الطاقة الشمسية في ضوء الشوارع وات مقابل السطوع: دليل عملي

يفترض العديد من المشترين أن تصنيف الواط الأعلى يعني تلقائيًا ضوءًا أكثر سطوعًا. في الواقع، الواط هو مقياس للطاقة الكهربائية، في حين أن سطوع الطريق المدرك يعتمد على اللومن، والتوزيع البصري، وظروف التركيب، و(بالنسبة للأنظمة الشمسية) ما إذا كانت لوحة البطارية ووحدة التحكم يمكنها الحفاظ على الإخراج طوال الليل. يشرح هذا المقال العلاقة بينضوء الشارع بالطاقة الشمسيةالواط والسطوع، يوضح ما يعنيه وما لا يعنيه الواط، وما الذي يحدد أداء الإضاءة حقًا، وكيفية تقدير قوة التشغيل الحقيقية لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية باستخدام أساليب هندسية عملية.

 

1. الطاقة الشمسية لإضاءة الشوارع الوات مقابل السطوع: ماذا يعني الوات؟

1.1 تعريف الواط

الواط (W) هو وحدة قياس القدرة: جول واحد من الطاقة المستخدمة في الثانية. في مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية، يجب أن يصف الواط الطاقة الكهربائية التي تستهلكها وحدة LED أثناء التشغيل.ويكمن التحدي في استخدام الواط بشكل غير متسق في السوق. اعتمادًا على البائع، قد يشير ذلك إلى سحب طاقة LED الفعلي، أو مطالبة بالواط المكافئ (مقارنة تسويقية لمصابيح الهالوجين/المتوهجة)، أو قد يتم الخلط بينه وبين القوة الكهربائية للألواح الشمسية، وهي معلمة مختلفة تمامًا.

 

 

1.2 لماذا يقوم المصنعون بتسمية مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية بالواط؟

وات هو اختصار مألوف. لعقود من الزمن، تعلم المستهلكون المزيد من وحدات الواط=الأكثر سطوعًا، ولا يزال هذا النموذج العقلي يؤثر على قرارات الشراء. بالنسبة للمصنعين، يعتبر توصيل الواط أسهل أيضًا من توصيل وحدات اللومن والتوزيع البصري والتوحيد وفقدان النظام.

 

وينظر أصحاب المصلحة المختلفون إلى هذا الأمر بشكل مختلف. عادةً ما يعتبر مصممو الإضاءة أن الواط وحده غير كافٍ وربما يكون مضللاً. قد يفضل المقاولون اختيارات أعلى-من الوات لتقليل مخاطر شكاوى الإضاءة المنخفضة-. ومع ذلك، فإن المشترين والمقيمين في البلديات، غالبًا ما يعطون الأولوية للتحكم في الوهج، وتقليل التعدي على الضوء، وتحقيق الاستقرار لجميع-الأداء الليلي-الأهداف التي قد لا تتماشى مع مجرد اختيار أكبر رقم واط.

 

2. واط ضوء الشارع بالطاقة الشمسية مقابل السطوع: ما الذي يحدد السطوع

2.1 اللومن: المؤشر الحقيقي للسطوع

اللومن (lm) يقيس إجمالي الضوء المرئي المنبعث. عند مقارنة "كمية الضوء الخارجة"، فإن اللومن هو نقطة البداية الصحيحة-وليس الوات.ومع ذلك، فإن إخراج اللومن ليس هو القصة الكاملة. يتم الحكم على أداء إضاءة الطريق من خلال الإضاءة على الأرض (لوكس) ومن خلال التماثل. يمكن أن تنتج تركيبتان لهما قيم لومن مماثلة نتائج مختلفة تمامًا اعتمادًا على توزيع الشعاع وارتفاع التركيب والتباعد.

 

 

2.2 كفاءة LED (lm/W)

يتم التعبير عن كفاءة LED عادةً باللومن لكل واط (lm/W). على الرغم من أن حزم LED الحديثة يمكن أن تكون ذات كفاءة عالية، إلا أن مخرجات النظام العالمي الحقيقي-تقل بسبب الحرارة وفقدان برامج التشغيل والفقد البصري.ولهذا السبب لا يتنبأ الواط بالسطوع بشكل موثوق. يمكن للتركيبة-المصممة جيدًا والمزودة بمصابيح LED فعالة وإدارة حرارية قوية أن توفر مخرجات ممتازة بقدرة 60 واط حقيقي. قد يكون أداء المنتج سيئ التصميم-الذي يستخدم-شرائح ذات درجة أقل أو يعمل بدرجة حرارة عالية جدًا-أداء ضعيفًا حتى لو كانت علامته التجارية تدعي قوة كهربائية أعلى بكثير.

