Všetko, čo potrebujete vedieť o Solárne pouličné osvetlenie batérie. Tu je krutá realita solárneho osvetlenia: najdrahším komponentom nie je hardvér - je to nákladné auto s vedrom, ktoré sa najalo na výmenu pokazenej batérie. Keď svetlá predčasne zlyhajú, účet za údržbu posádok a riadenie dopravy môže okamžite zlikvidovať plánovanú návratnosť investícií. Batéria je "srdcom" systému, ktoré určuje autonómiu aj ziskovosť. V tejto príručke sa pozrieme za špecifikácie, aby sme porovnali chemické látky, poskytneme bezrozporného sprievodcu určovaním veľkosti a vysvetlíme agresívny posun odvetvia smerom k LiFePO4.
Kamada Power 12v 100ah Lifepo4 batéria
Aká je najlepšia batéria solárneho osvetlenia?
Ak hľadáte dodávateľa pre obecnú súťaž alebo komerčnú časť, máte v podstate tri možnosti. Tu je stručný prehľad ich možností.
Porovnanie: Solárne batérie pouličného osvetlenia
| Funkcia | Kyselina olovnatá / gél | Ternárne lítium (NCM) | LiFePO4 (lítium-železo) |
|---|
| Životnosť cyklu | 300 - 500 cyklov | 800 - 1000 cyklov | 2000 - 6000+ cyklov |
| Bezpečnosť | Vysoká (stabilná) | Nízka (riziko tepelného úniku) | Veľmi vysoká (stabilná) |
| Teplotný rozsah | Dobrý v chlade, slabý v teple | Chudobný vo vysokých teplotách | Vynikajúca (-20°C až 60°C) |
| Hmotnosť/veľkosť | Ťažké / objemné | Najľahší / najmenší | Ľahký / kompaktný |
| Verdikt | Pre nové projekty zastarané | Používanie len na špecializované účely | Priemyselný štandard |
Olovené a gélové batérie (stará škola)
Po desaťročia sa používali gélové batérie, pretože boli lacné a "dostatočne dobré".
- Klady: Nízke počiatočné CAPEX. Ak ich masívne predimenzujete, fungujú slušne aj pri teplotách pod bodom mrazu.
- Zápory: Sú neuveriteľne ťažké a vyžadujú si veľkú hrobovú schránku alebo pevnú oceľovú klietku na základni stĺpa. Ich životnosť je zlomová; hlboké cyklovanie ich zabije približne za 2 až 3 roky. Navyše v mnohých rozvojových regiónoch sú olovené batérie hlavným terčom krádeží kvôli ich šrotovej hodnote.
- Verdikt: Tie sa postupne vyraďujú z takmer všetkých moderných obecných špecifikácií.
Ternárne lítiové (NCM/NCA) batérie
Ide o rovnaký typ batérií, aké sa nachádzajú v notebooku alebo v aute Tesla.
- Klady: Najvyššia hustota energie. Do malého priestoru môžete vložiť veľa energie.
- Zápory: Bezpečnostné riziko. Trojmocné lítium je pri vysokých teplotách chemicky nestabilné. V puzdre solárneho pouličného osvetlenia (ktoré sa môže na poludňajšom slnku v Afrike alebo Arizone upiecť na teplotu 60 °C a viac) sú tieto batérie náchylné na tepelné vyčerpanie - v podstate na požiar. V porovnaní s LiFePO4 majú tiež kratšiu životnosť.
Batérie LiFePO4 (zlatý štandard)
Fosfát lítia a železa (LiFePO4) sa stal nesporným kráľom solárnych úložísk.
- Klady: Môžete očakávať 2000 až 6000 cyklov. Aj keby sa vybíjali každú noc, je to 7 až 15 rokov prevádzky. Majú mimoriadne stabilnú kryštálovú štruktúru, čo znamená, že sa nezapália ani pri prepichnutí alebo prehriatí.
- Ideálna prevádzková teplota: Mimoriadne dobre zvládajú teplo a so správnym systémom BMS efektívne zvládajú chladné zimy (-20 °C až 60 °C).
- Kľúčové certifikáty, ktoré treba hľadať: Ak nakupujete vo veľkom, uistite sa, že balenie obsahuje UN38.3 (kvôli bezpečnosti pri preprave), IP67 (vodotesné puzdro) a UL1973 (bezpečnostné normy pre batériové systémy).
Prečo batérie LiFePO4 nahrádzajú gélové batérie v solárnych pouličných svetlách
Prečo sú úradníci zodpovední za obstarávanie ochotní zaplatiť za LiFePO4 o niečo vyššie počiatočné náklady? Ide o TCO - celkové náklady na vlastníctvo.
Životnosť cyklu a návratnosť investícií (celkové náklady na vlastníctvo)
Spočítajme si 10-ročný projekt.
- Stratégia gélu: Za batériu zaplatíte $100. V treťom roku sa vybije. Zaplatíte za novú batériu + $200 za prácu pri jej výmene. Opakujte v 6. roku. Opakujte v roku 9.
