مقالات

طراحی روشنایی معابر

طراحی روشنایی معابر و خیابان ها

طراحی روشنایی معابر:

چراغ های روشنایی معابر که در خیابان ها و بزرگراه ها نصب می شوند، نیاز به منابع انرژی دائمی دارند تا بتوانند در طول شب روشن بمانند. هزینه ی تولید انرژی، انتقال، تبدیل و توزیع آن در طول یک بزرگراه طولانی بسیار بالا می باشد. از همین رو استفاده از انرژی های تجدیدپذیر مثل انرژی خورشیدی و بادی برای تامین توان مورد نیاز روشنایی معابر یک جایگزین به صرفه می باشد.

طراحی روشنایی معابر

 یک نمونه پایه چراغ خیابانی با پنل خورشیدی

فرض کنید در یک اتوبان به طول 100 کیلومتر 2000  پایه چراغ برای روشنایی خیابان نصب شده است. پایه چراغ های خیابانی به دلیل فاصله ی زیادی که دارند، هزینه ی کابل کشی بالایی خواهند داشت. ترانسفورماتورهایی که در این مسیر نصب می شوند علاوه بر هزینه ی بالا، تلفات تبدیل ولتاژ را نیز به همراه خواهند داشت. پس اگر انرژی به صورت پراکنده تولید و مصرف شود، می تواند بازدهی بیشتر و هزینه ی تمام شده ی کمتری را برای کل پروژه به ارمغان بیاورد.

یک سیستم خورشیدی برای روشنایی معابر شامل 4 جز اصلی می باشد. پنل خورشیدی که وظیفه ی تولید انرژی را در طول روز بر عهده دارد. شارژ کنترلر خورشیدی که انرژی تولید شده توسط پنل ها را در باتری ذخیره می کند. باتری که وظیفه ی ذخیره انرژی را برای مصرف شب بر عهده دارد. اگر هم تجهیزات روشنایی معابر AC باشند، به یک اینورتر برای تبدیل انرژی نیاز داریم.

طراحی روشنایی معابر

 تجهیزات یک سیستم خورشیدی برای روشنایی معابر

در ادامه همراه ما باشید تا به آموزش طراحی سیستم خورشیدی برای روشنایی معابر بپردازیم.

قدم اول : طراحی چراغ های روشنایی معابر و خیابانی

پیش از طراحی سیستم خورشیدی، باید طراحی چراغ های روشنایی معابر انجام شده باشد. پس از انجام طراحی و مشخص شدن تجهیزات روشنایی معابر، توان مصرفی چراغ ها را بر حسب وات یادداشت کنید.

توجه داشته باشید که توان مصرفی فقط بیانگر مقدار انرژی مصرفی چراغ جهت تولید نور است. لزوما توان بالاتر به معنای نور بیشتر نخواهد بود. بلکه لومن یکای اندازه گیری نور است و هر چه بیشتر باشد، نور بیشتری خواهید داشت. به عنوان مثال برای روشنایی فضای داخلی به شارنوری 2000 لومنی نیاز دارید. بدین منظور می توانید از چراغ های ال ای دی 6 وات استفاده کنید و یا از چراغ های فلورسنتی 15 واتی بهره مند شوید. هر دو چراغ نور برابری تولید می کنند، ولی مصرف انرژی چراغ ال ای دی، تقریبا یک سوم چراغ فلورسنتی می باشد.

طراحی روشنایی معابر

توان مصرفی بیشتر همیشه معادل تولید انرژی بیشتر نیست.

در طراحی روشنایی معابر هم می توانید از چراغ های با بازدهی بالا و مصرف انرژی کمتر استفاده کنید تا هزینه های تولید و ذخیره ی انرژی شما کاهش یابد. در این مقاله فرض می کنیم می خواهیم از چراغ خیابانی 200 واتی استفاده کنیم.

