Facts About Simple Solar LED Lighting and Off-Grid Solar Energy for home

Let's start with some basic facts about solar LED lighting and off-grid solar power systems. These facts will explain, how solar energy systems work, and provide information about, why solar panels are so large, how to account for variables, such as installation site and standalone operation at night, and how to make sure, that you have a reliable system. Studying these facts will help to better understand the autonomous solar system., used for lighting, as solar street lights or night meals of the whole house. Let's look at the first fact:

What is a sunshine hour?

Солнечные часы — это единица измерения, используемая солнечными компаниями при определении доступного солнца в определенном месте. Network systems use annual averages to estimate the available sun, because the network can compensate for the winter deficit, when more will be produced in the summer, than the rest of the year. In addition, the orientation of solar panels is not so specific, which allows people to install solar panels on rooftops regardless of, in which direction they look.

Autonomous systems must use worst-case scenarios, to determine, как правильно определить размер системы. This information should be collected carefully and requires, чтобы солнце было направлено именно на юг. If the panels need to be installed in any other direction, for example, to the southeast, this must be taken into account when determining the size of the system, and it shouldn't be secondary.

The first thought would be that, that the sun shines around 10 hours per day; однако полная солнечная энергия используется для определения доступного количества солнечных часов. Therefore, amount of sunlight, falling on the panel in 10 Am, very different from the amount of sunlight at noon and later in 14 часов дня. Data, assembled at each site, will provide you with average values for each month, and using December as the worst-case scenario is critical to determining the size of an off-grid solar system..

Количество солнца в одном месте может сильно различаться. For example, in some northern areas there may only be a few hours of sunshine in winter, тогда как в более южных районах может быть от четырех до пяти солнечных часов. Даже в местах, which are relatively close to each other, Sundials can vary greatly due to changes, related to weather conditions, Mountains, deserts and much more.

World map of the intensity distribution of the sun's light clock.

Contractors and solar power producers can use this and such programs, as RETScreen, для окончательного анализа для определения доступного солнца. Затем к расчету добавляются корректирующие факторы, such as the tilt and direction of the panel, чтобы найти оптимальную солнечную инсоляцию в определенной области. However, most stand-alone manufacturers of solar lighting and power supply systems use the tilt standard in 45 degrees for mounting solar panels.

The information provided relates to the peak available sun at a certain time. (is typically displayed as an annual overview calendar with an average value). For example, autonomous systems use December as a determining factor in the correct evaluation of the system; однако иногда в январе может быть меньше доступного солнца, and it should be used, but January is rare.

Самая длинная ночь в году также используется для определения наихудшего случая работы освещения или подачи питания. Поскольку электроэнергия в основном используется ночью, the use of the worst case will provide a reliable system and can vary from 15 hours or more in northern areas and up to about 13,5 часов в большинстве южных регионов. Большинство готовых систем рассчитаны всего на 8-10 hours and will not work properly during the winter months.

Grid-based solar energy systems still use the average as a factor, to determine the size of the entire solar panel system. Этот размер обычно учитывает полную загрузку системы как среднюю. Затем нагрузка делится на среднее количество солнечных часов, to determine the amount of energy, необходимой солнечной энергии для питания сети и компенсации потребления электроэнергии. For example, You can take the total power, used during the year, and divide it into 12, then take the average availability of the sun in that place and divide that, what you will need for solar energy per month.

All these options are used when completing solar LED lighting or autonomous power supply systems, и количество солнечных часов играет огромную роль в расчетах. Понимание локально доступного солнца в вашем регионе поможет вам определить, is the solar system large enough, which you buy and use, для правильного выполнения требований вашей системы. Поговорите со своим специалистом по солнечной энергии, To make sure, that your system is the right size and how many sundials they use to design your system.

Solar energy beyond the solar belt

Well, теперь мы рассмотрим солнечные лучи за пределами солнечного пояса. Солнечные батареи устанавливаются по всему миру для освещения и питания. Солнечные батареи правильного размера могут быть установлены практически в любом месте. Of course, solar installations inside the solar belt are more efficient and require much less energy, because there is more sun available and short nights, but that doesn't mean, that solar energy cannot be used outside the solar belt.

Солнечные осветительные и энергетические системы всегда должны иметь соответствующие размеры, чтобы обеспечить правильную работу внутри и снаружи солнцезащитного пояса. Внутри солнечного пояса можно получить больше энергии, using the same solar power plant, which is needed by the northern regions for much less energy consumption.

For example, in the solar belt for power consumption in 50 Watts only need one solar panel with power 200 W, to work all night, тогда как в северных районах эта же система будет вдвое больше. Это потому, that the nights are longer, а доступность солнца намного меньше. В некоторых случаях 50 Watts can be unattainable even for working all night long, which requires some other configuration.

If more power is needed, изучаются альтернативные методы работы, such as adaptive lighting, when systems are operating at full capacity for a set period, and then reduce, когда зона больше не активна. Еще один отличный способ уменьшить энергопотребление — работать с разделенным временем или просто активировать сумерки на определенное количество часов.

