Đèn đường năng lượng mặt trời và các thông số quan trọng cần tính toán

Đèn đường là thiết bị chiếu sáng không thể thiếu mỗi khi màn đêm buông xuống. Bên cạnh các dòng sản phẩm đèn đường sử dụng điện thành phố để thắp sáng. Thì đèn đường năng lượng mặt trời đang ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm của các dự án. Tuy nhiên, so với đèn đường dùng năng lượng điện thì đèn đường Solar lại có những tiêu chí lựa chọn riêng biệt. Luôn có một cảnh báo được đưa ra: “Nên cẩn thận với công suất ẢO của đèn năng lượng mặt trời.”

Trong bài viết này, hãy cùng chúng tôi xem xét kỹ lưỡng các thông số quan trọng của đèn đường năng lượng mặt trời. Bao gồm công suất của đèn đường, công suất tấm pin quang điện, dung lượng pin và độ ổn định của bộ điều khiển. Từ đó biết được đâu là công suất thực đâu là công suất ảo. Đồng thời biết cách tính toán chi tiết để đưa ra giải pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng đường phố phù hợp nhất.

Vì sao cần tìm hiểu thông số của đèn đường năng lượng mặt trời?

Để đưa ra quyết định: “Có nên lựa chọn đèn đường năng lượng mặt trời không?” Thì việc tìm hiểu về các thống số kỹ thuật cũng như cấu hình của loại đèn này là rất quan trọng. Nó liên quan tới độ bền và tính hiệu quả chiếu sáng của đèn. Mọi người luôn có thắc mắc, ngoài việc không sử dụng tới điện năng thì liệu đèn năng lượng mặt trời có bền không? Hiệu quả chiếu sáng có đáp ứng được nhu cầu sử dụng không?… Có nhiều ý kiến cho rằng công suất đèn đường năng lượng mặt trời không thực sự chính xác. Có đúng không?

Thực tế là, công suất và loại tấm pin mặt trời sẽ liên quan đến khả năng thu thập năng lượng của đèn. Hay nói cách khác là nó liên quan tới thời gian cần thiết để sạc đầy pin bằng ánh nắng mặt trời.

Bởi vậy, các bạn cần tìm hiểu kỹ các thông số của đèn đường năng lượng mặt trời để biết rằng:

• Dung lượng và loại pin lưu trữ năng lượng liệu có tốt để giúp đèn đường chiếu sáng liên tục vào ban đêm không?
• Bộ điều khiển sạc và bộ điều khiển đèn liệu có thể hoạt động hiệu quả, ổn định và thông minh hay không?

Đèn đường năng lượng mặt trời nếu được cấu hình không hợp lý. Hay sử dựng linh kiện kém chất lượng sẽ ảnh hưởng đến hoạt động chiếu sáng của chúng.

Một số trường hợp ví dụ như sau:

• Một chiếc đèn có công suất quá nhỏ sẽ dẫn đến không thể chiếu sáng đầy đủ cho con đường
• Một chiếc đèn có công suất quá lớn có thể dẫn đến lãng phí năng lượng.
• Nếu tấm pin mặt trời quá nhỏ, nó không thể đảm bảo rằng năng lượng ánh sáng được thu thập kịp thời
• Nếu dung lượng pin quá nhỏ, lưu trữ năng lượng kẽm sẽ khiến đèn đường không đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng để chiếu sáng hết buổi đêm

Tóm lại, việc hiểu biết sâu sắc về các thông số của đèn đường năng lượng mặt trời có thể giúp bạn lập kế hoạch tạo ra các hệ thống đèn đường Solar hiệu quả và hợp lý.