 

2.3 التصميم البصري LED

تحدد البصريات ما إذا كان يتم تسليم الضوء عند الحاجة إليه. تستفيد إضاءة الشوارع من التوزيعات المحسنة للطرق-والتي غالبًا ما تكون غير متماثلة والتي تضع الإضاءة على سطح الطريق بدلاً من تشتيتها في السماء أو على العقارات القريبة. يمكن أن تؤدي البصريات الضعيفة إلى إنشاء نقطة ساخنة ساطعة أسفل العمود مع ترك فترات مظلمة بين القطبين-ويمكن أن يؤدي الوهج المتزايد إلى تقليل الراحة البصرية والسلامة الملموسة.

 

2.4 الألواح الشمسية وسعة البطارية

A ضوء الشارع بالطاقة الشمسيةهو نظام الطاقة. تولد اللوحة الطاقة، وتخزنها البطارية، ويستهلكها مؤشر LED على مدار عدة ساعات. إذا لم تتوافق سعة اللوحة والبطارية مع وقت التشغيل والطقس المحلي، فقد يتم تعتيم الجهاز في وقت لاحق من الليل أو يتم إيقاف تشغيله مبكرًا.يعد توازن الطاقة أحد الإطارات المفيدة: يعتمد وقت التشغيل على الواط المخزن -ساعة مقابل استهلاك الواط الليلي-الساعة. تختلف الموارد الشمسية بشكل ملحوظ حسب الجغرافيا والموسم. تشهد العديد من المناطق ما يقرب من 3 إلى 6 ساعات ذروة مشمسة يوميًا حسب المناخ والوقت من العام. يمكن أن يمثل هذا الاختلاف الفرق بين الإضاءة الثابتة طوال الليل-والإضاءة التدريجية.

 

 

3. الطاقة الشمسية ضوء الشارع وات مقابل السطوع: كيفية حساب القوة الحقيقية

فرضية حاسمة: القوة الحقيقية ديناميكية

قبل مناقشة طرق الحساب، يجب توضيح نقطة رئيسية واحدة: قوة التشغيل الفعلية لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية ليست ثابتة. تستخدم معظم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية برامج إخراج متعددة-خطوات ومنطق حماية-البطارية، بحيث تتغير الطاقة طوال الليل.ولذلك، فإن أي قيمة طاقة حقيقية تحسبها تمثل عادةً متوسط ​​الطاقة أثناء فترة الإخراج-العالية (أو متوسط ​​الطاقة الكامل- المكافئ). لا يزال هذا مفيدًا للغاية لتقييم ما إذا كان المنتج محددًا بشكل واقعي.

 

تختلف القوة بشكل رئيسي لسببين.أولاً، تستخدم العديد من مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية أوضاع إخراج متعددة لتحقيق التوازن بين السطوع ووقت التشغيل، مثل زيادة الإخراج في المساء، وانخفاض الإخراج أثناء-ساعات الليل المتأخرة، وزيادة السطوع قبل الصباح. ويعادل هذا غالبًا حوالي 4 إلى 5 ساعات من التشغيل الكامل للطاقة-في الليلة.ثانيًا، تقوم وحدة التحكم بضبط الطاقة بناءً على حالة البطارية. عندما ينخفض ​​مستوى البطارية، يقوم النظام تلقائيًا بتقليل الإخراج لتمديد وقت التشغيل، مما يجعل استهلاك الطاقة الفعلي متغيرًا طوال الليل.

 

الطريقة الأولى: قياس جهاز قياس المشبك بالتيار المستمر

إذا كنت تريد الحصول على قيمة طاقة حقيقية -أكثر سهولة ودقة، فإن القياس في الموقع-باستخدام جهاز قياس التيار المستمر هو الطريقة الأبسط والأكثر توصية.

