Stowarzyszenie
Polski Ruch Czystszej Produkcji
Home » , » Czystsze Inspiracje: Panele fotowoltaiczne źródłem niezależnego zasilania dla słupów oświetleniowych

Czystsze Inspiracje: Panele fotowoltaiczne źródłem niezależnego zasilania dla słupów oświetleniowych

Written By Polski Ruch Czystszej Produkcji on środa, 27 lipca 2016 | 08:50


Czy na terenach odległych od infrastruktury elektroenergetycznej, gdzie koszt doprowadzenia energii elektrycznej jest bardzo wysoki, bądź zbyt agresywnie ingeruje w środowisko naturalne – w szczególności w obszary chronione, jak np.: parki narodowe lub rezerwaty przyrody – istnieje możliwość efektywnego doświetlenia terenów w bezpieczny i efektywny sposób?

Oczywiście. O szczegółach dowiesz się z zamieszczonego poniżej modelowego przykładu takiego wdrożenia, które co roku wprowadza wiele urzędów (np. w parkach miejskich), przedszkoli, szkół, prywatnych firm (np. na placach).

Budowa przykładowej instalacji

Główną konstrukcję stanowią stalowe słupy wznoszone 8 metrów ponad poziom terenu. Pokryte są one powłoką antykorozyjną zewnętrzną i wewnętrzną (ocynk) oraz dodatkową powłoką lakierniczą (malowanie proszkowe). Umieszcza się je na fundamentach. W odległości 0,5 metra od fundamentu lokalizuje się skrzynkę na akumulatory i regulator ładowania. Wierzchnia część skrzynki znajduje się 0,5 metra pod poziomem terenu. Jest ona wykonana z PVC, wodoodporna i antywłamaniowa (wykonanie w tzw. klasie IP 68).

Na wierzchołku słupa montuje się stalową konstrukcję wsporczą pod panele – np. dwa monokrystaliczne PV, każdy o mocy minimum 205 W. Stosowane panele pokryte szkłem hartowanym o niskiej zawartości żelaza wraz z folią poprawiającą termiczną wytrzymałość modułów sprawiają, że układ zachowuje dłużej swoje wyjściowe parametry pracy. Powierzchnie paneli ustawia się w kierunku południowym.

Na wysięgnikach montuje się oprawy LED o mocy 35W/24V, dające zadowalający strumień świetlny >3000 lm (równoważne tradycyjnemu źródłu światła o mocy około 140 W).

Układ uzupełniają akumulatory żelowe 12 V, każdy o pojemności 200 Ah, umieszczone pod ziemią w szczelnych skrzynkach. Akumulatory te nie wymagają uzupełniania wody i ciągłej konserwacji elektrolitu. W znamionowych warunkach pracy nie wydzielają gazów, a dzięki szczelności są bezpieczne w eksploatacji i nieszkodliwe dla otoczenia (nie ma kwaśnych oparów i niebezpieczeństwa poparzenia kwasem siarkowym), a także nie wymagają wentylowania. Jedynym minusem jest wrażliwość na temperatury powietrza. Ich pojemność spada wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. W temperaturze 0°C pozostaje do dyspozycji ok. 85%, a w minus 20°C - 65% pojemności znamionowej, dlatego tak ważne jest przewymiarowanie dobieranego układu i stosowanie pewnego zapasu. Z kolei w temperaturach wyższych zmniejsza się żywotność akumulatorów. Na każde 8°C powyżej idealnej temperatury pracy – plus 20°C, żywotność zmniejsza się o 50%.

Praca całego układu jest monitorowana i sterowana przez mikroprocesorowy kontroler zainstalowany w łatwo dostępnym oknie rewizyjnym słupa. Kontroler odpowiada za bezpieczne ładowanie akumulatorów tak, aby ich żywotność była jak najdłuższa. Zabezpiecza przed ich całkowitym rozładowaniem oraz przeciążeniem.

Schemat przykładowej instalacji
Źródło: opracowanie własne
Montaż

Prace budowlane nie należą do skomplikowanych, gdyż kompletne rozwiązania dostarczają producenci poszczególnych elementów. Prace ziemne można wykonać ręcznie lub za pomocą niewielkiego sprzętu mechanicznego. Montaż podzespołów oraz sama eksploatacja nie powoduje emisji hałasu, wibracji czy promieniowania elektromagnetycznego.



