Guía práctica y completa sobre farolas con placas solares
Guía práctica y completa sobre farolas con placas solares
¿Qué son las farolas con placas solares?
Las farolas solares son un tipo de sistema de iluminación que aprovecha la energía solar para generar energía. Siempre las llamamos farolas con placas solares. Utilizan paneles solares para convertir la luz solar en electricidad, que luego se almacena en baterías para la iluminación nocturna. Las farolas solares suelen constar de paneles solares, baterías, lámparas LED y un controlador.
Funcionan de forma independiente sin necesidad de una fuente de alimentación externa, lo que ofrece ventajas como eficiencia energética, respeto al medio ambiente, fácil instalación y bajos costes operativos. Las farolas solares se utilizan ampliamente en zonas como carreteras, barrios, parques y plazas, proporcionando una iluminación segura para las personas.
¿Dónde son adecuadas las farolas con placas solares?
Áreas remotas: En áreas remotas sin acceso a la electricidad, las farolas alimentadas con energía solar pueden proporcionar iluminación sin depender de la red eléctrica tradicional.
Áreas abiertas que requieren iluminación: Lugares como parques, comunidades y puentes donde no hay árboles que obstruyan la luz solar pueden aprovechar al máximo la energía solar, eliminando la necesidad de excavar zanjas y reduciendo los costos de construcción.
Regiones con alta insolación solar: Las farolas con placas solares dependen de la energía solar para generar energía. Los altos niveles de insolación solar indican una radiación solar más abundante, lo que proporciona mayor energía para cargar los paneles solares.
Componentes de las farolas con placas solares
Panel solar: el panel solar es el componente principal de un sistema de alumbrado público solar, que se utiliza para convertir la energía solar en electricidad. Normalmente consta de varias células solares que generan corriente continua (CC) a través de la acción de la luz. Los paneles solares suelen instalarse en la parte superior o en los laterales del LED de la farola para maximizar la absorción de la luz solar.
Batería: las baterías se utilizan para almacenar la electricidad generada por los paneles solares, proporcionando energía durante la noche o en condiciones de poca luz. Los tipos más comunes de baterías incluyen baterías de plomo-ácido, baterías de iones de litio, etc. Las baterías suelen instalarse en la parte inferior de la farola solar o sujetas al poste de luz.
Controlador: el controlador supervisa y controla el proceso de carga y descarga de la farola solar para garantizar que el sistema funcione sin problemas. Puede supervisar el estado de carga de la batería y protegerla controlando el proceso de carga y descarga, lo que extiende su vida útil. El controlador suele instalarse dentro de la farola o junto con el paquete de baterías.
Farola LED: la farola LED es el componente de iluminación de la farola solar. Las farolas LED son conocidas por ser eficientes, duraderas y ahorradoras de energía, y por brindar una iluminación brillante.
Poste y soporte: el poste sirve como estructura de soporte para la farola solar, brindando un soporte estable para instalar la luz de manera segura en el suelo, al mismo tiempo que considera la protección y ocultación de los cables. Estos soportes generalmente están hechos de metal y se utilizan para montar firmemente el panel solar, la batería y la lámpara LED.
Cables y conectores: los cables y conectores se utilizan para conectar componentes como paneles solares, baterías, controladores y artefactos de iluminación para establecer el circuito eléctrico y transmitir electricidad.
Además de los componentes principales mencionados anteriormente, las farolas alimentadas por energía solar también pueden incluir otros componentes auxiliares, como sensores infrarrojos o de microondas (que se utilizan para detectar peatones u otros objetos que se mueven lentamente en las cercanías, lo que permite un control inteligente), etc. La configuración y funcionalidad específicas de estos componentes pueden variar según los diferentes diseños de farolas con placas solares y los requisitos de aplicación (Guía de farolas solares LED: vatios, batería y panel).
¿Cómo elegir un panel solar?
Potencia y voltaje: La potencia de un panel solar determina la cantidad de electricidad que puede generar, mientras que el voltaje determina su compatibilidad con otros componentes.
La fórmula para calcular la potencia requerida del panel solar es la siguiente:
Potencia del panel solar (W) = Potencia de la farola (W) × Tiempo de funcionamiento (h) ÷ Horas pico de luz solar local (h) × Factor de pérdida (1,2~1,5)
Por ejemplo, en Pekín, China, se instala una farola solar de 100 W. La región tiene alrededor de 5 horas de luz solar, lo que la convierte en un área relativamente ideal para aplicaciones de energía solar. Según la fórmula de cálculo, la potencia requerida del panel solar es: 100 (W) * 10 (h) ÷ 5 (h) × 1,3 = 260 W.
Eficiencia y calidad: Cuanto mayor sea la eficiencia de un panel solar, más eficazmente podrá convertir la luz solar en electricidad. Los paneles solares de alta eficiencia pueden generar más electricidad, mejorando así la eficacia de la iluminación de las farolas con placas solares. Tomemos como ejemplo un panel monocristalino de 150 W, que puede alcanzar una eficiencia de conversión de más del 20 %.
Según las estimaciones, su degradación se puede mantener en alrededor del 80 % de la eficiencia inicial durante un período de 20 años, mientras que los fabricantes de primer nivel pueden incluso alcanzar el 85 % después de 30 años de uso. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la alta calidad suele tener un precio más alto. En el caso de las farolas solares, los productos que cumplen los estándares requeridos ya son lo suficientemente buenos, teniendo en cuenta que la vida útil típica de todo el sistema de farolas con placas solares es de unos 5 a 10 años.
Tamaño y peso: Elija paneles solares con el tamaño y el peso adecuados en función del espacio de instalación y los requisitos de carga de la farola solar. Las dimensiones y el peso del panel solar deben ser adecuados para la instalación en el poste de luz, sin imponer una carga excesiva sobre el poste.
¿Cómo elegir un controlador solar?
Funciones y características: Elija un controlador con las funciones y características requeridas según sus necesidades reales. Las funciones más comunes incluyen control de luz, control de tiempo, compensación de temperatura, protección de batería, etc. La función de control de luz puede ajustar automáticamente el brillo de la luz según la intensidad de la luz solar, la función de control de tiempo puede establecer el tiempo de encendido/apagado de la farola solar.
La función de compensación de temperatura puede ajustar los parámetros de carga y descarga de la batería según la temperatura ambiental, y la función de protección de la batería puede proteger la batería de problemas como sobrecarga, sobredescarga, cortocircuitos, etc.
Voltaje de entrada y salida: Seleccione el rango de voltaje de entrada y salida del controlador según los requisitos de voltaje de los paneles solares y las luminarias. Asegúrese de que el controlador pueda cumplir con las necesidades de voltaje de los paneles solares y la farola solar. Puede encontrar los parámetros correspondientes en las especificaciones del controlador.
Carga y potencia máximas: La carga y potencia máximas del controlador determinan la cantidad de luminarias y la potencia que puede controlar. Elija un controlador con una carga y potencia máximas adecuadas para sus requisitos reales.
Interfaz de comunicación: algunos controladores avanzados pueden tener interfaces de comunicación como WiFi, microondas, infrarrojos, Bluetooth, ZigBee, LoRa, etc., que pueden permitir la monitorización remota y el ajuste automático. Según las necesidades reales, decida si estas interfaces de comunicación son necesarias.
¿Cómo elegir la batería?
Capacidad de la batería: La capacidad de la batería determina la cantidad de energía que puede almacenar, y la elección de la capacidad adecuada garantiza que la farolas con placas solares pueda proporcionar energía continua durante la noche. Generalmente, una mayor capacidad da como resultado un mayor tiempo de funcionamiento de la farolas con placas solares. La selección de la capacidad de la batería debe basarse en las necesidades reales y la potencia de la farolas con placas solares.
El cálculo de la capacidad es el siguiente: Capacidad de la batería (Wh) = Potencia de carga (W) * Tiempo de funcionamiento (h) / Profundidad de descarga (0,8) * Días de lluvia + 1; Por ejemplo, una farola de 100 W funciona durante 10 horas cada noche y necesita garantizar energía para 2 días de lluvia. La capacidad de batería requerida = 100 * 10 / 0,8 * 3 = 3750 Wh.
Relación entre Wh y Ah: WH = Carga (Ah) * Voltaje de la batería (V). Por ejemplo, el voltaje de una batería de fosfato de hierro y litio es típicamente de 12,8 V, por lo que la carga para 3750 Wh es: 3750 ÷ 12,8 = 292,97 Ah. En este caso, normalmente proporcionaríamos una batería de 12,8 V y 300 Ah o utilizaríamos dos baterías de 12,8 V y 150 Ah en paralelo.
Es importante tener en cuenta que cualquier fórmula se aplica en condiciones ideales y que el uso real puede verse influenciado por factores como las pérdidas de conversión de energía, por lo que la salida de energía real puede ser ligeramente inferior al valor teórico.
Tipos de baterías: Los tipos comunes de baterías para farolas solares incluyen baterías de plomo-ácido, baterías ternarias de iones de litio y baterías de fosfato de hierro y litio. Los diferentes tipos de baterías tienen diferentes características y entornos adecuados. La selección del tipo de batería adecuado debe basarse en la situación real.
A continuación, se muestra una comparación del rendimiento de los tres tipos comunes de baterías. Recuerde que las diferentes baterías tienen diferentes profundidades de descarga, por lo que es esencial utilizar valores apropiados al calcular la capacidad de la batería (por ejemplo, para las baterías de plomo-ácido, se debe utilizar un valor de 0,7).
| Elemento | Baterías de plomo-ácido | Baterías ternarias de iones de litio | Batería LiFePO4 |
| Densidad de energía | 40Wh/kg | 210Wh/kg | 160Wh/kg |
| Profundidad de descarga | 70% | 80% | 80% |
| Vida útil /número de ciclos | ≈300veces | ≈1200veces | ≈2000veces |
| Temperatura de funcionamiento | 10-50℃ | 0-40℃ | 0-45℃ |
| Rendimiento a alta temperatura | No resistentes a altas temperaturas | Resistencia a altas temperaturas | Rendimiento mucho mejor a altas temperaturas |
| Rendimiento a baja temperatura | No resistentes a bajas temperaturas | Rendimiento mucho mejor a bajas temperaturas | Resistencia a bajas temperaturas |
Densidad de energía: La densidad de energía se refiere a la cantidad de energía almacenada por unidad de volumen o unidad de masa de una batería. Normalmente se expresa en unidades de Wh/L o Wh/kg. Una mayor densidad de energía significa que la batería puede almacenar más energía en el mismo volumen o masa. La densidad de energía es una métrica clave para evaluar el rendimiento de la batería.
Profundidad de descarga (DOD): La profundidad de descarga es la relación entre la capacidad descargada y la capacidad total de la batería durante su uso. Normalmente se expresa como un porcentaje, por ejemplo, el 80 % de profundidad de descarga significa que se ha consumido el 80 % de la capacidad total durante la descarga. La profundidad de descarga se puede utilizar para medir el uso y la vida útil de la batería.
En general, una mayor profundidad de descarga conduce a una vida útil más corta de la batería. Por lo tanto, es importante controlar la profundidad de descarga en función de las especificaciones y recomendaciones de la batería para proteger su vida útil y su rendimiento.
Vida útil/número de ciclos: el número de ciclos se refiere a la cantidad de veces que se puede utilizar una batería en ciclos de carga y descarga. Cada ciclo completo de carga y descarga se cuenta como un ciclo. Por ejemplo, si una batería tiene un número de ciclos de 500, puede atravesar 500 ciclos completos de carga y descarga antes de experimentar una reducción en el rendimiento o una degradación de la capacidad.
¿Cómo elegir una farola LED?
Alta eficiencia luminosa; cuanto mayor sea la eficiencia luminosa de la farola solar, menos energía puede utilizar con el mismo efecto de iluminación. En la aplicación de farolas con placas solares, el coste de las baterías representa una proporción muy alta de todo el sistema, y la aplicación de farolas LED de alta eficiencia ha reducido en gran medida el coste de las baterías.
Según la fórmula de cálculo mencionada en la sección anterior.
Capacidad de la batería (WH) = potencia de la farola (w) × tiempo de funcionamiento (h) / profundidad de descarga (0,8)
Potencia del panel solar (W) = potencia de la farola (w) × tiempo (h) ÷ horas pico de sol locales (h) × factor de pérdida (1,2~1,5)
Por ejemplo, el tiempo de sol efectivo local es de 5 horas y el trabajo es de 10 horas al día. En la siguiente tabla, presentamos una comparación de las configuraciones del sistema de alumbrado público solar entre las farolas comunes con un flujo luminoso de 10000 lm (100 W, 100 lm/W) y las farolas de alta eficiencia ZGSM (67 W, 150 lm/W).