 

يستخدم العديد من الأشخاص بشكل غريزي مقياسًا متعددًا لقياس التيار، ولكن ذلك يتطلب قطع الدائرة والتوصيل على التوالي، وهو أمر غير مريح وعرضة للخطأ-. يمكن لمقياس المشبك DC قياس التيار عن طريق التثبيت حول الموصل دون فصل الأسلاك، مما يجعله أكثر أمانًا وأسرع. يجب أن يدعم جهاز القياس قياس التيار المستمر، ويجب أن يتطابق نطاقه مع معلمات التركيب.

 

الإجراء العملي هو كما يلي: شحن بطارية الليثيوم بالكامل؛ افصل وصلة شحن اللوحة الشمسية بحيث يكون النظام في وضع التفريغ -فقط ولن يؤثر الشحن على القراءات؛ قياس إخراج وحدة التحكم إلى LED (جهد العمل والتيار العامل) ؛ ثم احسب الطاقة باستخدام P=V × I. إذا لزم الأمر، خذ القراءات كل ساعة لاستنتاج جدول التعتيم للخطوة المبرمجة-.

 

 

الطريقة الثانية: الحساب الخلفي-من سعة بطارية الليثيوم

إذا كان القياس في-الموقع غير ممكن ولم يكن لديك سوى مواصفات البطارية، فيمكنك تقدير طاقة LED الحقيقية من خلال العمل بشكل عكسي من سعة البطارية.

 

تفترض هذه الطريقة منطقًا هندسيًا شائعًا للتصميم: تم تصميم العديد من مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية-للمشاريع لتعمل بشكل مستقل لمدة يومين تقريبًا أثناء الطقس الغائم/الممطر المستمر، مع تحديد عمق التفريغ بحوالي 50% لحماية عمر البطارية. تختلف تكوينات السوق: قد يتم تصميم بعض النماذج الاستهلاكية منخفضة التكلفة-حول 1.5 يوم من التشغيل الذاتي (غالبًا على حساب طول عمر البطارية)، بينما قد تستهدف المشروعات المميزة 3 أيام أو أكثر. يمكنك تعديل الافتراضات بناءً على فئة المنتج.

 

عند حساب الكفاءة الكولومية وخسائر النظام، فإن صيغة التقدير العملية هي:

طاقة LED الحقيقية (W) ≈ سعة البطارية (Ah) × جهد البطارية (V) ÷ 2.22 ÷ كامل - ساعات مكافئة للطاقة (h)

 

هنا، 2.22 هو عامل تجريبي يستخدم لتقدير اليوم-إلى-اليوم والذي يجمع خسائر الشحن/التفريغ الشائعة والأسلاك. يمكن أن تختلف قليلاً حسب تصميم النظام، ولكنها كافية بشكل عام للتقييم العملي.

 

على سبيل المثال: يحتوي أحد المنتجات المُعلن عنه باسم "105W" على بطارية بقدرة 6.4 فولت 10000 مللي أمبير في الساعة، أي ما يعادل 6.4 فولت 10 أمبير في الساعة.

 

إذا افترضت استقلالية لمدة يومين- و4.5 ساعة مكافئة للطاقة الكاملة، فإن الطاقة الحقيقية المقدرة هي:

10 × 6.4 ÷ 2.22 ÷ 4.5 ≈ 6.4W

 

إذا افترضت إعدادًا أقل تكلفة-مع 1.5-يوم من التشغيل الذاتي و4 ساعات مكافئة للطاقة الكاملة، يصبح التقدير:

10 × 6.4 ÷ 1.5 ÷ 4 ≈ 10.7W

 

إذا أظهرت المواصفات أيضًا تدفقًا ضوئيًا إجماليًا يبلغ حوالي 1080 لومن، فإن الفعالية الضمنية تبلغ حوالي 100 لومن/وات-متوافقة مع العديد من تصميمات LED الصغيرة المتعددة-LED-التي تدعم الاستنتاج القائل بأن الطاقة الكهربائية الحقيقية أقرب إلى حوالي 10 وات، على الرغم من العلامة التسويقية "105 وات". هذا هو النمط النموذجي لتضخم القوة الكهربائية في بعض قنوات البيع بالتجزئة.

 

الطريقة الثالثة: حساب-الرجوع من تصنيف الألواح الشمسية

الطريقة الثالثة تقدر طاقة LED الحقيقية من القوة الكهربائية للوحة بافتراض أن النظام مصمم بحيث يوازن التوليد اليومي تقريبًا الاستهلاك اليومي لركوب الدراجات المستدامة.

