Lampy LED-owe w wyspowych systemach oświetlenia autonomicznego

 

Zrównoważony rozwój gospodarczy oraz zmieniająca się rzeczywistość energetyczna wymuszają konieczność sięgania po nowe rozwiązania w zakresie techniki oświetleniowej. Możemy do nich zaliczyć niewielkie wyspowe układy świetlne zasilane ze źródeł odnawialnych zwane potocznie lampami solarnymi. W miejscach takich jak place zabaw, przejścia dla pieszych, ścieżki spacerowe i szlaki rowerowe, przystanki komunikacji podmiejskiej, w których nie ma infrastruktury energetycznej opartej o publiczną sieć elektroenergetyczną lub jej zapewnienie jest bardzo kosztowne, dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie efektywnych źródeł światła zawierających diody LED oraz małych układów energetycznych składających się z modułów fotowoltaicznych lub układów hybrydowych z małym generatorem wiatrowym.

LED jako niezastąpiony element wyspowego systemu autonomicznego oświetlenia

Globalne zmiany klimatyczne wpływają praktycznie na każdy element życia społecznego oraz gospodarki wszystkich krajów. W związku z tym coraz więcej państw poszukuje alternatywnych rozwiązań w zakresie energetyki. Dotyczy to  również techniki oświetleniowej, która odpowiada nie tylko za możliwość dłuższej aktywności zawodowej czy rekreacyjnej po zapadnięciu zmroku, ale również zwiększa  bezpieczeństwo na ulicach. Jednakże nie wszędzie istnieją warunki zapewniające dostęp do elektrycznej sieci zasilającej, dlatego tak dużą popularnością cieszą się lampy solarne- urządzenia, które pod względem energetycznym są układami świetlnymi zasilanymi ze źródeł typu OZE.

Gdzie lampy solarne znajdują swoje zastosowanie?

Istnieją miejsca, dla których ze względu na specyfikę lokalizacji utworzenie infrastruktury energetycznej wykorzystującej publiczną sieć elektroenergetyczną może być nieopłacalne a nawet niemożliwe.

Dobrym przykładem są podmiejskie przystanki autobusowe, dla których znaczne oddalenie od centrów miast oraz od głównych szlaków komunikacyjnych wprowadza konieczność budowania drogich linii energetycznych do zasilania jednego punktu świetlnego. Trudno zaprzeczyć, że właśnie  w takich miejscach przyda się wydajne oświetlenie, jednak koszt jego wybudowania i utrzymania może być zbyt wysoki dla lokalnego samorządu. Dlatego wyspowe układy świetlne zasilane źródłami odnawialnymi są tak doskonałym rozwiązaniem.

Oprócz tego można wymienić wiele innych miejsc, takich jak np. ścieżki rowerowe na obrzeżach miast czy dróżki spacerowe w parkach oraz znajdujące się na każdej drodze przejścia dla pieszych. Place zabaw również powinny mieć dobre oświetlenie i  monitoring, a autonomiczne systemy solarne są w stanie  pokryć zapotrzebowanie energetyczne niezbędnych urządzeń w okresie całego roku.

Opracowane przez markę Masters systemy autonomicznego oświetlenia

Proponowana przez firmę Masters technologia opiera się na wykorzystaniu wysoko efektywnych źródeł światła, które zawierają diody LED. Układy te zasilane są przez niewielkie systemy energetyczne składające się z modułów fotowoltaicznych albo układów hybrydowych, zawierających również mały generator wiatrowy, który świetnie się sprawdza w niezabudowanych przestrzeniach podmiejskich oraz miejscach zacienionych przez drzewa. Układy te są w dużym stopniu autonomiczne, co pozwala je zastosować bez konieczności budowania od podstaw infrastruktury podłączonej do publicznej sieci elektroenergetycznej.

Prowadzone przez firmę Masters Centrum Badawczo-Produkcyjnego Systemów Fotowoltaicznych, opracowało rozwiązania, które znajdują zastosowanie w zasilaniu autonomicznym różnych urządzeń ale głównie autonomicznych źródeł światła. Warto wspomnieć, że rozwiązania opracowane są obecnie przedmiotem zastrzeżeń ochronnych w Urzędzie Patentowym RP. Klienci firmy mogą więc mieć pewność, że inwestują w innowacyjne i korzystne z ich punktu widzenia technologie.

Co zawierają urządzenia z rodziny Perfect?

W celu zoptymalizowania wydajności fotometrycznej oraz osiągnięcia oszczędności energetycznej opracowaliśmy urządzenia o pełnej autonomii w skali całego roku. Są one w stanie niemal całkowicie zastąpić wykorzystywane dotychczas oświetlenie zasilane z publicznej sieci elektrycznej. Jest to możliwe dzięki produktom z rodziny Perfect, które wyróżniają się wysokim stopniem niezawodności oraz zastosowaniem komponentów dobrej jakości. Zastosowane oprawy charakteryzują się ponad przeciętnym stosunkiem strumienia świetlnego diod LED w stosunku do ich mocy elektrycznej liczonej w [W].

Sekret skuteczności i niezawodności urządzeń z rodziny Perfect  tkwi w ich nowatorskiej koncepcji oraz nowoczesnej budowie. Dotyczy to zarówno konstrukcji nośnej, zastosowanych źródeł energii odnawialnej jak również zastosowanych urządzeń elektronicznych. Zaprojektowany specjalnie do układów 12 V  moduł fotowoltaiczny oraz generator wiatrowy w układach hybrydowych są w stanie dostarczyć odpowiednią energię do regeneracji zastosowanego banku energii. W efekcie pracy  układu jest stabilna a odpowiednia energia dociera do oprawy oświetleniowej LED o mocy 20-70 W.

Typy regulatorów zasilania – przetwornice DC/DC

Diody LED w profesjonalnym zastosowaniu wymagają zastosowania zaawansowanych rozwiązań. Dotyczy to zwłaszcza sterowania oświetleniem. Do zasilania wykorzystuje się źródła prądowe pozwalające na zmiany wartości prądu zasilającego, dzięki czemu istnieje możliwość płynnego zarządzania strumieniem świetlnym oprawy. Powszechnie do pracy w układach autonomicznych wykorzystywane są energoelektroniczne urządzenia zwane  regulatorami ładowania, które nie tylko konwertują energię, ale również zarządzają procesem ładowania akumulatorów.

A to nie wszystkie ich możliwości. Warto zwrócić uwagę, że tego typu urządzenia dają możliwość zarządzania całym systemem, w tym tworzenie profilów pracy oświetlenia LED, komunikację z siecią internetową oraz pozostałymi układami wyspowymi.

Regulatory ładowania z punktu widzenia charakteru źródła energii mogą być typem źródła prądowego albo źródła napięciowego.

Z punktu widzenia charakteru ich pracy mogą być przetwornicami PWM lub mieć wbudowany mechanizm MPPT współpracy z modułami fotowoltaicznymi

Regulatory PWM oraz algorytmy MPPT

Przyjrzyjmy się teraz bliżej układom hybrydowym. Zawierają one moduły fotowoltaiczne wraz z generatorem wiatrowym małej mocy. Dlatego standardowe zasilacze nie wystarczą. Zaleca się, aby używać regulatora ładowania z dodatkowymi funkcjami. Dobrą praktyką jest też wyposażenie w oddzielne urządzenia, które mają za zadanie zamieniać energię prądu zmiennego w energię prądu stałego, a następnie magazynowanie jej w specjalnie przeznaczonych do tego akumulatorach.

W przypadku regulatorów istnieją dwie opcje: urządzenia PWM i urządzenia wykorzystujące algorytmy MPPT. Wybór pomiędzy nimi uzależnia się od obciążalności prądowej danego modelu. Powinna być ona większa od maksymalnej wartości prądu wygenerowanego przez moduły PV podczas procesu ładowania akumulatora.

Systemy wyspowe wykorzystują zazwyczaj panele fotowoltaiczne wykonane w technologii c-Si. Oznacza to, że są w stanie osiągnąć sprawność konwersji promieniowania słonecznego sięgającą aż 19-20%. Na dodatek ich moc wynosi od moc 300 do 650 Wp w zależności od tego, ile zostało zamontowanych ogniw. W praktyce łączy się je równolegle, aby napięcie w punkcie mocy maksymalnej UMPP tylko nieznacznie przekraczało napięcie systemu (12 V lub 24 V). Z kolei banki energii powstają na bazie kwasowo-ołowiowych akumulatorów GEL lub LiFePO4. Ich pojemność pozwala na bezproblemowe działanie przez 14 godzin w grudniu. Rekomendowany minimalny czas autonomii wynosi 4 dni.

 

Czym wyróżniają się lampy solarne marki Masters?

Inwestycja w prace badawczo-rozwojowe pozwoliła nam rozwinąć wiele innowacyjnych technologii. Wśród nich znajduje się wydajna lampa solarna, która pod kilkoma względami prześciga konkurencję. Wystarczy wspomnieć, że moduły fotowoltaiczne znajdują się w pionie i są zabudowane od strony północnej. Ponadto mają konstrukcję nośną bez otworów rewizyjnych w słupie.