Se puede observar que mejorar la eficiencia lumínica de las farolas puede reducir significativamente la configuración del sistema y, por lo tanto, reducir el costo de adquisición y transporte.
| Luz de calle LED | Batería | Farolas con placas solares |
| Estándar 100W(100lm/W) | 100(w)*10(h)/0.8=1250WH | 100(w)*10(h)/5(h)*1.3=260W |
| ZGSM 67W(150lm/W) | 67(w)*10(h)/0.8=837.5WH | 67(w)*10(h)/5(h)*1.3=175W |
Compartimento de conductor independiente: fácil de instalar y proteger controladores y sensores, como WIFI, microondas, infrarrojos, Bluetooth, ZigBee, LoRa, etc. Pero algunos fabricantes también instalarán la batería dentro de la lámpara, ¡lo cual es muy peligroso! Debido a que la batería libera calor durante la carga y descarga, y el interior de la lámpara es un espacio cerrado, la incapacidad de liberar el calor de la batería reducirá el rendimiento e incluso provocará hinchazón y quemaduras.
¿Cómo elegir un poste para una farolas con placas solares?
| Material | Ventajas | Desventajas |
| De madera | Fácilmente disponible, fácil de instalar, ligero y no conductor. | No es resistente al fuego, es perecedero y lo comen los insectos, por lo que su vida útil no es larga. |
| Aleación de aluminio | Peso ligero, alta resistencia, excelente resistencia a la corrosión y larga vida útil. | No es resistente al fuego, es conductor y es caro. |
| Hormigón | Fuerte, resistente a la corrosión, resistente al fuego y no conductor. | Muy pesado y difícil de manipular e instalar. |
| Fibra de vidrio | Muy ligero, fuerte, resistente a la corrosión y de larga duración. | Muy caro |
| Acero | Durable y económico | No es resistente a la corrosión (pero se puede solucionar después de la galvanización por inmersión en caliente) |
Material: Generalmente recomendamos utilizar material Q235 para los postes de luz, que combina alta resistencia y rentabilidad. Si el cliente lo utiliza en un entorno corrosivo, como plantas químicas o áreas costeras, agregar galvanización por inmersión en caliente mejora significativamente su resistencia a la corrosión.
Diseño y estilo: Elija diseños y colores de postes de luz que armonicen con el entorno circundante para mejorar el atractivo estético de las farolas solares. Además, considere la adaptabilidad del poste de luz a diferentes culturas y requisitos ambientales.
Método de instalación y estabilidad: Se debe prestar especial atención a la confiabilidad del soporte de montaje del panel solar durante la instalación de las farolas con placas solares. Elija el tipo de poste de luz y el método de instalación adecuados para garantizar que las farolas con placas solares se puedan instalar de forma segura en el poste de luz y resistan fuerzas externas como el viento.
¿Cómo garantizar la seguridad del sistema de alumbrado público solar?
Las baterías deben estar certificadas con MSDS y UN38.3 para garantizar la seguridad.
Los paquetes de baterías deben estar equipados con circuitos de protección para evitar problemas como sobrecarga, sobredescarga y cortocircuitos.
Durante la instalación, deben colocarse en áreas alejadas de fuentes de calor y protegidas de posibles colisiones, como enterrarse bajo tierra o debajo de los paneles solares.
Los paneles solares deben estar certificados con IEC 61215 e IEC 61730 o normas pertinentes. Los tornillos utilizados para la instalación deben ser robustos y seguros.
El controlador debe mantenerse alejado de fuentes de calor y, siempre que sea posible, se recomienda instalarlo dentro de la luminaria. La única excepción podría ser si el sistema tiene baterías muy pequeñas y la luminaria carece de un compartimento adecuado para el controlador.
El material preferido para la carcasa del cabezal de la lámpara es aleación de aluminio, con un índice de protección IP65, IK08 o superior.
El poste de la lámpara debe someterse a cálculos de resistencia al viento y fabricarse de acuerdo con los planos de diseño. Durante la instalación se debe seguir estrictamente el plano, especialmente en los casos en que se va a enterrar previamente una cimentación, lo que debe hacerse minuciosamente.
Instalación y puesta en funcionamiento de farolas con placas solares
- Ensamble las partes empotradas, excave un hoyo en el suelo, preste atención a la longitud, el ancho y la profundidad del hoyo que deben cumplir con el tamaño que le proporcionamos.
