Na rynku funkcjonuje wiele różnych rozwiązań w zakresie oświetlenia solarnego. Pojawia się wiele interpretacji parametrów i cyklów pracy lamp. Informacje przekazywane przez dystrybutorów bywają często nieprecyzyjne lub nawet nieprawdziwe.
Przekazujemy Państwu poniższy materiał, w nadziei, że pomoże on lepiej zrozumieć różnicę pomiędzy pomiędzy funkcjonującymi na rynku produktami i podjąć właściwą decyzję inwestycyjną.
Ze względu na położenie geograficzne Polski oraz dostępną ilość światła, słonecznego produkty te powinny być dostosowywane do naszych warunków. Niezwykle istotny jest zatem właściwy dobór kluczowych komponentów, w tym akumulatorów i modułów fotowoltaicznych. Niestety w praktyce postulat ten często nie jest realizowany.
W poniższym materiale odpowiemy na kilka podstawowych pytań:
- Czy lampa tradycyjna jest równoważna lampie zintegrowanej?
- Czy lampa zintegrowana jest dobrą inwestycją w Polsce?
- Czy zastosowanie akumulatora litowo-jonowego nie wymaga stosowania modułów PV o dużych mocach stosowanych w latarniach solarnych?
- Co to autonomia lampy solarnej?
- Czy lampa zintegrowana ma równie długą autonomię, co tradycyjna lampa solarna?
Oba rozwiązania wykorzystują ten sam proces pozyskiwania energii słonecznej
i przetwarzania jej na energię elektryczną gromadzoną w akumulatorach. W nocy proces
ten jest odwracany i zgromadzona w akumulatorach energia elektryczna zasila oprawę
LED.
Czym różni się lampa zintegrowana od tradycyjnej?
Lampa zintegrowana zawiera wszystkie komponenty w jednej obudowie. Moduł fotowoltaiczny umieszczony jest na górze na zewnątrz obudowy. Akumulator litowo-jonowy (Li-Ion) oraz układ sterujący znajdują się wewnątrz obudowy. Źródło światła – diody LED umieszczone są od spodu.
Latarnia solarna tradycyjna zawiera moduł PV skierowany na południe, oprawę oświetleniową na wysięgniku oraz akumulatory żelowe umieszczane w hermetycznych obudowach w ziemi. Stosuje się też rozwiązania z akumulatorami Li-Ion montowanymi w słupie latarni. Jedynym źródłem energii dla lampy solarnej jest moduł PV.
| Parametry porównywanych latarni | Zintegrowana | Tradycyjna |
| Moc modułu fotowoltaicznego Ppv [Wp] | 35 | 300 |
| Powierzchnia modułu fotowoltaicznego [m2] | 0,27 | 1,65 |
| Moc maks. oprawy oświetleniowej LED Pled [W] | 30 | 30 |
| Pojemność akumulatorów Cak [Wh] | 154 | 900 |
Duży moduł PV latarni tradycyjnej jest w stanie dostarczyć więcej energii niż mały moduł latarni zintegrowanej. Duży akumulator latarni tradycyjnej, pozwoli tą energię zgromadzić. Otrzymujemy dzięki temu dłuższy czas pracy latarni,
szczególnie w okresie jesienno-zimowym.
W polskich warunkach, wymagane są większe panele PV, niż na innych szerokościach geograficznych takich jak Afryka, czy Europa Południowa, gdzie energii słonecznej jest 2-3 razy więcej.
Zastosowanie akumulatorów litowo-jonowych, nie sprawia, że można stosować mniejsze moduły fotowoltaiczne. Akumulator jedynie gromadzi energię, a jej ilość zależna jest od tego ile jej dostarczą moduły PV.
Proces ładowania w ciągu dnia w poszczególnych porach roku
Obie lampy w dniu 21 czerwca będą w stanie w pełni naładować swoje akumulatory. Moduł lampy tradycyjnej (300 Wp) generuje większy nadmiar energii, co pozwoli naładować akumulator również w krótszych dniach lata.
Lampa zintegrowana podobnie jak tradycyjna naładują akumulatory blisko w 100%. Jednak lampa zintegrowana zgromadzi zaledwie 1/5 energii, którą zgromadzi latarnia tradycyjna. Przełoży się to na czas pracy lampy.
Ilość energii dostarczanej przez moduł PV lampy zintegrowanej to około 30 Wh wystarczy na 1h pracy lampy z mocą maksymalną.
Moduł lampy tradycyjnej jest w stanie wygenerować tyle energii aby wystarczyło jej na blisko 6h pracy lampy z jej mocą maksymalną (30W).
Lampa zintegrowana o przytoczonych parametrach nie będzie świeciła w naszych warunkach ze swoją pełną mocą z wyjątkiem jedynie w najdłuższych dni lata. Zimą będzie świecić z mocą niecałych 2W dając bardzo mało światła.
W czasie zimy, jesieni i wiosny mogą wystąpić też częste przerwy w pracy lampy zintegrowanej. Dlaczego dostawcy lamp solarnych zintegrowanych podają tak długi czas świecenia skoro lampa kumuluje tak mało energii?