- Stratégia LiFePO4: Za batériu zaplatíte $200. Funguje 10 rokov bez toho, aby ste sa jej dotkli.
Výsledok: Počas desiatich rokov vás "lacná" gélová batéria stojí trikrát viac ako jednotka LiFePO4 po započítaní práce.
Výhody hĺbky vypúšťania (DoD)
V tomto prípade "menovitá kapacita" ľudí oklame.
- Olovnato-kyselinový/gélový: Nikdy by ste ich nemali vybíjať pod 50%. Ak si kúpite gélovú batériu s kapacitou 100 Ah, budete mať efektívne len 50 Ah využiteľnej energie. Ak pôjdete hlbšie, batériu zničíte za niekoľko mesiacov.
- LiFePO4: Tie možno bezpečne vypustiť do 90-100%. 100Ah batéria LiFePO4 vám poskytne 100 Ah využiteľnej energie.
- Záver: Platíte za kapacitu, ktorú pri olovených batériách nemôžete využiť.
Výhody veľkosti a hmotnosti (zaťaženie vetrom)
LiFePO4 má približne 1/3 hmotnosti olovnatého akumulátora. Možno to neznie ako veľký problém, kým sa neporozprávate so stavebným inžinierom.
Ľahšie batérie umožňujú integrované konštrukcie "všetko v jednom", kde je batéria umiestnená priamo za solárnym panelom v hornej časti stĺpa. Tým sa eliminuje potreba zakopávania batériových boxov (šetria sa náklady na výkopové práce) a skracujú sa vzdialenosti medených káblov. Navyše je menej pravdepodobné, že zlodeji budú liezť na 20-metrový klzký oceľový stĺp, aby ukradli batériu, ktorú nemôžu ľahko zošrotovať.
Ako dimenzovať batériu solárneho pouličného osvetlenia (krok za krokom)
Nadmerná spotreba vyčerpá váš rozpočet, nedostatočná spotreba spôsobí výpadok prúdu. Tu je inžiniersky prístup k správnemu riešeniu.
Kľúčové metriky na určenie veľkosti
- Napájanie LED: Skutočný príkon svietidla (napr. 30 W, 60 W, 100 W). Poznámka: Skontrolujte, či existuje plán stmievania (napr. 100% na 4 hodiny, potom 50% na zvyšok).
- Pracovný čas: Ako dlho trvá noc? (Zvyčajne sa počíta s priemerom 10-12 hodín).
- Autonómia: To je veľmi dôležité. Koľko po sebe nasledujúcich zamračených/daždivých dní musí svetlo fungovať, kým sa batéria vybije? Priemyselný štandard je zvyčajne 3 až 5 dní.
Kapacita batérie (Wh) = výkon LED (W) × denné hodiny (h) × dni autonómie
Tip experta: Ako sa dostať do situácie, v ktorej je potrebné mať v rukách peniaze? Fyzika nie je dokonalá. Energiu strácate odporom drôtov, neúčinnosťou regulátora MPPT a znížením teploty. Vždy pridajte 1,2-násobná vyrovnávacia pamäť (rezerva 20%) k vášmu konečnému číslu.
Príklad výpočtu
Určime veľkosť systému pre projekt parkoviska.
- Scenár: 30W LED svetlo
- Prevádzka: 10 hodín za noc (plný jas)
- Požiadavka: 3 daždivé dni záložnej autonómie
Krok 1: Výpočet celkovej potrebnej energie
30W × 10 hodín × 3 dni = 900Wh
Krok 2: Použitie pufra na zvýšenie účinnosti
900Wh × 1,2 (vyrovnávacia pamäť) = 1080Wh
Krok 3: Prevod na ampérhodiny (Ah)
Väčšina solárnych systémov pouličného osvetlenia funguje na 12,8 V (napätie 4S LiFePO4).
1080Wh ÷ 12,8V = 84,375Ah
Výsledok: Potrebujete 12,8V 85Ah batéria LiFePO4 (zaokrúhlenie nahor na najbližšiu štandardnú veľkosť bunky).
Prečo je systém BMS rozhodujúci pre batérie solárneho osvetlenia
Nemôžete jednoducho pospájať články a nazvať ich batériou. Systém riadenia batérie (BMS) je mozgom celej operácie.
Čo je BMS?
BMS je doska s plošnými spojmi (PCB) integrovaná do akumulátora. Monitoruje napätie, prúd a teplotu a funguje ako strážca, ktorý odpojí batériu, ak sa podmienky stanú nebezpečnými.
Kritické ochranné prvky pre vonkajšie použitie
- Vypnutie pri nízkej teplote: V prípade projektov v Európe alebo Severnej Amerike je to neoddiskutovateľné. Ak sa pokúsite nabíjanie lítiovú batériu, keď sú vnútorné teploty článkov pod bodom mrazu (0 °C), spôsobíte pokovovanie lítia, ktoré batériu trvalo zničí. Inteligentný systém BMS rozpozná chlad a zastaví nabíjanie, kým sa balík nezahreje na slnku.