قدم دوم : طراحی پنل خورشیدی برای چراغ های روشنایی معابر

پنل خورشیدی باید کل انرژی مورد نیازی که چراغ های روشنایی معابر در شب استفاده می کنند را در طول روز تولید و در باتری ذخیره کند. به همین دلیل ابتدا کل انرژی مصرفی شبانه ی یک چراغ را محاسبه می کنیم. یک چراغ در هر ساعت 200 وات انرژی مصرف می کند و با فرض اینکه 10 ساعت در شب روشن می ماند، 2000 وات ساعت یا 2 کیلووات ساعت در هر روز انرژی مصرف می کند.

به طور میانگین در ایران، هر پنل خورشیدی در طول روز 5 ساعت تولید مفید دارد. البته این مقدار در استان های شمالی حوالی 4 و در استان های پرتابش حوالی 6 ساعت می باشد. پس برای تامین 2 کیلووات ساعت انرژی در هر روز، کافیست تا 2000 را بر 5 تقسیم کنیم. پس نیاز به حداقل 400 وات پنل خورشیدی در این پروژه هستیم.

با توجه به تلفات گرد و غبار، حرارتی، اهمی و … بهتر است تا پنل خورشیدی را تا 30 درصد بیشتر در نظر بگیریم. یعنی در این پروژه از پنل 520 واتی استفاده کنیم.

طراحی روشنایی معابر

مشخصات یک پنل خورشیدی 520 واتی

همانطور که در تصویر فوق مشاهده می کنید، ولتاژ مدار باز این پنل حدود 49 ولت و جریان اتصال کوتاه آن حدود 14 آمپر می باشد. با توجه به این دو پارامتر به طراحی سایر تجهیزات سیستم خورشیدی برای روشنایی معابر می پردازیم.

قدم سوم : طراحی باتری برای مصرف چراغ های روشنایی معابر

برای محاسبه ی باتری باید میزان مصرف روزانه چراغ های خیابانی را تقسیم بر ظرفیت باتری کنیم. مصرف روزانه روشنایی معابر در این مثال 2 کیلووات ساعت بود. همچنین فرض می کنیم از باتری های 12 ولت و 100 آمپر ساعت که در ایران بسیار متداول هستند، می خواهیم استفاده کنیم. ظرفیت این باتری ها 1200 وات ساعت می باشد. البته در طراحی اجازه نمی دهیم که باتری خالی شود، چرا که عمر آن کم می شود.

لذا تنها 80 درصد ظرفیت آن را در نظر می گیریم یعنی ظرفیت هر باتری برای تامین انرژی روشنایی معابر 960 وات ساعت می باشد. با تقسیم 2000 وات ساعت بر 1080 وات ساعت و سپس رند کردن آن متوجه می شویم که در این مثال 2 باتری 12 ولت 100 آمپر ساعت نیاز داریم.

با توجه به ولتاژ 49 ولتی پنل ها بهتر است تا اختلاف ولتاژ پنل و باتری ها را کم کنیم. بدین منظور دو باتری را با یکدیگر به صورت سری می بندیم.

طراحی روشنایی معابر

آرایش سری باتری ها

قدم چهارم : طراحی شارژ کنترلر و اینورتر

شارژکنترلر یک مبدل DC به DC با هدف افزایش بازدهی توان است. این دستگاه ولتاژ خروجی را بر روی ولتاژ مورد نیاز باتری تنظیم می کند. هنگام طراحی شارژکنترلر باید جریان مجاز ورودی و خروجی آن را بدانیم و متناسب با آن محصول را انتخاب کنیم. جریان ورودی به شارژکنترلر همان جریان پنل یعنی 14 آمپر است. جریان خروجی هم برابر با توان پنل تقسیم بر ولتاژ باتری ها می باشد. یعنی 520 را باید تقسیم بر 24 کنیم که می شود 21 آمپر.

اگر چراغ روشنایی معابر به صورت DC یا جریان مستقیم باشد، نیازی به اینورتر نداریم و هزینه آن صفر می شود. اما اگر از چراغ های خیابانی AC استفاده کنیم باید 50 درصد بیشتر از توان چراغ اینورتر قرار دهیم. یعنی باید اینورتر 300 واتی درنظر بگیریم.

 

 

 

بازگشت به لیست

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *