מערכות תאורה חכמות המופעלות על ידי עצמי לחללים פנימיים וחיצוניים

מה הם מערכות תאורה חכמות עוצמה עצמית?

מערכות תאורה חכמות המופעלות על ידי עצמי מייצגות התכנסות של אנרגיה מתחדשת ואוטומציה אינטליגנטית.בניגוד תאורה מסורתית שמושכת כוח מהרשת, מערכות אלה מייצרות חשמל באתר באמצעות מקורות כגון קרינה סולארית, תנועה קינטית, או אפילו ⁇ תרמיים.האנרגיה המנוסחת מאוחסנת בסוללות או סביבות על גבי קיבולת גבוהה של נוריות חשמל, שימוש במודולים של שליטה חכמה - מצוידת עם חיישנים, מיקרו-בקר, תקשורת אלחוטית, ומערכת הפעלה מרחוק, ולהפחית את הגישה של חשמל מבוססת על בסיס מערכת חשמל מבוססת על בסיס מערכת חשמל ממוקדת, ותפקוד אלחוטית, או לחץ דם אלחוטית, ומניעה, ומניעה, ולהפחית את מערכת חשמל מבוססת על בסיס מערכת ההפעלה.

כיצד פועל תאורה עצמית

עקרון הליבה הוא פשוט: ללכוד אנרגיה מסובבת, להמיר אותה לכוח חשמלי, לאחסן אותו ביעילות, ולהשתמש בו בחוכמה.לדוגמה, אור רחוב המופעל על ידי השמש מכיל פאנל פוטו-וולטאי אשר גובה סוללה ליתיום-יון במהלך היום. בלילה, בקר החכם פונה LED באור טרום התחלה, אולי מטבול אותו ללא כל הזמן כאשר שום תנועה מזוהה בתוך הגדרות מקורה, קציר קינטית יכול לייעל את רמות של אנרגיה נמוכה או לחץ דם, או לחץ דם, כדי לפקח על ידי לחץ אנרגיה, או לחץ דם, או לחץ דם נמוך.

מערכות תאורה מבוססות עוצמה עצמית

הבנת אבני הבניין של המערכות הללו מסייעת בבחירת הפתרון הנכון עבור מרחב נתון.כל רכיב חייב להיות תואם בקפידה לתקציב האנרגיה של היישום ולתנאים סביבתיים.

אנרגיה מתחדשת Source

המקור הנפוץ ביותר הוא (FLT:0) פאנלים סולאריים (PV) ריצוף 1: (פאנלים מונוקריסטלליין מציעים יעילות גבוהה יותר בחלל מוגבל, בעוד לוחות פוליקלסטליים הם יעילים יותר עבור פריסות גדולות יותר.עבור יישומים מקורה, פילים דק-פיל או לוחות סיליקון amorphous יכולים לעבוד תחת אור מלאכותי.

אחסון אנרגיה

אחסון אמין הוא קריטי.(FLT:0) סוללות ליתיום-יון-יון 1 מציע צפיפות אנרגיה גבוהה, חיי מחזור ארוכים, וטעון עצמי נמוך, מה שהופך אותם סטנדרטיים עבור רוב מערכות תאורה השמש.FLT:2 SupercapacieursFLT 3: הצטיין במהירות תשלום ומחזורי פיצוי, טיפול אלפי מחזורים ללא השפלה, אבל יש צפיפות נמוכה יותר עבור עיצובים מודרניים עבור סוללות גדולות (מתחתתיקים מלאים).

מודול בקרה חכם

זה המוח של המערכת.It כולל מיקרובקר (למשל, ARM Cortex או ESP32), חיישני אור מכומר, גלאי תנועה אינפרא אדום (PIR) ומודולים אלחוטיים (Zigbee, Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, או LoRaWAN) הקושחית מטפלת באלגוריתמים להתאמה, תזמון, וזיהוי אשמה כמה מודולים מתקדמים של תמיכה (Feartture:0machine) כדי לנבא תבניות אנרגיה ו-Fmacearter.

תאורה

יעילות גבוהה (FLT:0)LEDsFLT:1 הם חובה. טווחי יעילות אופייניים מ 100 עד 200 lumens לכל וואט. Fixtures יש דירוג עבור הסביבה - IP65 או גבוה יותר לשימוש חיצוני, ועם ניהול תרמי מתאים כדי להבטיח את תוחלת החיים.

יתרונות והטבות

תאורה חכמה מופעלת עצמית מציעה ערך משכנע עבור בעלי בתים, מנהלי מתקנים, ועירוניות.היתרונות משתרעים מעבר לחיסכון בעלויות בלבד.

אנרגיה יעילה וצמצום צריכת

באמצעות שימוש באנרגיה מתחדשת ובבקרות חכמות, מערכות אלה יכולות להפחית את צריכת החשמל ב-60-90% בהשוואה לתאורה קונבנציונלית.מערכות רבות מעסיקות את FLT:0daylight HarvestingFLT:1 - מתפתלות או לכבות אורות כאשר אור טבעי מספיק זמין. Motion ensing מבטיח כי אורות נמצאים רק כאשר הדיירים נמצאים, אשר יעיל במיוחד בחללים רגילים באופן זמני כגון חדרי אחסון או חדרי מנוחה.

חיסכון לטווח ארוך

למרות עלויות למעלה גבוהות יותר, העלות הכוללת של הבעלות נמוכה יותר בשל אפס חשבונות חשמל עבור חשמל חשמל עבור כוח האורות (מלבד עומס טפילי מהבקר) ותחזוקה מינימלית. LEDs יכול להימשך 50,000 שעות, ופאנלים סולאריים לעתים קרובות יש 25 שנים צוים.חלת סוללה כל 3-7 שנים היא ההוצאה הראשונה חוזרת.

השפעה סביבתית

הגבלת תאורה עצמית מוגברת באופן משמעותי להפחית את פליטת גזי החממה.על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב של אנרגיהFLT:1, אימוץ נרחב של תאורה LED סולארית יכול לחתוך את השימוש באנרגיה חיצונית ב-50% או יותר. יתר על כן, מערכות אלה להפחית זיהום אור כאשר תוכנן עם מגן הולם והתאמה, לטובת מערכות אקולוגיות nocturnal.

המונחים Flexibility

(לא לצורך חיבורי חשמל או רשתות, ניתן להתקין אורות מונעים על ידי עצמם כמעט בכל מקום: על גדרות, קטבים, קירות, או אפילו צף על מים; זה הופך אותם אידיאליים עבור FLT:0 אירועים זמניים FLT:1, FLT:2 מבני שיקום:2 מבניין LT 3,FLT:4rural מתחומים מ-gridF:5, ו-FLT5, 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .

אוטומציה חכמה וניהול מרחוק

משתמשים יכולים לשלוט אורות באמצעות יישומי סמארטפונים או לשלב אותם עם פלטפורמות בית חכמות כמו Apple HomeKit או Amazon Alexa. Automation כללים יכולים לכלול ג'קפילינג, זריחת השמש / צניפים, וסצנות מבוססות דיקור.עבור פריסות מסחריות או עירוניות, לוחות נתונים המבוססים על ענן מאפשרים ניטור של דור אנרגיה, בריאות סוללות ומנורה על פני אלפי יחידות.

תגיות Indoors

בעוד תאורה סולארית חיצונית ידועה, יישומים מקורה גדלים במהירות כמו טכנולוגיית קצירת אנרגיה משתפרת.

בניינים למגורים

אורות המופעלים על ידי עצמי יכולים להאיר את המסלולים, ארונות, מדרגות, ומרתפים מבלי להיכנס לחווי בית. לוחות סולאריים קטנים להציב על חלונותills או מתגים קינטיים ליד דלתות לספק מספיק אנרגיה לאורות LED או תאורה מבטא. חיישנים חכמים יכולים בהדרגה להאיר נתיב כאשר מישהו קם בלילה, שיפור הבטיחות והנוחות.

משרדים מסחריים

משרדים פתוחים, חדרי ישיבות, וחדרי מנוחה נהנים משליטה מבוססת דיקור. אורות המופעלים על ידי סוללות כי לקצור אנרגיה מ תאורה משרדית מחדר (באמצעות תאים סולאריים בתוך הבית) להפחית את העומס הכולל של הבניין עם מערכות ניהול בנייה מאפשר אסטרטגיות של ניהול הביקוש-response שבו אורות dim במהלך שעות רשת שיא.

בסביבה תעשייתית ומחסנית

מחסנים בעלי יכולת גבוהה חווים לעתים קרובות שימוש בתנועה בלבד.עצמים בעלי ביצועים גבוהים עם חיישני PIR יכולים לפעול באופן עצמאי, להפחית עלויות חיפוש.בתחומים עם רטט או מכונות נעות, קצירי דגנים יכולים ללכוד אנרגיה מכנית כדי להשלים לוחות סולאריים.