Cấu tạo chung của đèn đường năng lượng mặt trời

Đèn đường năng lượng mặt trời gồm các bộ phần chính sau đây:

• Tấm pin năng lượng mặt trời: Có chức năng chuyển đổi quang năng thành điện năng từ nguồn năng lượng mặt trời vào ban ngày. Sau đó lưu trữ năng lượng vào Pin.
• Đèn led (phần thân đèn): Có thiết kế đa dạng gồm các linh kiện chip led, led Driver, tản nhiệt, thấu kính, vỏ đèn. Trên thân đèn có thêm công tắc để kích hoạt đèn vận hành tự động.
• Bộ điều khiển: có chức năng điều khiển cách mà đèn hoạt động. Đèn tự động sáng vào ban đêm và tắt vào ban ngày, đèn tự động dimming (tự điều chỉnh độ sáng)…
• Pin lưu trữ: Có thể nằm riêng biệt hoặc được tích hợp bên trong thân đèn. Pin lưu trữ được sử dụng nhiều nhất hiện nay là Pin Lithium sắt Photphat LiFePO4. Bởi chúng có thời gian sử dụng kéo dài từ 5 năm đến 8 năm, và khả năng nạp xả sâu.
• Cột đèn và cần đèn: Có thể được làm bằng nhiều chất liệu khác nhau và có kích thước tùy thuộc vào mức độ đầu tư và môi trường lắp đặt.
• Điều khiển từ xa: Tùy theo từng mẫu đèn có được trang bị remote điều khiển từ xa hoặc không.

Công suất của đèn đường năng lượng mặt trời

Khách hàng thường chỉ định thông số công suất khi mua đèn đường. Tuy nhiên với đèn đường năng lượng mặt trời các bạn nên sử dụng chỉ số quang thông để làm hệ số tham chiếu. Vì công suất không quyết định đến độ sáng của đèn. Nó chỉ thể hiện mức độ tiêu thụ điện của đèn.  Độ sáng của đèn LED phụ thuộc vào chỉ số quang thông, đơn vị đo là lumen. Đèn có lumen càng cao thì đèn sẽ càng sáng.

Ngoài ra, để đo lường tính hiệu quả của đèn chiếu sáng người ta sẽ tính tỷ số giữa quang thông và công suất của chúng. Đơn vị là Lumen/Watt (viết tắt là lm/w). Đèn có hiệu suất cao sẽ có quang thông lớn. Đồng thời tiêu thụ điện ít, mang nhiều lợi ích kinh tế hơn.

Lựa chọn đèn đường năng lượng mặt trời có công suất hợp lý là điều cần thiết. Nếu bạn chưa chắc chắc dự án của mình cần sử dụng đèn với công suatas bao nhiêu, hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn trước khi lựa chọn. Bạn nên biết rằng:

• Nếu công suất quá cao sẽ dẫn đến lãng phí năng lượng không cần thiết và thậm chí có thể gây ra ô nhiễm ánh sáng.
• Ngoài ra, công suất cao làm tăng nhu cầu sử dụng về pin lưu trữ và tấm pin mặt trời.

Mặc dù chỉ số Watt của công suất không quyết định đến độ sáng của đèn nhưng Watt là dữ liệu cần thiết để tính toán các chỉ số liên quan như mức độ tiêu thụ điện, dung lượng pin lưu trữ, hay việc tính toán công suất của tâm pin năng lượng mặt trời. Và việc quan trọng cần làm trong việc thiết kế hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời chính là tìm ra công suất và mức tiêu thụ năng lượng của đèn. Dưới đây là những hướng dẫn cụ thể.

Cách tính tổng mức tiêu thụ năng lượng của đèn đường năng lượng mặt trời

Tổng mức tiêu thụ năng lượng của đèn ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng của pin lưu trữ và công suất của tấm pin mặt trời. Để tính toán mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày của đèn đường năng lượng mặt trời, chúng ta cần biết hai yếu tố chính: công suất của thiết bị trong các khoảng thời gian khác nhau và số giờ hoạt động trong mỗi khoảng thời gian.

