Senzor de mișcare vs. Lumini stradale solare de la amurg-la-zori

Când ar trebui să economisiți energie cu senzorul - și când ar trebui să dimensionați sistemul pentru toate-iluminarea nocturnă?

Sensiunea mișcării este adesea prezentată ca o caracteristică{0}}de iluminare inteligentă. În iluminatul stradal solar, însă, motivul practic este de obicei mult mai simplu: economisirea energiei. Dacă panoul fotovoltaic și bateria sunt relativ mici, funcționarea lămpii la putere maximă din amurg până în zori poate consuma mai multă energie decât poate înlocui și stoca sistemul în mod fiabil. Un senzor de mișcare reduce sarcina medie prin menținerea lămpii la un nivel mai scăzut atunci când nu există trafic și creșterea luminii atunci când este detectat un vehicul sau un pieton.

Acest lucru face ca detectarea mișcării să fie utilă atunci când sistemul solar trebuie să funcționeze într-un buget redus de energie. Nu este automat alegerea potrivită pentru că este disponibil un senzor.

Gândiți-vă la sistem ca la un echilibru energetic. În fiecare noapte, lampa consumă energie, în timp ce modulul fotovoltaic trebuie să pună înapoi suficientă energie în baterie în timpul zilei. Dacă generația solară disponibilă și capacitatea bateriei sunt limitate, reducerea puterii medii pe timp de noapte a lămpii poate face diferența între un sistem care supraviețuiește nopții și unul care rămâne fără energie înainte de zori.

În termeni simpli:

• PV mai mic + baterie mai mică → nevoie mai mare de reducere a sarcinii.
• Putere medie mai mică a lămpii → funcționare mai lungă pe timp de noapte.
• Sensarea mișcării → o modalitate de a reduce consumul mediu de energie.
• PV + baterie dimensionate corect → mai puțină nevoie de a depinde de detectarea mișcării.

Sensarea mișcării este o potrivire naturală pentru locurile în care oamenii sau vehiculele sunt prezente doar ocazional. Lumina nu trebuie neapărat să rămână la putere maximă atunci când nimeni nu folosește drumul sau spațiul.

Drumurile și autostrăzile din oraș au o cerință diferită de iluminare. Întrebarea nu este doar câtă energie folosește lampa. Este, de asemenea, atunci când nivelul de lumină necesar devine disponibil.

Mulți senzori de mișcare autonomi utilizați la luminile stradale solare au o rază practică de detectare de aproximativ 15 m, deși raza de acțiune reală depinde de senzor, poziția de montare, obiectiv, dimensiunea vehiculului, viteza și condițiile locului. Acum imaginați-vă o lampă montată pe un stâlp de 10 m de-a lungul unui drum. Dacă un vehicul se deplasează rapid, acesta poate intra în zona efectivă de detectare doar cu puțin timp înainte de a ajunge la stâlp. Lampa poate comuta la putere maximă, dar timpul poate fi mai târziu decât ți-ai dori pe un drum care necesită iluminare continuă și previzibilă.

Figura 2. O distanță scurtă de detectare devine mai importantă pe măsură ce viteza vehiculului crește.

Punctul cheie: distanța de detectare nu este aceeași cu acoperirea luminii

Un senzor poate detecta un vehicul numai după ce vehiculul respectiv intră în zona sa de detectare. Acest lucru este diferit de proiectarea drumului, astfel încât nivelul de iluminare necesar să fie deja disponibil de-a lungul drumului. Pentru locații cu-viteză redusă, cu trafic redus-, această diferență poate fi acceptabilă. Pe un drum arterial aglomerat sau pe o autostradă, poate deveni o caracteristică de funcționare nedorită.

Dacă un drum are nevoie de iluminare eficientă pe tot parcursul nopții, prima întrebare de inginerie ar trebui să fie dacă sistemul fotovoltaic și baterii sunt suficient de mari pentru a-l livra. Aceasta înseamnă să luați în considerare puterea lămpii, orele de funcționare, iradierea solară locală, capacitatea utilizabilă a bateriei, pierderile de sistem, efectele temperaturii și autonomia necesară.

