Jak vysoké jsou sloupy pouličního osvětlení? Životnost a solární průvodce

Stožáry pouličního osvětlení, venkovní pouliční osvětlení a solární stožáry jsou páteří fyzické infrastruktury veřejného a komerčního venkovního osvětlení po celém světě, přesto jsou podrobné technické otázky týkající se jejich designu, životnosti, výšky, instalace a výknau zřídkakdy řešeny v dostupné a praktické hloubce mimo odbneboné technické publikace. Ať už jste komunální osvětlovač, developer specifikující osvětlení pro novou část, správce zařízení odpovědný za stávající síť stožárů nebo instalátor, který se připravuje na uvedení nového solárního systému do provozu, odpovědi na otázky, jako je očekávaná životnost sloupu pouličního osvětlení, jak vysoká je pouliční lampa, jak vysoká je pouliční lampa, jak fungují pouliční osvětlení, a jaký je optimální úhel pro montáž solárních panelů na solární sloupy, jsou pro všechny základní a správné rozhodování o dlouhém provozu.

Přímé odpovědi na tyto základní otázky jsou následující. Očekávaná životnost sloupu veřejného osvětlení závisí na materiálu a prostředí, ale obvykle je 25 až 50 let pro ocelové sloupy s odpovídající ochranou proti korozi, 50 až 80 let nebo více pro betonové sloupy a 20 až 30 let pro hliníkové sloupy za standardních podmínek. Výška pouličního osvětlení závisí na typu silnice: 5 až 6 metrů pro pěší cesty, 8 až 12 metrů pro sběrné cesty a 12 až 20 metrů pro hlavní dopravní tepny. Výška světelného sloupu v parkovacích, parkovacích a komerčních aplikacích se pohybuje od 4 do 10 metrů v závislosti na oblasti pokrytí a estetických požadavcích. Instalace solárního pouličního osvětlení zahrnuje systematický proces posouzení místa, přípravy základů, montáže stožáru a uvedení panelu a svítidla do provozu, který zkušeným instalatérům trvá 2 až 4 hodiny na jeden stožár. Úhel sklonu solárního panelu na solárních sloupech je obvykle nastaven na stejnou zeměpisnou šířku místa instalace plus nebo mínus 5 až 15 stupňů v závislosti na sezónní prioritě energie. Optimální úhel pro výstup solárních panelů je úhel přizpůsobený zeměpisné šířce pro celoroční vyvážený výkon nebo zeměpisná šířka plus 10 až 15 stupňů pro zimní prioritní instalace v mírném klimatu. A jak pouliční osvětlení funguje, zahrnuje interakci zdroje energie, fotobuňky nebo inteligentního ovladače, obvodu ovladače a LED nebo jiného světelného zdroje, které společně vytvářejí spolehlivé, plánované osvětlení. Tento článek pokrývá všechny tyto otázky v plné technické hloubce.

Jaká je životnost sloupu pouličního osvětlení: Materiály, koroze a životnost

Otázka na jaká je životnost sloupu veřejného osvětlení nemá jedinou odpověď, protože životnost sloupu je určena kombinací materiálu sloupu, ochranného ošetření, vystavení vlivům prostředí, kvality údržby a historie zatížení konstrukce. Sloupy pouličního osvětlení které jsou pravidelně kontrolovány, přelakovány nebo přelakovány, když se zhorší ochranná povrchová úprava a které nebyly vystaveny nárazu vozidla nebo extrémním větrným jevům, běžně překračují svou projektovanou životnost, zatímco sloupy v pobřežních, vysoce vlhkých nebo silně zasolených vozovkách, které nedostávají dostatečnou údržbu, mohou vykazovat strukturální zhoršení během 10 až 15 let od instalace.

Ocelové sloupy veřejného osvětlení: Životnost a řízení koroze

Ocel je ve většině zemí nejrozšířenějším materiálem pro sloupy pouličního osvětlení, který se cení pro svůj vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, snadnou výrobu a schopnost dosáhnout široké škály tvarů a výšek průřezů standardními výrobními procesy. Žárově pozinkované ocelové tyče (kde je ocel ponořena do roztaveného zinku, aby se vytvořil metalurgicky spojený zinkový povlak) představují standardní specifikaci pro většinu komunálních aplikací, přičemž zinkový povlak poskytuje katodickou ochranu oceli pod ní, i když je povlak poškrábaný nebo poškozený. Žárově pozinkované ocelové sloupy Street Light s přiměřenou tloušťkou zinkového povlaku (typicky průměr 85 mikronů pro sloupy ve specifikaci ASTM A123 Grade 45) dosahují životnosti 25 až 50 let ve vnitrozemských nepobřežních prostředích, zkracují na 15 až 30 let v pobřežních zónách s pravidelným působením ochranného postřiku solí a potenciálně pod 20 let ve vysoce agresivním průmyslovém prostředí nebo mořském prostředí