Công thức tính tổng mức tiêu thụ năng lượng của đèn đường Solar như sau:

Tổng watt-giờ mỗi ngày = Tiêu thụ điện 1 (W) × Số giờ làm việc trong khoảng thời gian đầu tiên + Tiêu thụ điện 2 (Watt) × Số giờ làm việc trong khoảng thời gian thứ hai + Tiêu thụ điện năng 3 (Watt) × Số giờ làm việc trong khoảng thời gian thứ ba + … + Tiêu thụ điện năng x (Watt) × Số giờ làm việc trong khoảng thời gian thứ x.

Ví dụ:

• Giả sử một đèn đường có công suất 100W hoạt động 12 giờ một ngày.
• 1 giờ đầu hoạt động ở mức 50% công suất
• 3 giờ tiếp theo hoạt động ở mức 100% công suất
• 3 giờ tiếp theo hoạt động ở mức 50% công suất
• 5 giờ cuối cùng hoạt động ở mức 20% công suất

Tổng mức tiêu thị năng lượng hàng ngày được tính như sau:

Tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày = 50W × 1 giờ + 100W × 3 giờ + 50w x 3 giờ + 20w x 5 giờ = 600 (Wh).

Kết quả tính toán có thể được sử dụng trong các phần sau để xác định dung lượng pin lưu trữ và công suất tấm pin mặt trời cần thiết cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời.

Cách tính dung lượng Pin lưu trữ của đèn đường năng lượng mặt trời

Khi muốn lắp đặt hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời, chúng ta thường lo lắng về vấn đề thời gian chiếu sáng. Ví dụ trời mưa liên tiếp vài ngày, liệu đèn có thể chiếu sáng vào ban đêm không?… Và dung lượng pin lưu trữ của đèn đường năng lượng mặt trời sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới vấn đề này. Dưới đây hãy cùng chúng tôi tim hiểu về cách tính dung lượng pin lưu trữ của đèn đường năng lượng mặt trời để giải đáp được những thắc mắc này nhé!

Đèn đường năng lượng mặt trời thường sử dụng pin axit chì và pin lithium (bao gồm LiFePO4).

Công thức tính toán dung lượng pin lưu trữ như sau:

Dung lượng pin lưu trữ = Tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày x Số ngày hoạt động tự động / tổn thất pin / Độ xả của pin / điện áp hệ thống

• Cách tính tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày có thể xem phần trên đã hướng dẫn chi tiết
• Tổn thất pin thường được tính là 0,9
• Độ sâu xả của pin axit chì được tính là 0,5; Pin Lithium-Ion là 0.8; pin Lithium sắt photphat là 0.9
• Số ngày hoạt động tự động là số ngày đèn cần chiếu sáng mà không cần tấm pin quang điện để tạo ra điện.

Ví dụ:

• Cần đèn duy trì trong 03 ngày chiếu sáng
• Tổn thất pin là 0.9
• Độ xả sâu của pin lưu trữ là 0.8
• Điện áp hệ thống là 12V

Dung lượng pin yêu cầu (Wh) = 600wh x 3 / 0.9 / 0.8 / 12V = 208.3 Ah

*** Dựa trên nhu cầu thực tế bạn chỉ cần thay đổi các thông số để tính dung lượng pin lưu trữ cho đèn năng lượng mặt trời phù hợp.

Cách tính công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời

Kích thước của tấm pin mặt trời cần thiết cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời phụ thuộc vào 2 chỉ số chings là tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng ngàyvà hệ số ánh nắng mặt trời cục bộ. Trong đó hệ số ánh nắng mặt trời cục bộ liên quan đến lượng ánh sáng mặt trời có sẵn tại vị trí của đèn đường. Nơi có nhiều ánh nắng mặt trời, bạn có thể chỉ cần tấm pin mặt trời nhỏ hơn và ngược lại nơi có ít ánh nắng mặt trời bạn sẽ cần tấm pin NLMT lớn hơn.