- Ochrana proti prebitiu: V letnej špičke môže váš solárny panel produkovať vysoké napätie. Systém BMS zabraňuje tomu, aby boli články "násilne" zásobované príliš veľkým množstvom energie, čo zabraňuje ich napučaniu.
Vyvažovanie buniek
V priebehu 5 rokov sa napätie jednotlivých článkov v balení môže vzdialiť. Dobrá BMS vykonáva "pasívne vyvažovanie", odoberá energiu z vysokonapäťových článkov, aby zabezpečila, že celý balík zostane dokonale vyrovnaný. To je rozdiel medzi batériou, ktorá vydrží 3 roky, a batériou, ktorá vydrží 8 rokov.
Inštalácia a údržba v extrémnych podmienkach
Z našich skúseností s priemyselnými zákazníkmi vyplýva, že životné prostredie zvyčajne zničí batériu skôr, ako sa predĺži jej životnosť.
Manipulácia s vysokým teplom (>45 °C)
Teplo znižuje životnosť batérie. Ak inštalujete v Dubaji alebo Arizone:
- Vyhnite sa "efektu rúry": Nemontujte batériový box priamo na zadnú stranu solárneho panela. Panel absorbuje teplo a prenáša ho do batérie.
- Riešenie: Použite samostatný box na batérie so vzduchovou medzerou alebo ho namontujte nižšie na stĺp v tieni.
Manipulácia s mrazom (< 20 °C)
Štandardný LiFePO4 sa môže v chlade vybíjať, ale nenabíja sa.
- Riešenie 1: Pohreb. Zem je skvelý izolant. Pochovanie batériového boxu 1 meter hlboko ho vo väčšine klimatických podmienok udrží nad bodom mrazu.
- Riešenie 2: Samohrejúce batérie. Tieto moderné balíky využívajú prvú časť slnečnej energie ráno na spustenie vykurovacej fólie. Keď teplota batérie dosiahne 5 °C, systém BMS umožní začať nabíjanie.
Stratégie prevencie krádeží
V odľahlých oblastiach batérie odchádzajú.
- Vrchol pólu: Integrácia batérie do krytu svietidla (All-in-One) veľmi sťažuje jeho krádež bez použitia kýblika.
- Hardvér: Používajte skrutky "hadie oko" alebo trojuholníkové skrutky proti krádeži, ktoré si vyžadujú špecializované bity. Stretávame sa aj s klientmi, ktorí zvárajú oceľové klietky okolo batériových boxov namontovaných na základni.
Záver
Batéria je najkritickejším faktorom spoľahlivosti systému; výber lacných olovených alebo poddimenzovaných jednotiek je klasickou "falošnou ekonomikou", ktorá vymieňa dnes ušetrené centy za tisíce vynaložené na údržbu v budúcnosti. Odvetvie sa rozhodujúcim spôsobom preorientovalo na LiFePO4 pre jeho bezkonkurenčnú bezpečnosť a životnosť, pričom budúcnosť smeruje k inteligentným batériám s podporou internetu vecí na proaktívne monitorovanie.
Nie ste si istí svojimi požiadavkami? Kontaktujte nás inžiniersky tím, aby navrhol prispôsobená batéria solárneho pouličného osvetlenia Riešenie prispôsobené vašim klimatickým podmienkam.
ČASTO KLADENÉ OTÁZKY
Ako dlho vydržia batérie solárneho pouličného osvetlenia?
Závisí to do veľkej miery od chemického zloženia. Tradičný olovený/gélový akumulátor zvyčajne vydrží 2 až 3 roky, kým ho treba vymeniť. Moderná batéria LiFePO4 vydrží vďaka svojej vysokej životnosti (viac ako 2000 cyklov) spravidla 7 až 10 rokov.
Môžem nahradiť olovenú batériu solárneho pouličného osvetlenia lítiovou?
Áno, ale zvyčajne musíte vymeniť aj regulátor solárneho nabíjania. Lítiové batérie majú iné profily nabíjacieho napätia ako olovené batérie. Modernizácia sa však oplatí kvôli úspore hmotnosti a predĺženiu životnosti.
Môžem prejsť na batériu s vyššou kapacitou (Ah) pre dlhší čas prevádzky?
Môžete, ale "čo ak" nezmodernizujete aj solárny panel? Ak zväčšíte veľkosť batérie bez zväčšenia veľkosti solárneho panelu, batéria sa nemusí nikdy úplne nabiť, najmä v zime. Batéria a panel musia byť dimenzované spoločne ako vyvážený systém.
Prečo sa moje solárne pouličné osvetlenie po niekoľkých hodinách vypne?
Zvyčajne je to znamenie, že batéria degradovala a stratila svoju kapacitu (bežné u starých gélových batérií) alebo je solárny panel znečistený/zaťažený a počas dňa nevyrába dostatok energie na naplnenie batérie.
Čo je autonómia v solárnom pouličnom osvetlení?
Autonómia sa vzťahuje na počet dní, počas ktorých môže svetlo fungovať bez slnečného svitu (t. j. počas daždivých alebo silne zamračených dní). Štandardný spoľahlivý systém je navrhnutý na 3 až 5 dní autonómie.