Primárním mechanismem selhání ocelových sloupů veřejného osvětlení je koroze na patě sloupu, v zóně mezi 300 mm nad a 300 mm pod povrchem země, kde střídající se mokré a suché podmínky, chemické složení půdy a štěrbina mezi sloupem a betonovým základem vytváří zvláště agresivní korozní prostředí. To je důvod, proč je pravidelná základní kontrola, čištění a přetírání ocelových stožárů nejdůležitější údržbou pro prodloužení jejich životnosti. Mnoho poruch sloupů přisuzovaných stáří jsou ve skutečnosti poruchy způsobené neošetřenou korozí základny, která se vyvíjí během 10 až 20 let, zatímco nadzemní část sloupu vypadá konstrukčně v pořádku.

Betonové sloupy veřejného osvětlení: Odolnost a dlouhá životnost

Předpjaté nebo železobetonové sloupy pouličního osvětlení nabízejí nejdelší životnost ze všech běžných materiálů sloupů, přičemž dobře postavené betonové sloupy v neagresivním prostředí běžně poskytují 50 až 80 let provozu bez významného poškození konstrukce. Odolnost betonových sloupů proti korozi v normálních půdních a atmosférických podmínkách je ze strukturálního hlediska v podstatě neomezená, protože betonová matrice nepodléhá elektrochemické korozi, která omezuje životnost ocelových sloupů. Hlavním problémem dlouhodobé trvanlivosti betonových stožárů je koroze výztuže způsobená pronikáním chloridů z posypové soli nebo mořské vody, která může po 20 až 40 letech v agresivním prostředí způsobit praskání a odlupování betonového krytu nad armovací ocelí. V tropickém podnebí s vysokou intenzitou UV záření a častými cykly mokrého sucha vykazují stočené betonové sloupy s hustým, dobře zhutněným betonem a odpovídajícím krytím výztuže (minimálně 25 mm v neagresivním prostředí, 40 mm v námořních zónách) trvale životnost 50 let nebo více s minimální údržbou nad rámec pravidelného mytí k odstranění povrchových usazenin.

Hliníkové sloupy veřejného osvětlení: Lehké s průměrnou životností

Sloupy pouličního osvětlení z hliníkové slitiny jsou určeny pro architektonické a komerční aplikace v krajině, kde lehkost hliníku zjednodušuje instalaci a kde přírodní eloxovaný nebo práškově lakovaný povrch poskytuje přijatelný vzhled s minimální údržbou. Životnost hliníkových sloupů je typicky 20 až 30 let ve standardních prostředích, přičemž primárním degradačním mechanismem je povrchová oxidace a důlková koroze v pobřežních prostředích bohatých na chloridy spíše než koroze skrz stěnu, která postihuje ocel. Mechanická pevnost hliníku je nižší než u oceli při ekvivalentní hmotnosti, díky čemuž jsou hliníkové stožáry obecně vhodné pro venkovní pouliční osvětlení s nižší výškou (pod 10 metrů) spíše než stožáry pouličního osvětlení s vyšším zatížením používané na hlavních silnicích.

Kontrola a prodloužení životnosti pólů

Bez ohledu na materiál sloupu je nejúčinnějším opatřením pro maximalizaci životnosti sloupu pouličního osvětlení pravidelná systematická kontrola. Nejlepší průmyslová praxe, která se odráží v normách, jako je ANSI/NAAMM MH 26, doporučuje vizuální kontrolu sloupů veřejného osvětlení v 1 až 2letých intervalech a posouzení strukturální integrity v 5letých intervalech u sloupů starších 25 let. Inspekce by měla konkrétně posoudit: stav koroze základny (pomocí testu omotání řetězu nebo kladivového poklepu ke zjištění koroze dutých stěn v ocelových sloupech), integritu šroubů a základů, stav krytu rukojeti a utěsnění, jakékoli známky deformace vozidla nárazem a stav montážního ramene svítidla. Sloupy vykazující více než 10% ztrátu plochy průřezu v kritické základní zóně by měly být naplánovány na výměnu bez ohledu na jejich nadzemní vizuální vzhled.