יישומים בחלל החיצון

סביבות חיצוניות הן ההתאמה הטבעית ביותר לתאורה חכמה המופעלת על ידי עצמי בשל שפע של אור השמש ועלות גבוהה של קווי כוח עטיפה.

פארקים ציבוריים ודרכים

נתיב LED המופעל על ידי השמש מנורות עם דיזציות הסתגלות ליצור בטוח, מזמין שבילים.בקרות חכמות יכול להרים בהירות כאשר הולכי רגל מתקרב, ואז dim עד 10% לאחר שהם עוברים, שמירה על סוללות וצמצום רוחב האור.

תאורה רחוב וחנייה הרבה

אורות רחוב סולאריות עם סוללות ליתיום ו ניטור מרחוק הם עכשיו טכנולוגיה בוגרת. ערים כמו לוס אנג'לס וקוגן יש תוכניות טייס באמצעות קטבים חכמים מופעלים השמש הכוללים גם נקודות טעינה EV, נקודות חמות Wi-Fi, וחיישנים סביבתיים.

אבטחה ו-Frem תאורה

זרמי הצפות המופעלים על ידי מצלמות תנועה משולבות מצוינים עבור שערים מרוחקים, אתרי בנייה או מפגעים חקלאיים.האורות ניתן להגדיר כדי להבהב על זיהוי, הרתעה של פולשים בזמן הקלטת וידאו.מכיוון שהם פועלים באופן עצמאי מהרשת, הם נשארים פונקציונליים במהלך הפסקות חשמל.

מקומות מרוחקים ומחוץ ל-Grid

באזורים מתפתחים, פארקים לאומיים או שבילי הרים, תאורה עצמית מספקת תאורה חיונית ללא גנרטורים דיזל. ארגוני הומניטריים לפרוס מערכות אלה במחנות פליטים ואזורי הקלה אסון.ה-FLT:0IEEEFLT:1 תועדו מספר מחקרים מקרים שבהם תאורה חכמה שיפרה את החינוך והבטיחות בקהילות מחוץ ללעג.

שיקולים טכניים לעיצוב וחלוקת

יישום מוצלח דורש תשומת לב זהירה למערכת sizing, כימיה סוללה ופרוטוקולים תקשורת.

עקבו אחרי Solar Panel and Battery

מאזן האנרגיה מחושב על ידי הכפלת העומס היומי (וואטס × שעות של שימוש) על ידי גורם בטיחות (בדרך כלל 1.2-1.5) כדי להסביר ימים מעוננים (לדוגמה, LED 10W פועל 12 שעות ללילה צורך 120 Wh. A 40W פאנל סולארי במיקום עם 4 שעות שיא יכול לייצר Wh / יום, מספיק עם כלי סוללה של 200 WhFua:0WEL LTs במקום עם 4 LTs 1V).

סוגי סוללה ותוחלת החיים

סוללות ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4) יותר ויותר טובות לתאורה חיצונית בשל בטיחותם, חיי מחזור ארוכים (2000+ מחזורים), וטווח טמפרטורה תפעולי רחב. סוללות מוביל-מצודות זולות אך כבדות יותר ודורשות תחזוקה רבה יותר.עבור hydride קר, ניקל-מטאלי (NiMH) או בנקים supercapacitor עשויים לשמש.

LED Efficacy ו- Thermal Management

בחר LEDs עם יעילות מעל 150 lm / W עבור החזר האנרגיה הטוב ביותר. כי חימום מתאים כי חום להפחית את חיי LED ואת תפוקת אור. במערכות מופעלות עצמית, כל וואט הציל פירושו פאנל סולארי קטן יותר וסוללה, כל כך LEDs יעילות גבוהה יש יתרון עלות ישיר.

פרוטוקול תקשורת

עבור מערכות שצריכים לשתף נתונים עם מרכז מרכזי, Zigbee (mesh) ו- LoWAN (טווח ארוך, כוח נמוך) הן אפשרויות פופולריות. Wi-Fi מתאים למתקנים למגורים מקורה אבל צורכת יותר כוח.עבור רשתות חיצוניות המכסות אזורים גדולים, LoRaWAN מאפשר שער אחד לפקח על מאות אורות לאורך כמה קילומטרים.

אתגרים ומגבלות

למרות יתרונות רבים, תאורה חכמה מופעלת עצמית אינה ללא מכשולים.