- Coloque las partes empotradas en el hoyo excavado y vierta el concreto. Tenga en cuenta que la rosca de la parte empotrada está expuesta.
- Fije el manguito de conexión entre el panel solar y el poste de luz directamente.
- Fije el panel solar al soporte.
- Fije la batería y pase el cable a través del manguito de conexión.
- Coloque el cable en estado descargado e instale el brazo de la farola y el panel solar.
- Instale las farolas y gire los paneles solares hacia la dirección con más luz solar.
- Coloque el poste de luz en posición vertical y fíjelo a la base.
El trabajo de depuración se ha completado en la fábrica y las farolas con placas solares solo se pueden encender durante aproximadamente una hora el día de la instalación, porque la batería está baja. Solo espere 2 o 3 días soleados para comenzar a funcionar. Cabe señalar que el cliente debe instalar el producto lo antes posible después de recibirlo. Si la batería se coloca durante demasiado tiempo, entrará en el estado de protección de baja energía y deberá reactivarse.
Soluciones típicas de alumbrado público con energía solar proporcionadas por ZGSM
Proyecto de alumbrado público para cliente griego 2021, requisitos: farolas alimentadas por energía solar de 20 W, poste de luz sin costura de 3,5 m, sensor de infrarrojos, atenuación basada en el tiempo, control de luz + control remoto Bluetooth del teléfono móvil, 3 días de lluvia, trabajando 14 horas al día.
Según la fórmula de cálculo mencionada anteriormente, podemos concluir fácilmente que la configuración que necesita el cliente es:
Controlador incorporado de farola ZGSM-ST17-20S (comunicación Bluetooth + sensor de aire)
Panel solar monocristalino de 80 W/18 V
Batería de fosfato de hierro y litio de 54 AH/12,8 V
Poste de farola solar de horquilla simple de 3,5 m con superficie galvanizada en caliente y rociada con plástico
El cableado es de 3 metros, 4 cables de núcleo y 1,5 metros cuadrados de cables RVV
Después de la instalación, el proyecto ha estado funcionando sin problemas hasta ahora sin fallas durante 2 años hasta ahora.
Proyectos de farolas con placas solares
Ubicación del proyecto: Ecuador
Fecha del proyecto: 2015
Detalles del proyecto:
1 farola solar de 100 W, modelo: ZGSM-LD100H/DC24V, 5700 K, altura del poste: 11 m
2 paneles solares monocristalinos de 175 W/DC37V
2 baterías de plomo-ácido de 200 AH/DC12V
1 controlador solar de 20 A/DC24V
Total 53 juegos.
País: Bugaria
Producto: Farola solar RIFLE
Cantidad: 22 unidades
Farola LED de 44 W 24 V CC Rifle ZGSM‐ST17‐40S, 3030 LED, 5700 K, óptica T353003
Resumen
Este artículo resume las ventajas y aplicaciones de las farolas solares y varias medidas importantes para garantizar la seguridad de los sistemas de farolas solares. El autor se centra en los componentes de una farola solar típica, explica sistemáticamente el método de cálculo de cada componente y los puntos que necesitan atención para cada componente.
En la actualidad, en el campo civil, abundan los autoproclamados sistemas de alumbrado público o de inundación de 1000W/2000W, pero de hecho sus productos son solo de 10W, 20W y materiales baratos, las baterías recicladas hacen que estos productos a menudo tengan una vida útil corta o incluso combustión espontánea, lo que es muy peligroso y causa demasiadas molestias al usuario. Espero que los lectores puedan tener un juicio básico sobre el efecto real de las farolas solares a partir de la fórmula de cálculo de este artículo.
ZGSM espera ser su socio en soluciones de iluminación sostenible, brindándole ventajas como ahorro de energía, protección del medio ambiente, instalación y mantenimiento flexibles y un rendimiento de iluminación confiable. Al tomar las medidas de seguridad adecuadas, el sistema de alumbrado público solar puede proporcionar servicios de iluminación seguros y confiables y crear un mejor entorno de tráfico nocturno para los usuarios.
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Preguntas Frecuentes
Introducción del autor
Hola clientes,
Hola, soy Willian Yu. Trabajo en el departamento de ventas de la empresa ZGSM desde hace 13 años y me especializo en proyectos de alumbrado público. Mi experiencia incluye simulación de iluminación, diseño de proyectos y consultoría de certificación.
Email: [email protected] | WhatsApp: +8615068758483