Jak vysoká je pouliční lampa a jak vysoká je světelná tyč: Normy výšky podle aplikace

Výška a Sloup pouličního osvětlení or Venkovní pouliční osvětlení instalace je jednou z primárních designových proměnných v jakémkoli projektu pouličního osvětlení, protože přímo určuje osvětlenou plochu na sloup, rovnoměrnost osvětlení po povrchu vozovky, požadovaný světelný výkon svítidla a strukturální zatížení sloupu větrem a hmotnost svítidla. Neexistuje jednoznačná odpověď na to, jak vysoké je pouliční osvětlení, protože optimální výška závisí na klasifikaci silnice, požadované úrovni osvětlení, použité rozteči sloupů a typu použitého rozmístění svítidel.

Standardní výšky sloupů pouličního osvětlení podle silnice a klasifikace lokality

Jak výška tyče ovlivňuje výkon osvětlení

Vztah mezi výškou sloupů pouličního osvětlení a osvětlením na povrchu vozovky se řídí zákonem inverzní čtverce osvětlení: zdvojnásobení montážní výšky snižuje osvětlení přímo pod sloupem na jednu čtvrtinu jeho předchozí hodnoty, ale zvětšuje plochu osvětlenou při dané úrovni luxů. Tento vztah znamená, že vyšší sloupy se svítidly s vyšším výkonem mohou dosáhnout stejné průměrné osvětlenosti na povrchu vozovky s širším rozestupem sloupů, čímž se sníží celkový počet sloupů potřebných pro danou délku silnice. Pro typickou kolektorovou cestu navrženou pro průměrné osvětlení 20 luxů dosahuje 10metrový sloup se svítidlem LED 10 000 lumenů ve vzdálenosti 35 metrů výkonu srovnatelného s 8metrovým sloupem se svítidlem o velikosti 6 000 lumenů ve vzdálenosti 25 metrů, přičemž vyšší varianta vyžaduje přibližně o 30 procent méně civilních sloupů, a tedy i nižší náklady na jednotlivé sloupy, a tedy nižší náklady na infrastrukturu.

Úvahy o výšce solárních sloupů

Solární stožáry pro samostatné solární systémy pouličního osvětlení přidávají hledisko výškového návrhu nad rámec standardního fotometrického výpočtu: fotovoltaický panel v horní části stožáru nesmí být zastíněn sousedními stožáry, stromy, budovami nebo jinými překážkami během hodin, kdy je výroba solární energie nejproduktivnější (obvykle od 9:00 do 15:00). Pro instalaci solárních sloupů podél silnice, kde panely směřují na jih (na severní polokouli) nebo na sever (na jižní polokouli), minimální rozteč sloupů, aby se zabránilo zastínění panelů mezi sloupy, závisí na výšce sloupu a úhlu sklonu solárního panelu. Obecným pravidlem je, že světlá vzdálenost mezi sloupy by měla být alespoň 3násobkem kombinované výšky sloupu a svislého průmětu nakloněného panelu, aby se zabránilo zastínění při nízkých úhlech slunce v zimě.

Jak fungují pouliční osvětlení: Od zdroje energie po osvětlený povrch vozovky

Pochopení toho, jak funguje pouliční osvětlení na systémové úrovni, pokrývající dodávku energie, ovládací mechanismus, technologii světelných zdrojů a optickou distribuci, je znalostním základem pro specifikaci, instalaci a údržbu Venkovní pouliční osvětlení efektivně. Moderní systémy pouličního osvětlení, ať už jde o jednotky LED napájené ze sítě na konvenčních sloupech pouličního osvětlení, nebo solární systémy LED na solárních sloupech, sdílejí stejnou funkční architekturu příkonu, řídicího obvodu, ovladače a zdroje světla, liší se především tím, jak je energie dodávána do fáze řidiče.

Systém dodávky energie

Venkovní pouliční osvětlení napájená ze sítě přijímá střídavý proud (obvykle 220 až 240 voltů při 50 Hz ve většině světa nebo 110 až 120 voltů při 60 Hz v Severní Americe) prostřednictvím podzemních kabelových obvodů připojených k distribuční rozvodně nebo místnímu napájecímu bodu. Kabelový obvod je typicky 3fázový pro velké sítě, s jednotlivými póly připojenými jednofázově z distribučního kabelu, což umožňuje vyvážení zátěže napříč třemi fázemi. Kabelová trasa sleduje pólovou linii a je obvykle uložena v minimální hloubce 450 až 600 mm pod povrchem vozovky nebo chodníku v potrubí nebo kabelu pro přímé zasypání schváleného pro venkovní podzemní použití.

