمان، بخشی از پوشش ساختمان می شوند و در تولید انرژی نقش دارند و در عین حال عملکرد ساختاری یا ضد آب و هوا را به طور همزمان انجام می دهند.
• ادغام قطب خورشیدی و ساختار استوانه ای : پانل های انعطاف پذیر پیچیده شده در اطراف قطب های خورشیدی استوانه ای، سازه های ستونی، ستون ها و مبلمان شهری برای ارائه مجموعه خورشیدی بر روی سطوحی که پانل های صلب نمی توانند به آنها رسیدگی کنند. این نرم افزار جایی است که فناوری پنل خورشیدی انعطاف پذیر به طور مستقیم با دسته قطب خورشیدی سیلندر که در این راهنما توضیح داده شده است، تلاقی می کند.
• انرژی خورشیدی قابل حمل و بسته بندی : پانل های انعطاف پذیر چرخشی یا تاشو برای شارژ میدانی، کمپینگ، کیت های برق اضطراری و کاربردهای نظامی که در آن ابعاد بسته بندی جمع و جور و وزن کم نیاز اولیه است.

مقایسه سه فناوری: یک خلاصه عملی

فناوری باتری در سیستم های قطب خورشیدی

سیستم باتری مؤلفه ای است که مستقیماً قابلیت اطمینان عملی هر نصب روشنایی قطب خورشیدی را تعیین می کند. مشخصات پنل و راندمان لامپ LED را می توان بر روی کاغذ بهینه کرد، اما اگر سیستم باتری در آب و هوای محلی به سرعت تخریب شود یا ظرفیت کافی برای تغییرات فصلی در دسترس بودن خورشید را نداشته باشد، نصب بدون توجه به سایر مشخصات، عملکرد ضعیفی خواهد داشت.

فسفات آهن لیتیوم در مقابل سایر مواد شیمیایی لیتیوم

فسفات آهن لیتیوم (LFP یا LiFePO4) به دلایل متعددی که مستقیماً نیازهای این مورد استفاده را برطرف می کند، به شیمی باتری غالب در کاربردهای قطب خورشیدی در فضای باز تبدیل شده است:

• پایداری حرارتی باتری‌های LFP در دمایی که در داخل قطب‌های خورشیدی و محفظه‌های باتری در فضای باز در معرض نور مستقیم خورشید قرار می‌گیرد، که در تابستان می‌تواند از 60 تا 70 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند، فرار حرارتی را تجربه نمی‌کنند. لیتیوم NMC و اکسید لیتیوم کبالت شیمیایی به طور قابل توجهی حساس تر به دما هستند و خطر خرابی بیشتری در این شرایط دارند.
• چرخه عمر : باتری های LFP معمولا تحویل می دهند 2000 تا 4000 چرخه شارژ-دشارژ کامل در 80 درصد عمق دشارژ، در مقایسه با 500 تا 1500 چرخه برای باتری های اسید سرب و 500 تا 2000 چرخه برای لیتیوم NMC در عمق دشارژ قابل مقایسه. در یک قطب خورشیدی که چرخه روزانه دارد، این به معنای عمر مفید 8 تا 12 سال برای LFP در مقابل 2 تا 4 سال برای اسید سرب است.
• عملکرد دمای پایین : باتری های LFP نسبت به برخی از شیمی های لیتیومی جایگزین در شرایط سرد ظرفیت بهتری را حفظ می کنند و اکثر سیستم های مدیریت باتری LFP دارای محافظ شارژ در دمای پایین هستند که از آسیب ناشی از شارژ در شرایط زیر انجماد جلوگیری می کند.

محاسبه ظرفیت باتری مورد نیاز

برای یک قطب خورشیدی جدا شده یا سیستم قطب خورشیدی سیلندر، حداقل ظرفیت باتری بر حسب وات ساعت به صورت زیر محاسبه می شود:

1. میزان مصرف انرژی روزانه را تعیین کنید: وات روشنایی ضربدر ساعت کارکرد در شب. مثال: لامپ 40 واتی که 10 ساعت کار می کند معادل 400 وات ساعت در شب است.
2. ضرب در روزهای مورد نیاز استقلال (معمولاً 3 تا 5 روز): 400 وات ساعت ضرب در 4 روز برابر است با 1600 وات ساعت حداقل بانک باتری.
3. تقسیم بر عمق تخلیه قابل استفاده برای شیمی باتری انتخاب شده (0.8 برای LFP در 80٪ عمق تخلیه): 1600 Wh تقسیم بر 0.8 برابر است ظرفیت باتری نصب شده 2000 وات ساعت به عنوان حداقل طراحی برای این مثال.