Przykładowa instalacja.
Źródło: https://www.brasit.pl/realizacje/

Efekt ekologiczny:

W celach porównawczych, zestawiono oświetlenie fotowoltaiczne z 13 sztukami tradycyjnych lamp parkowych, każda o mocy 100 W (wysokoprężne lampy metalohalogenkowe), średni czas działania 8 godzin dziennie, zużywających dziennie 10,4 kWh (roczne: 3796 kWh) energii.

Szacowany bezpośredni efekt ekologiczny (obliczenia własne, za pomocą programu branżowego) przedstawiony został w poniższej tabeli.

Zanieczyszczenie
Uniknięte emisje, które powodowałoby przykładowe konwencjonalne źródło oświetlenia [kg/rok]
SO2
34,5437
NOx
8,7308
CO
2,6192
CO2
3082,3633
PYŁ
5,6940
SADZA
0,0102
B-a-P
0,0002



Przykładowe porównanie kosztów

Wykonanie oświetlenia dla 13 lamp zasilanych ogniwami PV (na podstawie obliczeń z programu kosztorysowego; ceny I kwartał 2016 roku) będzie wynosiło:
  • Roboty ziemne, ustawienie słupów: 62.415,84 PLN
  • Zakup i montaż elementów oświetlenia: 152.493,29 PLN
  • Pomiary, uruchomienie, roboty końcowe: 5.895,32 PLN
  • Razem: 220.804,45 PLN
Dla porównania, wykonanie konwencjonalnego oświetlenia kosztowałoby, wg obliczeń własnych, 154.095,37 PLN (byłoby tańsze ze względu na drogie akumulatory oraz panele PV wykorzystane w wersji ekologicznej, jednak w obliczeniach nie uwzględniono konieczności rozbudowy istniejącej sieci energetycznej – które to koszty byłyby silnie uzależnione od umiejscowienia konkretnej instalacji).

To, jeśli chodzi o koszty inwestycyjne. Należy jednak zwrócić uwagę, że oszczędności powstają poprzez całkowite wyeliminowanie zużycia energii dostarczanej z sieci energetycznej. Przy obecnych cenach prądu za 1 kWh, zaoszczędzimy rocznie w przypadku powyższej inwestycji około 2555 złotych. Nie jest to z pewnością zawrotna kwota, jednakże należy pamiętać, że cena energii elektrycznej będzie przypuszczalnie wzrastała, a na instalacje OZE wciąż można uzyskać dofinansowane z zewnętrznych źródeł finansowania (NFOŚiGW).

Zalety rozwiązania dla inwestora:
  • Zredukowane koszty eksploatacji w porównaniu z tradycyjnym zasilaniem z sieci elektroenergetycznej (brak rachunków za przesył i zużycie energii),
  • Niezależność od tradycyjnych dostawców – pojemne akumulatory żelowe zapewnią bezpieczną rezerwę przy wielodniowym zachmurzeniu,
  • Możliwość uzyskania dofinansowania.

Zalety rozwiązania dla środowiska:
  • Niewielka ingerencja w środowisko podczas budowy – możliwość wykonania wyłącznie przy pomocy prac ręcznych; bez użycia sprzętu ciężkiego,
  • Brak pośrednich emisji do środowiska w fazie eksploatacji; należy jednak pamiętać o zużytych akumulatorach (żywotność 8-12 lat), panelach fotowoltaicznych (25-35 lat) oraz lampach LED (2-3 lata).

Możliwości rozbudowy (zestaw hybrydowy):

Ciekawym rozwiązaniem jest połączenie energii promieniowania słonecznego z siłą wiatru. W takim przypadku do omawianej w powyższym przykładzie lampy solarnej dodatkowo montuje się na szczycie konstrukcji wsporczej paneli, turbinę wiatrową o mocy około 200 W. Przykładowa została opisana w artykule: http://www.cp.org.pl/2016/02/cz-ins-turbina-wiatrowa-w-stacji.html.

Turbinę w takim przypadku można podpiąć pod ten sam regulator ładowania, co panele fotowoltaiczne. Rozwiązanie jeszcze bardziej zwiększa autonomiczność systemu, jednakże kosztem nakładów finansowych.

Opracował:
Arkadiusz Kępa
Stowarzyszenie Polski Ruch Czystszej Produkcji
Udostępnij

1 komentarze :

  1. Takie panele fotowoltaiczne czy lampy oparte o energię słoneczną można zakupić na ozemarket pl

    OdpowiedzUsuń