Sluneční póly získávají energii z fotovoltaického panelu namontovaného v horní části sloupu, který generuje stejnosměrný proud (DC) úměrný dopadajícímu slunečnímu záření. Tento stejnosměrný výstup je přiváděn do regulátoru nabíjení, který reguluje nabíjení baterie, aby se zabránilo přebíjení a chrání baterii před hlubokým vybitím. Baterie uchovává denní solární energii a dodává ji do ovladače LED svítidla během nočního provozu. Dobře navržený systém solárních pólů s vhodnou velikostí panelu, kapacitou baterie a příkonem LED může poskytnout spolehlivé osvětlení po 3 až 5 po sobě jdoucích nocí bez solárního vstupu, takže je účinný v místech, kde dochází k prodlouženým obdobím oblačnosti charakteristických pro mořské a mírné podnebí.

Řídicí systém: Jak pouliční osvětlení ví, kdy se má zapnout a vypnout

Nejběžnější způsob ovládání pro Venkovní pouliční osvětlení je fotobuňka nebo fotoelektrický článek, polovodičové zařízení citlivé na světlo namontované na svítidle nebo v jeho blízkosti, které měří intenzitu okolního světla. Fotobuňka aktivuje obvod lampy, když okolní světlo klesne pod přibližně 35 luxů (což odpovídá podmínkám hlubokého soumraku) a deaktivuje jej, když okolní světlo stoupne nad přibližně 70 luxů (aby se zabránilo oscilaci způsobené mraky částečně blokujícími slunce). Fotobuňka je jednoduchý, spolehlivý a levný způsob ovládání, který nevyžaduje žádné programování ani síťové připojení a funguje autonomně, pokud je napájen. Fotobuňky mají jmenovitou životnost 10 až 15 let a měly by být vyměněny, když dosáhnou tohoto věku, i když jsou stále zdánlivě funkční, protože degradované fotobuňky, které spínají při nesprávné úrovni osvětlení, způsobují buď plýtvání elektřinou (nechání světla zbytečně rozsvícená během denního světla), nebo zkrácení doby svícení (vypínání světel před úplným setměním).

Astronomické hodiny se používají buď jako primární metoda řízení, nebo jako záloha fotobuněk, které vypočítávají přesné časy západu a východu slunce pro instalovanou geografickou polohu z naprogramovaných souřadnic a data a přepínají okruh pouličního osvětlení v těchto vypočítaných časech bez ohledu na skutečné okolní světelné podmínky. Moderní inteligentní ovládací prvky pro venkovní pouliční osvětlení jdou ještě dále a využívají síťovou komunikaci (protokoly DALI 2, Zhaga, Zigbee nebo LoRa), která umožňuje monitorování a stmívání jednotlivých svítidel z centrální řídicí platformy, což umožňuje úsporu energie o 30 až 50 procent díky adaptivnímu stmívání okruhů během nočních období s nízkým provozem.

LED ovladač a světelný zdroj v moderním pouličním osvětlení

Moderní venkovní pouliční světla využívají světelné zdroje LED poháněné elektronickými obvody konstantního proudu. Ovladač převádí napájecí napětí (AC síť pro jednotky napájené ze sítě, stejnosměrná baterie pro systémy Sluneční póly) na specifický regulovaný proud požadovaný polem LED, přičemž tento proud udržuje konstantní bez ohledu na změny napájecího napětí a změny dopředného napětí LED s teplotou. Ovladač konstantního proudu je kritickou součástí životnosti LED: pole LED napájená konstantním proudem s nízkým zvlněním jsou vystavena mnohem nižšímu tepelnému a elektrickému namáhání než ekvivalentní LED řízené jednoduššími obvody s vysokým zvlněným proudem a kvalita ovladače je obvykle primárním určujícím faktorem životnosti LED svítidel v poli.

Moderní pouliční svítidla LED s výkonem 130 až 200 lumenů na watt představují úsporu energie 40 až 65 procent ve srovnání s vysokotlakými sodíkovými (HPS) svítidly, která nahrazují, a jejich jmenovitá životnost 50 000 až 100 000 hodin na L70 (bod, kdy výkon klesá na 70krát delší životnost žárovky, je 3x delší než původní hodnota údržby S) frekvence a náklady na celkové sloupy pouličního osvětlení a systém svítidel během jeho provozní doby.

Instalace solárního pouličního osvětlení: Kompletní průvodce krok za krokem

Instalace solárního pouličního osvětlení na solární sloupy je odlišný technický proces od běžné instalace pouličního osvětlení napájeného ze sítě, který zahrnuje další úvahy o orientaci panelu, instalaci baterie, nastavení regulátoru nabíjení a zprovoznění systému, které jsou specifické pro architekturu solárního napájení mimo síť. Systematický instalační proces dokončený vyškoleným personálem vytváří systém, který bude spolehlivě fungovat po dobu 8 až 12 let, než bude vyžadována výměna hlavních součástí; špatně provedená instalace může mít za následek předčasné selhání baterie, nedostatečné nabití nebo chyby při uvádění do provozu, které je obtížné diagnostikovat a opravit po postavení sloupu.