W lampach solarnych zastosowaliśmy niskonapięciowe, wysokoenergetyczne moduły fotowoltaiczne dla układów 12 V. W połączeniu z układami elektronicznymi, które pozwalają na komunikowanie się pomiędzy lampami oraz na inteligentną regulację natężenia oświetlenia LED (w zależności od poziomu naładowania akumulatora), dają urządzenia wszechstronne, funkcjonalne i niezwykle użyteczne.

Wykorzystujące wspomniane rozwiązania lampy Perfect Max Hybrid znajdą swoje zastosowanie chociażby w układzie przejść dla pieszych z inteligentnym układem komunikacji WiFi. Zasada działania systemu jest następująca: urządzenie wykrywa ruch pieszego w obrębie jednej strony przejścia dla pieszych, po czym następuje włączenie oświetlenia po obu jego stronach. To na tyle prosta konstrukcja, że niemal bezawaryjna, a co najważniejsze – autonomiczna.

 

Sposób realizacji połączeń elektrycznych w lampie solarnej Perfect Max
Na rysunku przestawiono elementy układu lampy solarnej z napięciowym regulatorem ładowania i prostym układem zarządzania zgromadzoną energią.

Zasilacze przemysłowe i przetwornice uznanego producenta

Połączenia elektryczne w lampach Perfect Max mogą zostać zrealizowane jedynie przy użyciu wysokiej jakości elementów. Dbamy o to, aby nasze produkty wyróżniały się pod każdym względem, dlatego zdecydowaliśmy się na wprowadzenie do oferty technologii dostarczanych przez uznanego chińskiego producenta, jakim jest Mornsun.

W ofercie naszej dostępne są przetwornice DC/DC firmy Mornsun do takich aplikacji. Konwerter KC24H-700R3 jest stałoprądowym sterownikiem LED do oświetlenia LED dużej mocy.
Najważniejsze cechy KC24H-700R3 to:
• szeroki zakres napięć wejściowych 6–36 VDC
• sterowanie on/off
• funkcja PWM
• znamionowy prąd wyjściowy 300/350/700/1000/1200 mA
• zakres temperatur pracy –40∼+70ºC


Przetwornicę DC/DC KC24H-700R3 firmy Mornsun można zastosować w branżach: motoryzacyjnej, oświetlenia ulicznego, oświetlenia pomiarowego, oświetlenia komercyjnego.

Dzięki współpracy możemy zaproponować konstrukcje, które sprawdzą się w każdej sytuacji. Wystarczy przyjrzeć się bliżej układowi lampy solarnej z napięciowym regulatorem ładowania oraz prostym układem zarządzania zgromadzoną energią. Moduły fotowoltaiczne połączone są z regulatorem ładowania typu napięciowego. Do niego z kolei podłącza się bank akumulatorów i nowoczesny sterownik IGBT. Istotna jest jeszcze przetwornica DC/DC, a także źródło prądowe, oprawa LED czy opcjonalny czujnik ruchu.

Jak więc widać, lampa solarna Perfect Max musi zostać wyposażona w zaawansowane systemy, aby pełnić swoją funkcję w najlepszy możliwy sposób. To jednak nie wszystko, co mamy do zaoferowania. Mornsun dostarcza także układy IC i wiele innych niezwykle ważnych elementów. Wśród nich znajdują się także przetwornice AC/DC. W sumie to ponad 1000 patentów opracowanych w ciągu ćwierćwiecza, z czego większość uzyskało potwierdzenia agencji certyfikujących (m.in. UL, CE, CSA, CB czy DoE level VI). Trudno więc dziwić się, że chińska marka zyskała światowe uznanie.

Zalety wykorzystania wyspowych systemów autonomicznego oświetlenia

Nasze urządzenia to doskonały sposób na zapewnienie licznym miejscom bez odpowiedniej infrastruktury dostępu do potrzebnego oświetlenia. To tanie, ekologiczne, a także bezobsługowe rozwiązanie, które doskonale sprawdzi się w warunkach podmiejskich. Są innowacyjne, a obecnie są przedmiotem zgłoszeń ochronnych w Urzędzie Patentowym RP.

Może jednak zostać zastosowane także na szlakach komunikacyjnych o dużym natężeniu ruchu. Pod tym względem nie ma wielu ograniczeń. I właśnie dlatego stanowi świetną alternatywę dla tradycyjnych systemów oświetleniowych.

Skontaktuj się z nami
Masters jest oficjalnym dystrybutorem firmy MORNSUN. Jeśli jesteś zainteresowany otrzymaniem próbek lub chcesz porozmawiać o swoim projekcie i możliwościach zastosowania produktów MORNSUN zachęcamy do kontaktu masters@masters.com.pl  lub bezpośrednio z wybranym Biurem Obsługi Klienta. Doradzimy najbardziej odpowiednie rozwiązanie do Twoich potrzeb.