 

نموذج الطاقة المبسط هو:

طاقة اللوحة اليومية (Wh) ≈ طاقة اللوحة (W) × ساعات الذروة للشمس (h) ÷ 2.22

طاقة LED اليومية (وات) ≈ طاقة LED الحقيقية (وات) × كامل -ساعات مكافئة للطاقة (ساعة)

 

عند موازنة التوليد والاستهلاك، يمكنك تقدير:

طاقة LED الحقيقية (W) ≈ طاقة اللوحة (W) × ساعات ذروة الشمس (ح) ÷ كامل-ساعات الطاقة المكافئة (ح) ÷ 2.22

 

تعتمد ساعات الذروة للشمس على الموقع؛ في العديد من مناطق الصين، غالبًا ما يتم استخدام 3.5-4.5 ساعة كمرجع تقريبي للتقدير. يتم استخدام نفس العامل 2.22 هنا ليعكس خسائر الشحن والأسلاك النموذجية؛ بالنسبة للتقدير اليومي، يعد هذا النهج كافيًا بشكل عام.

 

 

4. مثال التكوين الموصى به

خذ بعين الاعتبار طريقًا سكنيًا/جامعًا نموذجيًا به أعمدة تبلغ حوالي 7-8 أمتار، وتباعد معتدل، ويتطلب حوالي 12 ساعة من التشغيل.

 

يتمثل الأسلوب العملي في تحديد هدف الإضاءة أولاً (مستوى الإضاءة وانتظامها)، ثم تحديد وحدة تثبيت ذات خرج لومن تم التحقق منه وعناصر بصرية -مناسبة للطريق. بعد ذلك، يجب ضبط حجم اللوحة والبطارية بحيث تدعم ملف تعريف الإخراج الذي تم اختياره في ظل الظروف الحقيقية-وليس فقط في ظل اختبار الأيام المشمسة المثالية-. تحقق العديد من عمليات النشر موثوقية متسقة طوال الليل من خلال الجمع بين سعة البطارية الكافية ومنحنى التعتيم المخطط له، مثل زيادة الخرج أثناء حركة المرور في وقت مبكر من المساء وانخفاض الخرج خلال ساعات النشاط- المنخفضة لضمان التشغيل حتى الفجر.

 

في مجال المشتريات، ما يهم أكثر ليس ملصق الواط، ولكن ما إذا كان المورد يمكنه تقديم بيانات أداء موثوقة: وحدات اللومن المسلمة، وسحب الطاقة المقاس، وسعة طاقة البطارية، وتقييم اللوحة، والملفات الضوئية المثالية (IES) للتنبؤ بإضاءة الأرض.

 

خاتمة

إن واط ضوء الشارع بالطاقة الشمسية مقابل السطوع ليس مقارنة بسيطة للأرقام الأعلى مقابل الأرقام الأقل. في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية،-يعتمد السطوع الحقيقي على مخرجات اللومن وكفاءة LED والتوزيع البصري ونظام الطاقة الذي يحافظ على الأداء طوال الليل. يمكن أن تخفي علامة "القوة الكهربائية العالية" استهلاكًا حقيقيًا منخفضًا للطاقة، أو مصابيح LED{3}}منخفضة الكفاءة، أو بطاريات صغيرة الحجم، أو الأنظمة التي تحافظ على ذروة السطوع لفترة وجيزة فقط.

 

إذا أردتأضواء الشوارع الشمسيةالتي تعمل كما هو متوقع، وتعطي الأولوية لوحدات اللومن التي تم التحقق منها، وإستراتيجية وقت التشغيل الموثوقة، و-البصريات المناسبة-للطريق، وتتأكد من أن حجم اللوحة والبطارية يتطابقان مع ظروف الطاقة الشمسية المحلية ومتطلبات ساعات التشغيل-.

 

إضاءة ياهوا: حلول إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية المخصصة

يتطلب اختيار ضوء الشارع الشمسي المناسب أكثر من مجرد اختيار القوة الكهربائية. مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في تصنيع الإضاءة بالطاقة الشمسية ومصابيح LED، توفر Yahua Lighting حلولًا مخصصة بناءً على متطلبات المشروع، بما في ذلك ظروف الطريق وارتفاع التثبيت وساعات الإضاءة وموارد الطاقة الشمسية المحلية.