Posouzení místa před instalací

Před zahájením jakýchkoli zakládacích prací musí být každé navrhované umístění solárních sloupů posouzeno z hlediska přístupu k solárnímu panelu, aby se potvrdilo, že panel bude dostávat dostatečné nerušené sluneční světlo po celý rok. Hodnocení místa by mělo vyhodnotit:

• Analýza stínování: Jakýkoli objekt (budova, strom, billboard, přilehlý sloup) v oblouku 30 stupňů nad obzorem ve směru, ke kterému bude panel čelit, by měl být změřen a jeho stínová dráha vypočtena pro úhel slunce zimního slunovratu, který představuje nejhorší případ zastínění. Dokonce i částečné zastínění malé části fotovoltaického panelu může snížit celkový výkon systému o 50 až 80 procent v konfiguracích sériově zapojených panelů kvůli efektu maskování stínů na proud řetězce.
• Průzkum půdy: Potvrďte únosnost půdy a zemní podmínky v navrhovaném umístění sloupu, abyste určili požadovanou hloubku a průměr základu. Měkké nebo podmáčené půdy mohou vyžadovat instalaci většího základu nebo hnané piloty, aby se dosáhlo adekvátní fixace základny sloupu pro očekávané zatížení větrem na kombinaci sloupu a panelu.
• Místní údaje o větru: Určete návrhovou rychlost větru pro místo instalace z příslušné národní normy pro zatížení větrem. Solární sloupy nesou větší efektivní větrnou plochu než konvenční sloupy pouličního osvětlení, protože fotovoltaický panel představuje významný plochý povrch pro vítr, generující značné klopné momenty na základně sloupu, které je třeba vzít v úvahu při návrhu základu a konstrukce sloupu.

Příprava základů a montáž stožáru

1. Vykopejte základovou díru. Typický průměr 400 až 600 mm a hloubka 1 000 až 1 500 mm pro standardní solární sloupy s výškou 5 až 8 metrů, proporcionálně zvětšené pro vyšší sloupy. Dno jamky by mělo být v pevné, nenarušené půdě; pokud se v požadované hloubce setkáte s výplní nebo měkkým materiálem, prodlužte otvor, dokud nedosáhnete pevné země.
2. Namontujte skupinu kotevních šroubů a potrubí. Umístěte klec kotevních šroubů do správné výšky a orientace pro průměr kružnice šroubu tyče a vzor šroubu. Nalijte 100 mm betonovou zaslepovací vrstvu na základnu výkopu, nastavte klec pro šrouby do správné výšky nad hotovou třídou (typicky 50 až 80 mm závit nad úrovní základové desky) a nainstalujte jakoukoli trubku nebo průchodku kabelu potřebnou pro kabel pro připojení baterie od sloupu ke skříni baterie, pokud je baterie namontována na zem a nikoli na sloup.
3. Nalijte betonový základ. Pro zalití základů použijte beton o pevnosti alespoň C25 (25 MPa), přičemž zajistěte, aby byl beton kolem klece kotevních šroubů uložen bez dutin a byl dostatečně zhutněn. Před montáží sloupu nechte beton vytvrdnout minimálně 48 hodin (nejlépe 72 hodin), aby nedošlo k narušení polohy kotevních šroubů, než beton dosáhne dostatečné pevnosti.
4. Postavte tyč. Pomocí mobilního jeřábu, teleskopického manipulátoru nebo ručního systému zvedání rámu vhodného pro hmotnost tyče spusťte základní desku tyče na skupinu kotevních šroubů a nainstalujte vyrovnávací matice a pojistné matice ve správném pořadí, abyste dosáhli olovnice. Pomocí vodováhy na dvou kolmých plochách zkontrolujte tyč, zda je olovnice, a před konečným utažením seřiďte vyrovnávací matice. Orientace konzoly pro montáž panelu musí být během montáže tyče před úplným utažením matic nastavena na správné azimut kompasu (na severní polokouli obrácený k pravému jihu).
5. Namontujte solární panel ve správném úhlu sklonu. Připevněte fotovoltaický panel k montážnímu držáku panelu pod úhlem sklonu vypočítaným pro instalační šířku. Před úplným utažením všech upevňovacích prvků panelu nastavte úhel pomocí úhloměru nebo sklonoměru, abyste se ujistili, že čelo panelu je ve stanoveném sklonu od vodorovné polohy.
6. Nainstalujte baterii a regulátor nabíjení. Připevněte bateriovou skříň (ať už na sloup namontovaný ve střední výšce nebo na zemi namontovaný vedle základny sloupu) do určené polohy. Připojte regulátor nabíjení ke kladnému a zápornému pólu panelu, kladnému a zápornému pólu baterie a kladnému a zápornému pólu zátěže (ovladač LED svítidla) v pořadí uvedeném v instalační příručce regulátoru nabíjení. Nesprávná sekvence připojení u některých konstrukcí regulátoru nabíjení může regulátor neopravitelně poškodit.
7. Uvedení do provozu a otestování systému. S připojeným panelem a dostupným denním světlem ověřte, že indikátor nabíjení baterie regulátoru nabíjení ukazuje aktivní nabíjení. Spusťte senzor soumraku ručně (dočasným zakrytím panelu) a potvrďte, že se LED svítidlo aktivuje při naprogramovaném jasu a že nastavení ovladače (čas zapnutí, profil stmívání a jakákoli funkce senzoru pohybu) jsou správně naprogramována pro požadavky místa.