ملاحظات نصب و راه اندازی

الفll three technologies require specific installation practices to achieve their rated performance and service life. Common factors that are frequently overlooked in field installations include:

ارزیابی سایت قبل از مشخص کردن هر سیستم قطب خورشیدی

• ارزیابی منابع خورشیدی : ساعات اوج خورشید در روز را در محل پروژه با استفاده از پایگاه داده منابع مانند PVGIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی فتوولتائیک) برای مختصات نصب خاص بررسی کنید. از میانگین‌های منطقه‌ای استفاده نکنید، زیرا ریزتوپوگرافی، ابری بودن ساحل، و سایه‌اندازی دره‌های شهری می‌توانند منابع خورشیدی واقعی را به میزان قابل توجهی کمتر از ارقام منطقه‌ای کاهش دهند.
• تجزیه و تحلیل سایه : هر درخت، ساختمان یا سازه‌ای را که در هر زمانی در طول روز روی سطح مجموعه خورشیدی سایه می‌اندازد، شناسایی کنید. حتی سایه زنی جزئی در قسمت کوچکی از پانل می تواند به دلیل اتصال سری سلول ها، خروجی سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. این ارزیابی به‌ویژه برای سیستم‌های قطب خورشیدی مجزا که در آن پانل روی یک ساختار ثابت قرار دارد بسیار مهم است.
• شرایط خاک و پی : پایه‌های قطب برای قطب‌های خورشیدی جداشده و استوانه‌ای نیاز به تأیید ژئوتکنیکی دارد که ظرفیت باربری خاک و عمق جابجایی از باد ترکیبی و بار مرده مجموعه قطب و پانل پشتیبانی می‌کند. در شرایط خاک نامناسب، ممکن است به صفحات پایه کشیده، پیچ های زمین یا پایه های بتنی نیاز باشد.

بهترین روش های نصب پنل خورشیدی انعطاف پذیر

• قبل از اعمال پانل های انعطاف پذیر با پشت چسب، سطح نصب را کاملاً تمیز کنید. آلودگی، رطوبت یا پوشش های شل زیر پانل باعث خرابی چسب و لایه برداری پانل در طول زمان می شود.
• پانل های تک کریستالی انعطاف پذیر را فراتر از حداقل مشخصات شعاع خم سازنده سازنده خم نکنید. فراتر از این حد باعث ایجاد شکستگی‌های ریز در سلول‌های سیلیکونی می‌شود که خروجی را بلافاصله کاهش می‌دهد و به تدریج با چرخه حرارتی بدتر می‌شود.
• الفllow adequate ventilation between the panel rear surface and the mounting substrate. A gap of 10 تا 20 میلی متر دمای کار پانل را کاهش می دهد و راندمان خروجی را بهبود می بخشد، زیرا پانل های منعطف روی سطوح فلزی داغ می توانند بدون تهویه به دمای 70 تا 80 درجه سانتیگراد برسند و خروجی را کاهش می دهند. 15 تا 25 درصد در مقایسه با عملکرد در شرایط خنک
• از نقاط ورودی سیم‌کشی با غدد کابل‌های درجه دریایی محافظت کنید و سیلیکون پایدار در برابر اشعه ماوراء بنفش را در اطراف همه نفوذها اعمال کنید تا از نفوذ رطوبت جلوگیری کنید، که علت اصلی تخریب زودرس پانل انعطاف‌پذیر در کاربردهای خارج از منزل است.

انتخاب بین قطب خورشیدی جدا شده، قطب خورشیدی سیلندر، و پنل خورشیدی انعطاف پذیر

انتخاب بین این سه فناوری همیشه منحصر به فرد نیست. آنها را می توان در یک پروژه واحد ترکیب کرد تا نیازهای مکان متفاوتی را برطرف کند، و درک معیارهای تصمیم گیری برای هر یک، مشخصات را ساده می کند:

1. آیا خروجی لومن بالا برای روشنایی جاده یا منطقه بزرگ نیاز اولیه است؟ یک سیستم قطب خورشیدی جدا شده را انتخاب کنید. جهت گیری پانل مستقل و آرایه های پانل بزرگتر از سیستم های مجزا، مجموعه انرژی مورد نیاز برای حفظ 10000 لومن یا بیشتر را در طول یک شب کامل در طیف گسترده ای از مکان های جغرافیایی ارائه می دهد.
2. آیا نصب در محیط شهری، تجاری یا طراحی حساس است که کیفیت بصری اهمیت دارد؟ یک قطب خورشیدی سیلندر را انتخاب کنید. فرم معماری یکپارچه، نورپردازی در مقیاس عابر پیاده را بدون نفوذ بصری نور خیابان خورشیدی با پانل زاویه دار معمولی ارائه می دهد.
3. آیا برنامه یک سطح منحنی، انعطاف پذیر یا دارای وزن محدود است که نمی تواند پانل های سفت و سخت را بپذیرد؟ یک پنل خورشیدی انعطاف پذیر را انتخاب کنید. عرشه های دریایی، سقف وسایل نقلیه، تیرهای سیلندر، عناصر معماری منحنی، و کاربردهای قابل حمل همگی به قابلیت نصب منسجمی نیاز دارند که فقط پانل های انعطاف پذیر ارائه می کنند.
4. آیا این پروژه یک محیط ترکیبی با مناطق جاده و پیاده رو است؟ استقرار قطب های خورشیدی جدا شده در بخش های جاده برای خروجی بالا و قطب های خورشیدی سیلندر در مناطق عابر پیاده برای انسجام زیبایی شناختی، با استفاده از مشخصات سیستم یکپارچه برای استانداردهای باتری و شارژ برای ساده سازی تعمیر و نگهداری.

الفll three technologies represent mature, field-proven solar solutions that deliver reliable off-grid or grid-independent power and lighting when correctly specified for the location, load, and climate. کلید نتایج موفقیت آمیز تطبیق نقاط قوت واقعی هر فناوری با نیازهای خاص نصب است به جای اعمال یک راه حل واحد در همه سناریوها در یک پروژه.