Odată ce sistemul este dimensionat corect, funcționarea de la amurg-până la-zori poate oferi o iluminare previzibilă fără a aștepta ca traficul să declanșeze lampa. Sensarea mișcării poate fi folosită în continuare acolo unde proiectarea iluminatului și clasificarea drumului o permit, dar nu ar trebui folosită pur și simplu pentru a compensa un sistem solar subdimensionat pe un drum care necesită iluminare continuă.

Un studiu de teren util este Pasolini et al., publicat în Sensors în 2024. Cercetătorii au comparat mai multe strategii adaptive de iluminat stradal-utilizând date reale de trafic și instalații operaționale din Italia și Vietnam. Studiul este important aici, deoarece nu a tratat detectarea mișcării ca fiind universal superioară: performanța sa măsurată depindea de drum, de condițiile de trafic și de strategia de control.

În cadrul studiului de 463-zile de observare a unui drum M3 din Cesena, lumina stradală de referință de 100 W a consumat 549,4 kWh conform strategiei de ceas-astronomic și 415,0 kWh cu o strategie de detecție a mișcării de 1{-minut-. Pe un drum M4 din Biassono, 115 zile de date au arătat 135,9 kWh pentru carcasa ceasului astronomic și 121,5 kWh cu senzor de mișcare de 1 minut. Acestea sunt măsurători specifice site-ului, nu un procent de economisire universală.

Mai important, același studiu a constatat că abordarea sa Full Adaptive Installation (FAI) ar putea realiza economii mai mari decât detectarea mișcării în cazurile M3 și M4 monitorizate. Acest lucru sprijină o lecție de inginerie mai amplă: cea mai bună metodă de control depinde de drum și de cerințele de iluminare, mai degrabă decât de a adăuga pur și simplu un senzor de mișcare la fiecare lumina publică.

Referință de cercetare:Pasolini, G. şi colab. (2024). „Evaluarea cuprinzătoare a contextului-Iluminatul stradal adaptiv: aspecte tehnice, perspective economice și măsurători din implementări la scară-la scară largă,-pe termen lung." Senzori, 24(18), 5942. DOI: 10.3390/s24185942.

Abordarea Suntisolar pentru multe aplicații de iluminat-rutier este de a construi suficientă capacitate fotovoltaică și a bateriei în sistem, astfel încât lampa să poată funcționa eficient pe timpul nopții, mai degrabă decât să facă din detectarea mișcării singura modalitate de a reduce consumul de energie.

De exemplu, gama Suntisolar Z88 este concepută pentru aplicații cu randament mai mare-, în timp ce portofoliul de produse include, de asemenea, diferite configurații pentru drumuri secundare, drumuri rurale, zone de parcare și comunități. Configurația exactă a PV și a bateriei trebuie întotdeauna selectată în funcție de resursa solară a amplasamentului, nivelul de iluminare necesar, orele de funcționare și autonomia.

Pentru un drum major, acest lucru duce la un principiu simplu de proiectare: dacă proiectul necesită iluminare continuă, utilizați un sistem fotovoltaic și baterii de dimensiuni suficiente și lăsați corpul de iluminat să funcționeze după cum este necesar. Nu reduceți necesarul de iluminare doar pentru că sistemul solar este prea mic.

Senzorii de mișcare au o treabă clară în iluminatul stradal solar: reduc sarcina medie atunci când drumul sau spațiul nu este folosit. Acest lucru le face deosebit de utile atunci când capacitatea PV și a bateriei este limitată și traficul este intermitent.

Dar un senzor de mișcare nu ar trebui tratat ca un upgrade universal. Pe drumurile și autostrăzile urbane majore, unde traficul este mai rapid și iluminatul trebuie să fie continuu, este de obicei mai important să dimensionați corect panoul fotovoltaic și bateria, astfel încât lampa să poată furniza lumina necesară pe tot parcursul nopții.

Aceasta este diferența dintre utilizarea unui senzor pentru a compensa capacitatea energetică limitată și proiectarea unui iluminat stradal solar cu suficientă capacitate de energie de la început.

1. Pasolini, G. et al. (2024). Senzori 24(18), 5942. „Evaluarea cuprinzătoare a contextului-Iluminatul stradal adaptiv...” https://doi.org/10.3390/s24185942

2. Informații despre produs Suntisolar Z88 120W: https://www.suntisolar.com/z88-120w-smd-specification-2.html