השקעה ראשונה גבוהה יותר

לוח השמש המשולב, סוללות, בקר חכם יכול לעלות 2-3 פעמים יותר מאשר תיקון רשת קונבנציונלי המחובר לרשת.עם זאת, תמריצים כגון FLT:0;0; Energy StarcioFLT:1 הסמכה ותשואות שירות מקומיות יכולים להדוף חלק מהעלויות. ניתוח עלות מחזור החיים לעתים קרובות מדגים חזרה על ההשקעה בתוך 3-5 שנים.

מזג אוויר ועצמאות עונתית

מערכות המופעלות על ידי השמש תלויות באור השמש.באזורים עם חורף ארוך או תנאים תכופים, יכולת סוללות חייבת להיות גדולה מדי, עלייה של פתרונות היברידיים המשלבים סולרי עם גיבוי רשת קטן או טורבינות רוח יכול להפחית את זה. Kinetic קציר מקורה מוגבל על ידי תנועה רגל - אזורים גבוהים-טרגנטיים לעבוד טוב, אבל מסדרונות שימוש נמוך עשויים לא לייצר מספיק אנרגיה.

דרישות תחזוקה

סוללות צריך תחליף תקופתי, לוחות סולאריים חייבים להיות נקיים ומשוחררים שלג או פסולת. בסביבות אבק, ניקוי פאנל יכול להיות כוח עבודה אינטנסיבי. אבחון חכם יכול להזהיר מפעילי בעיות, אבל אתרים מרוחקים עדיין עשויים לדרוש ביקורים בשירות.

שילוב עם מערכות קיימות

החלת תיקונים אור ישנים עם יכולות המופעלות על ידי עצמי עשוי לכלול החלפת כל luminaires. Interoperability בין מותגים ופרוטוקולים שונים יכול להיות אתגר; להבטיח שהבקר החכם תומך בסטנדרטים פתוחים כמו Zigbee או DALI כדי למנוע מנע מנעול של הספק.

מגמות וחדשנות עתידיים

התחום מתפתח במהירות, מונע על ידי ירידה בעלויות רכיב ומנדטים של קיימות.

AI ו- Machine Learning

בקרים עתידיים ישתמשו (FLT:0) אלגוריתמים מועדפים 1 (FLT:0) כדי לצפות בדפוסי דיקור ותנאי מזג אוויר, התאמת רמות אור באופן יזום.לדוגמה, אור רחוב עשוי ללמוד כי עלייה של התנועה ב 8:30 AM ו 6:00 PM, כך שהוא מאחסן אנרגיה נוספת בשעות ה-peak כדי לתמוך תאורה בהירה במהלך תקופות אלה.

אינטרנט של דברים (IoT) אינטגרציה

אורות המופעלים על ידי עצמי יהפכו לבלוטות ברשת חיישן חכם יותר של ערים.הם יכולים לפקח על איכות האוויר, טמפרטורה, רמות רעש וזרימת תנועה. Edge מחשוב יעבדו נתונים באופן מקומי, צמצום דרישות רוחב פס.

טכנולוגיות אנרגיה משופרות

חומרים חדשים כמו FLT:0[75] תאים סולאריים סולקבקים 1FIRLT: הבטחת יעילות גבוהה יותר (יותר מ-25%) ואת היכולת לעבוד תחת אור מקורה, טריבואלקטרי ננוגנים יכולים לקצור אנרגיה מרוח, גשם, או אפילו מגע אנושי.

המונחים: Bi-Directional Power Flow

במערכות המחוברות לרשת, אורות המופעלים על ידי עצמי יכולים להאכיל אנרגיה עודף בחזרה לרשת במהלך ייצור השמש שיא, מתנהג כמו מיקרו-מארגן.זה דורש ממולים מתאימים ומסגרות רגולטוריות, אבל פרויקטים של טייס באירופה כבר מפגינים אינטראקציות בסגנון לרכב אל-גריד (V2G) עם סוללות אור רחוב.

מסקנה

מערכות תאורה חכמות המופעלות על ידי עצמי לגשר על הפער בין אנרגיה מתחדשת לבין שליטה אינטליגנטית.על ידי יצירת חשמל באתר והתאמה בזמן אמת לדפוסי השימוש, הם מציעים הפחתה משמעותית בצריכת אנרגיה, עלויות התפעול וההשפעה הסביבתית.התקדמות בתאים סולאריים, כימיה סוללות, חיישנים ופרוטוקולים תקשורתיים עושים את המערכות האלה יותר מסוגלות ונגישות יותר מאי פעם.

לקריאה נוספת, עיין במחלקת האור של האנרגיה של האנרגיה (FLT:2Energy Star) וסטנדרטים טכניים מן ה-FLT:4IEEEFLT:5 על גבי רשת חכמה ו-IoT.