Úhel naklonění solárního panelu a optimální úhel pro solární panel: Definitivní technický průvodce

Úhel sklonu solární panel on Sluneční póly je úhel mezi čelem fotovoltaického panelu a vodorovnou rovinou, měřený ve stupních. Jedná se o jeden z technicky nejvýznamnějších instalačních parametrů pro jakýkoli solární systém, protože přímo určuje, kolik slunečního záření obdrží čelní panel v průběhu roku, což zase určuje denní a roční energetický výkon panelu a tím i přiměřenost solárního systému pro jeho zamýšlené zatížení. Pochopení jak obecného principu optimálního úhlu pro solární panel, tak konkrétního zdůvodnění nastavení pro různé sezónní priority je nezbytné pro správnou specifikaci a uvedení systémů solárních sloupů do provozu.

Pravidlo zeměpisné šířky: Základ výběru úhlu sklonu solárního panelu

Základní princip, kterým se řídí optimální úhel pro solární panel, je, že čelo panelu by mělo být orientováno kolmo ke střednímu vektoru slunečního záření pro dané místo a roční období. Vzhledem k tomu, že se zdánlivá dráha slunce na obloze mění s ročním obdobím (vyšší v létě, nižší v zimě), mění se sezónně také úhel, pod kterým nakloněný pevný panel nejlépe zachytí toto záření. Pro celoroční cíl vyvážené výroby energie je optimální úhel sklonu pro pevný panel na severní polokouli přibližně stejný jako zeměpisná šířka instalace a panel by měl směřovat skutečně na jih. Pro instalaci na jižní polokouli je ekvivalentní optimální úhel také přibližně stejný jako zeměpisná šířka, ale panel směřuje ke skutečnému severu.

Jako praktický průvodce: solární pouliční osvětlení v Bangkoku v Thajsku (zeměpisná šířka přibližně 14 stupňů severně) by mělo mít panel nakloněný o 14 stupňů od vodorovné polohy směrem na jih; systém v Madridu ve Španělsku (zeměpisná šířka přibližně 40 stupňů severně) by měl být nastaven na 40 stupňů; a systém v Oslu v Norsku (zeměpisná šířka přibližně 60 stupňů severně) by měl být nakloněn o 60 stupňů. Každé z těchto nastavení poskytuje nejlepší celoroční průměrný energetický výnos pro příslušnou lokalitu, typicky produkuje roční energetický výstup v rozmezí 5 procent teoretického maxima dosažitelného pomocí dvouosého systému sledování slunce.

Úprava úhlu náklonu pro sezónní prioritu

Úhel sklonu solar panel can be adjusted from the latitude matched angle to prioritize either summer or winter energy production depending on the seasonal lighting demand profile of the application:

• Zeměpisná šířka mínus 10 až 15 stupňů (mělčí sklon): Zvyšuje letní produkci energie na úkor zimní produkce. Toto nastavení je vhodné pro solární póly v tropických a subtropických oblastech, kde období letních bouřek vytváří zatažená období, která vyžadují maximální účinnost panelů během delších letních dnů, a kde jsou zimní noci dostatečně krátké, aby měl solární systém dostatek času na dobití i při sníženém zimním ozáření.
• Zeměpisná šířka plus 10 až 15 stupňů (strmější sklon): Zvyšuje zimní produkci energie na úkor produkce letní. Toto nastavení je správnou specifikací pro solární póly v oblastech s mírnou a vysokou zeměpisnou šířkou (nad 35 stupňů zeměpisné šířky), kde jsou dlouhé zimní noci, sluneční záření je v zimních měsících nízké a riziko, že baterie neudrží adekvátní nabití během delších zimních zatažených období, je primárním konstrukčním omezením. Například instalace solárních pólů ve Spojeném království na 51 stupních severní šířky by typicky specifikovala úhel naklonění panelu 60 až 65 stupňů spíše než zeměpisnou šířku odpovídající 51 stupňům, protože 10 až 14 stupňové zvýšení zimního úhlu zachycuje podstatně více energie během kritického období od listopadu do února, kdy je solární zdroj nejslabší a požadavek na osvětlení je nejvyšší (dlouhé noci).
• Úhel zeměpisné šířky (vyvážený sklon): Správné nastavení pro většinu aplikací solárních sloupů střední šířky, kde neplatí žádná specifická sezónní priorita, poskytuje nejlepší celoroční průměrnou produkci energie s konzistentním výkonem ve všech ročních obdobích.

Úvahy o samočištění a vliv náklonu na znečištění panelu

Praktickou výhodou strmějších úhlů náklonu panelu na solárních sloupech v prašném, suchém nebo znečištěném prostředí je lepší samočištění během dešťových událostí. Panely nakloněné o 30 stupňů nebo více odvádějí dešťovou vodu dostatečnou rychlostí, aby odnesly nahromaděný prach a nečistoty z čela panelu, zatímco panely nakloněné pod 15 stupňů mají tendenci zadržovat vodu v povrchovém napětí a umožňují usazování nečistot, když se voda odpařuje, vytváří tenkou půdní krustu, která se hromadí na povrchu panelu a může snížit výkon o 5 až 20 procent v období sucha. U instalací solárních sloupů v polosuchých oblastech s řídkými srážkami poskytuje zadání úhlu naklonění směrem k hornímu konci optimálního rozsahu (zeměpisná šířka plus 10 až 15 stupňů) kromě výhody optimalizace zimní energie také nepřímé samočištění.

Výběr sloupů pouličního osvětlení, venkovního pouličního osvětlení a solárních sloupů pro různé projekty

Konečný výběr typu sloupů pouličního osvětlení, specifikace venkovního pouličního osvětlení a konfigurace solárních sloupů pro jakýkoli daný projekt zahrnuje vyvážení výkonu, nákladů, životnosti a praktických aspektů instalace specifických pro dané místo a aplikaci. Následující pokyny pro výběr pokrývají nejběžnější typy projektů, s nimiž se setkáváme v oblasti komunálního, komerčního a obytného venkovního osvětlení.

Kdy zvolit solární sloupy před sloupy veřejného osvětlení napájené sítí

Solární sloupy jsou preferovanou specifikací před sloupy pouličního osvětlení napájenými ze sítě za následujících okolností:

• Místa bez přístupu k síti nebo s vysokými náklady na připojení k síti: Venkovské silnice, cesty odlehlých komunit, zemědělské přístupové cesty a jakékoli místo, kde je nejbližší bod připojení k síti vzdálený více než 30 až 50 metrů od osvětlovací instalace, by měly být nastaveny na solární sloupy, pokud podmínky na místě (extrémní zastínění, velmi vysoká zeměpisná šířka) nebrání dostatečnému sběru sluneční energie. Připojení k síti s cenou 50 až 200 USD za metr kabelových výkopů a náklady na instalaci činí solární sloupy ekonomicky lepšími ve většině situací mimo síť, a to i při vyšších nákladech na svítidlo a sloup.
• Projekty s požadavky na rychlé nasazení: Sluneční póly can be installed in a single day per pole without the civil works lead time associated with electrical infrastructure. Emergency lighting installations, temporary event lighting, and phased development lighting can be commissioned within days using Solar Poles.
• Místa citlivá na životní prostředí: Přírodní rezervace, parky, kulturní památky a místa, kde by výkopy elektrických kabelů poškodily kořeny stromů, archeologická ložiska nebo prvky životního prostředí, jsou přirozenými kandidáty na solární sloupy, které vyžadují pouze jeden základ bez kabelů mezi sloupy.