Nếu tấm pin năng lượng mặt trời không phù hợp có thể sẽ gây ảnh hưởng tiêu cực cho pin lưu trữ. Nó có thể dẫn đến sunfat hóa và gây lãng phí đầu tư. Bởi vậy, các bạn đừng bỏ qua việc tính toán công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời dưới đây nhé.

Để có thể tính được công suất của tấm pin năng lượng mặt trời chúng ta áp dụng công thức như sau:

Công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời = Tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày / hao tổn hấp thụ ánh nắng của pin / số giờ nắng * (1 + dung lượng dự trữ của pin)

Ví dụ:

• Số giờ nắng: giả định tại Việt Nam: 4 giờ/ngày
• Hao tổn hấp thụ ánh nắng của pin do bụi bẩn bám trên tấm pin: 55%
• Dung lượng dự trữ của pin lưu trữ: 30%

Công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời = 600wh / 55% / 4 * (1 + 30%) = 354.5W

*** Lưu ý rằng:

• Số giờ nắng sẽ khác nhau tại từng khu vực và vị tri lắp đặt đèn. Tùy thuộc vào tình hình thực tế để lựa chọn số giờ phù hợp.
• Hao tổn công suất do bụi bẩn cũng phụ thuộc rất nhiều vào môi trường như vị trí lắp đặt có gần nhà máy, công xưởng hay không, có gần với những đồi cát hay không và chúng có được vệ sinh thường xuyên hay không.

Cột đèn đường năng lượng mặt trời nên lắp cao bao nhiêu?

Bên cạnh các công thức tính toán thông số kỹ thuật của đèn đường năng lượng mặt trời như trên. Bao gồm tính công suất đèn, dung lượng pin lưu trữ, công suất tấm pin năng lượng. Thì chiều cao lắp đặt cột đèn đường năng lượng mặt trời là bao nhiêu cũng đang là vấn đề được nhiều người quan tâm.

Thông thường chiều cao cột đèn đường sẽ được tính toán dựa vào chiều rộng của đường, diện tích cần được chiếu sáng. Hoặc dựa vào mô hình chiếu sáng. Ngoài ra, nếu xem xét dựa trên công suất của đèn năng lượng mặt trời các bạn có thể tham khảo bảng thông tin dưới đây để xác định chiều cao của cột đèn.

Công suất của đèn	Chiều cao cột đèn/chiều cao lắp đặt
10W – 20W	3m – 4m
20W – 30W	4m – 6m
30W – 40W	6m – 7m
40W – 60W	6m – 8m
50W – 80W	8m – 10m
60W – 100W	9m – 11m
> 100W	> 12m

Ngoài ta, tùy thuộc vào chiều rộng của đường các bạn có thể tham khảo một số mô hình lắp đặt dưới đây:

• Lắp một bên đường.
• Lắp hai bên lề đường đối xứng nhau.
• Lắp đặt hai bên lề đường kiểu zic zắc/so le.
• Lắp đặt trên dãi phân cách ở giữa đường

*** Còn khoảng cách giữa 02 cột đèn đường thường = Chiều cao cột đèn * 3

Tổng kết!

Nội dung bài viết này chúng tôi muốn chia sẻ tới các bạn về tầm quan trọng của việc tìm hiểu các thông số kỹ thuật đèn đường năng lượng mặt trời. Cùng với đó là cách tính toán các thông số liên quan. Bao gồm công suất của đèn đường, công suất của tấm pin mặt trời, dung lượng của pin…

*** Hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời là một hệ thống tổng thể, vì vậy chúng ta phải tính toán và lựa chọn hợp lý từng thông số để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt nhất. Các thông số này có mối quan hệ với nhau. Nếu chọn một thông số không hợp lý, hệ thống có thể không hoạt động tốt nhất hoặc không hoạt động bình thường.

Nếu cần thêm sự tư vấn hãy liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu kỹ hơn về giải pháp chiếu sáng đường phố với đèn đường năng lượng mặt trời.