Lampy solarne wyposażone w są w układy sterujące, które realizują szereg funkcji w tym oszczędzają energię. Służą temu m in. mechanizmy polegające na:
- Ściemnieniu lampy czyli obniżaniu strumienia świetlnego zależnie od stopnia rozładowania akumulatora
- Programowanie okresów świecenia w tym godzin wyłączenia latarni,
- Stosowanie czujników ruchu, które uruchamiają oprawę oświetleniową w momencie wykrycia ruchu w jej pobliżu
Te mechanizmy pozwalają obniżyć zużycie energii i wydłużyć czas świecenia lampy, jednak zawsze odbywa się to kosztem ilości produkowanego światła. Podstawowym warunkiem optymalnej pracy latarni solarnej w naszej szerokości geograficznej jest właściwy dobór wielkości modułu fotowoltaicznego, pojemności akumulatora oraz mocy lampy. Tradycyjna latarnia solarna dobrze będzie sobie radzić przez cały rok.
Autonomia lampy solarnej
Autonomia lampy to czas nieprzerwanej pracy lampy z jej mocą maksymalną w warunkach, w których moduły fotowoltaiczne nie dostarczają energii. Autonomię najlepiej wyrazić w godzinach, nie w dobach (dniach) ponieważ długość dnia zmienia się w ciągu roku. Autonomię obliczyć można dzieląc pojemność akumulatora podaną w Wh (watogodzinach) przez moc maksymalną oprawy oświetleniowej. W praktyce mamy jednak do czynienia z dwoma rodzajami autonomii:
- Autonomia teoretyczna wyliczona na podstawie pojemności akumulatora
- Autonomia rzeczywista wyliczona na podstawie pojemności akumulatora oraz rzeczywistej ilości dostarczonej do akumulatora energii.
Sytuację tą można porównać do zasięgu samochodu wyliczonego z pojemności baku (autonomia teoretyczna) oraz zasięgu wyliczonego z ilości zgromadzonego w baku paliwa (autonomia rzeczywista). Samochód zajedzie tak daleko na ile pozwoli mu zgromadzone w baku paliwo. Jak daleko zajedzie samochód nie decyduje jedynie objętość baku ale też ilość zgromadzonego paliwa.
| Autonomia porównywanych lamp solarnych | ||
| Dane dla lata – czerwiec | Zintegrowana | Tradycyjna |
| Pojemność akumulatora [Wh] | 154,00 | 900,00 |
| Dostarczona energia dzienna (21 czerwca) [Wh] | 270,72 | 1 599,23 |
| Moc nominalna źródła światła LED [W] | 30,00 | 30,00 |
| Autonomia teoretyczna [h] | 5,13 | 30,00 |
| Autonomia rzeczywista [h] | 5,13 | 30,00 |
Z powyższych danych wynika, że rzeczywista autonomia lampy zintegrowanej w podanej na wstępie konfiguracji wynosi w polskich warunkach 5,13 godz. Podkreślić trzeba również, że jest to autonomia policzona dla najlepszego dnia w roku to jest 21 czerwca kiedy dzień jest najdłuższy. Rzeczywista autonomia tradycyjnej latarni solarnej wynosi w tych warunkach 30 godz. Dla porównania Autonomia rzeczywista policzona dla grudnia dla obu lamp wynosi odpowiednio dla lampy zintegrowanej – 1h i dla latarni tradycyjnej – 6h.
Podsumowanie
Czy lampa zintegrowana jest równoważna dla tradycyjnej latarni solarnej?
Lampy solarne zintegrowane nie są produktami równoważnymi z tradycyjnymi latarniami solarnymi ponieważ ze względu na ich małe gabaryty nie są w stanie zapewnić takich samych
parametrów pracy jak tradycyjne latarnie solarne. Chodzi tu w szczególności o: ilość dostarczanej energii, strumień świetlny i długość czasu świecenia.
Czy zastosowanie akumulatora litowo- jonowego (Li-Ion) nie wymaga tak dużych modułów fotowoltaicznych jak w latarniach solarnych?
To twierdzenie nie jest prawdziwe ponieważ akumulator niezależnie od jego konstrukcji jedynie gromadzi i oddaje energię. Może zgromadzić jej tyle ile dostarczy moduł fotowoltaiczny, który jest jedynym źródłem energii w lampie solarnej.
Czy lampa zintegrowana ma równie długą autonomię co latarnia solarna tradycyjna? Ile wynosi rzeczywista autonomia obu lamp?
Jak wykazano powyżej ze względu na ograniczenia konstrukcyjne lampy zintegrowanej nie jest
ona w stanie mieć tak długiej autonomii jak tradycyjna latarnia solarna pracujące w naszej szerokości geograficznej. Autonomię lampy najlepiej podawać w godzinach nie w dniach.
Czy lampa zintegrowana jest dobrą inwestycją w warunkach Polskich?
To zależy od tego jakie są oczekiwania inwestora i jakie tereny mają być oświetlane. Poza szeregiem zalet do których należą: zwarta konstrukcja, łatwość montażu oraz niższa cena mają one swoje ograniczenia. W szczególności w warunkach polskich ich praca charakteryzuje się zdecydowanie niższą ilością emitowanego światła i dłuższymi przerwami w pracy niż tradycyjnych latarni solarnych. Te kwestie trzeba wziąć pod uwagę decydując się na takie rozwiązanie.
Powrót do bloga