Požadavky na konstrukční specifikaci pro různé výšky tyčí

Konstrukční specifikace sloupů pouličního osvětlení se výrazně zvyšuje s výškou, protože moment překlopení na patě sloupu (kterému musí odolávat základ a průřez sloupu) roste jak s druhou mocninou výšky (pro zatížení samotného sloupu větrem), tak lineárně s výškou (pro zatížení větrem na svítidlo a u solárních sloupů na fotovoltaický panel). 12metrový ocelový sloup pouličního osvětlení v designové větrné zóně 120 km/h musí odolat momentu převrácení základny přibližně 4krát většímu než ekvivalentní 6metrový sloup se stejným průřezem a specifikací svítidla, což vyžaduje buď větší průměr sloupu, silnější tloušťku stěny nebo hlubší základ, což vše podstatně zvyšuje náklady na instalaci. Tato eskalace strukturálních nákladů s výškou je jedním z důvodů, proč je fotometrická optimalizace návrhu (výběr minimální adekvátní výšky sloupu pro požadovaný standard osvětlení spíše než výchozí nastavení nejvyššího dostupného sloupu) důležitá pro řízení nákladů projektu při nákupu sloupů veřejného osvětlení.

Osvědčené postupy údržby sloupů veřejného osvětlení a solárních sloupů

Program proaktivní údržby pro sloupy pouličního osvětlení, venkovní pouliční osvětlení a solární sloupy výrazně prodlužuje efektivní životnost všech součástí systému a zabraňuje urychlenému zhoršování, které vede k předčasné neplánované výměně. Následující priority údržby platí pro všechny typy sloupů a svítidel:

• Každoroční vizuální kontrola: Každý rok projděte celou síť sloupů, abyste identifikovali a zaznamenali všechny sloupy vykazující viditelné poškození nárazem vozidla, koroze základny, deformace ramene svítidla nebo vandalismus, který vyžaduje okamžitou pozornost. Vyfotografujte všechny závady pro záznamy o údržbě a upřednostněte opravy podle závažnosti bezpečnostního rizika.
• Čištění solárních panelů na solárních sloupech: V prostředí se značným atmosférickým prachem, pylem nebo znečištěním čistěte fotovoltaické panely alespoň dvakrát ročně čistou vodou a měkkou stěrkou, aby byla zachována účinnost sběru energie. I tenká vrstva prachu snižující propustnost panelu o 5 procent se může promítnout do úměrného snížení nabíjení baterie a dostupných hodin osvětlení za noc.
• Testování kapacity baterie pro solární sloupy: Lithium-železofosfátové baterie ve solárních sloupech by měly mít svou kapacitu každoročně ověřenou po třetím roce provozu, aby bylo možné identifikovat všechny baterie, které ztratily více než 20 procent své jmenovité kapacity a mohou se blížit prahu nedostatečné noční dodávky v zimních podmínkách.
• Fotometrické posouzení svítidla: Po 5 letech provozu LED porovnejte naměřené hodnoty osvětlení země s navrženým cílem, abyste zjistili, zda amortizace výkonu svítidla vyžaduje úpravu plánu stmívání nebo včasnou výměnu svítidla, aby byla zachována shoda s platnou normou osvětlení pro obsluhovanou silnici nebo prostor.

Reference

Společnost Illuminating Engineering Society (2014). ANSI/IES RP 8 14: Osvětlení vozovky. IES, New York.

National Association of Architectural Metal Manufacturers (2015). ANSI/NAAMM MH 26: Průvodce specifikacemi pro návrh kovových stožárů a standardy osvětlení. NAAMM, Chicago, IL.

Duffie, J. A. a Beckman, W. A. ​​(2013). Solární inženýrství tepelných procesů, 4. vydání. Wiley, Hoboken, NJ. (Výpočty optimálního úhlu solárního panelu a sezónního sklonu.)

Mezinárodní energetická agentura (2020). World Energy Outlook 2020: Solar PV Technology. IEA, Paříž.

ASTM International (2017). ASTM A123/A123M: Standardní specifikace pro zinkové (žárově pozinkované) povlaky na výrobcích ze železa a oceli. ASTM, West Conshohocken, PA.

Luque, A., and Hegedus, S. (Eds.) (2011). Příručka fotovoltaické vědy a techniky, 2. vydání. Wiley, Chichester, Spojené království.

Internationale de l'Eclairage Commission (2010). CIE 115: Osvětlení komunikací pro motorovou a pěší dopravu. CIE, Vídeň.

Normy Austrálie (2016). AS/NZS 1158: Osvětlení komunikací a veřejných prostranství. SAI Global, Sydney.

Diaf, S., Diaf, D., Belhamel, M., Haddadi, M., and Louche, A. (2007). Metodika pro optimální dimenzování autonomního hybridního FV/větrného systému. Energetická politika, 35(11), 5708–5718.

Ministerstvo energetiky USA (2022). Solar Energy Technologies Office: Výkon solárního fotovoltaického systému. DOE, Washington, DC. $