Motion sensors can also be used, но будьте осторожны. Многие импортеры используют технологию движения солнечных панелей вслед за солнцем, which makes systems too small and prone to failures. In many cases, we've seen the system, marked as "all night", but it turned out to be, что свет работает только час или два в лучшем случае. Именно эти теневые методы во многих случаях создают дурную репутацию солнечной энергии.

Solar Panel Profiles Are a Great Way to Clarify, как свет работает в разных местах. Солнечные системы освещения имеют множество способов адаптации к каждому проекту, and energy applications can work up to 24/7/365 в зависимости от потребностей устройства. Одна из лучших особенностей солнечной энергетики — это способность адаптироваться к проекту и местоположению даже в местах, located far beyond the solar belt.

How to choose the size for the worst case

Оценка солнечной системы освещения или энергоснабжения может быть трудной задачей. Есть два основных способа сделать все расчеты правильными для двух совершенно разных типов систем; сетевые и автономные. Понимание того, how your system will work, will allow you to get the right information to correctly determine the size of the system.

Network System Size

Связанные с сетью системы солнечного освещения и энергоснабжения используют средние значения для определения размера системы. Среднее количество солнечных часов используется для расчета доступного солнечного света в вашем районе, и в соответствии с этим определяются размеры систем. Они также используют среднюю продолжительность ночи и среднее энергопотребление.

For example, if you have 100 W, Working 24/7/365, and you have an average 4,5 sunny hours, you will need about 750 Вт солнечной энергии. В периоды, when the sun is stronger and you have more sun available, it will feed the net more, than that, что используется. В периоды, when the sun is not so bright, the system will receive energy from the network, to compensate for that, what panels can't do.

Autonomous system size

Размеры автономных систем полностью отличаются от сетевых. Сценарии наихудшего случая используются для определения размера системы, which usually includes the longest night of the year as working hours and the least amount of sunlight available, обычно декабрьские солнечные часы (insolation). Другие факторы, such as low temperatures and humidity conditions, are also taken into account in this sizing system.

Наихудшие солнечные часы варьируются от региона к региону. Пасмурная погода сильно влияет на это, and this should also be kept in mind when determining the size.

The longest night is also a factor, влияющим на работу от заката до рассвета. Если у систем могут быть разные варианты управления, for example, using time-sharing mode, disconnected in the middle of the night, this can greatly affect the size of the system and at the same time ensure a good design of the system.

Because autonomous systems are just standalone battery storage systems, они используются в качестве резервных. Автономность или резервное питание обеспечивается в течение как минимум пяти дней в системах надлежащего размера и дольше в более холодных регионах, поскольку в этих климатических условиях глубина разряда батарей больше. It means, what if the installation area drops to zero degrees or lower in Celsius, or up to 32 degrees or lower Fahrenheit, you may lose up to 20% емкости аккумулятора. Как только вы достигнете -20°C или -4°F, ваша емкость снизится до 50%. Если в систему встроена только трехдневная резервная работа, the system will quickly fail.

Taking all these different factors into account when determining the size of an autonomous system and considering the worst-case scenario conditions ensures, that the system is manufactured properly to operate in the worst possible time, and, therefore, безупречно в остальное время года. Это важно, when there is no backup power from the network in the system.

How lights turn on and off?

The basic controls of a solar lighting system are for the most part quite simple.. “Солнечные огни” включаются в сумерках и выключаются на рассвете, if you are using a sunset-to-dawn configuration. They can also turn on at dusk and work according to preset configurations for other installations.. We wanted to show, how solar lights understand, when dusk and dawn come, breaking them into pieces.

Solar panel generates electricity during the day. Control electronics knows, when the solar panel generates energy, and feeds it to the rechargeable battery. As the sun sets, the panel produces less and less energy, and as soon as a certain threshold is reached, specified by the manufacturer, the controller will switch, and the light will come on. It's that simple.

At dawn, the panel produces energy again, когда восходит солнце. Генерация энергии запускает управляющую электронику, to turn off the lights and start supplying the generated energy to the battery again. This process is repeated daily.

If you are using adaptive lighting control or time-sharing, the system is set up at the factory at dusk within x hours after dusk and for the number of hours before dawn, с режимом пониженной освещенности или выключенным режимом между ними. After, how the system is installed, she understands, when dusk falls, and then guesses the dawn; однако она быстро учится реальному времени рассвета. To make the system work perfectly, only one or two nights are required, when the controls study the exact time of dawn, to know, when the system should work and how.

Графики работы с разделением времени и адаптивным освещением становятся все более популярными, because there is virtually no activity, usually after midnight and before 5 mornings; свет может либо выключаться, or decrease, which allows the use of smaller solar panels or more power for full periods of illumination.

Control electronics control the lighting according to the preset operation, необходимой для конкретного проекта. Больше нет необходимости в фотоэлементе на солнечных светильниках, which usually need to be replaced due to failures, поскольку солнечная панель действует как фотоэлемент в системах солнечного освещения. Эта установка снижает количество отказов из-за наличия дополнительной электроники, which may fail, and reduces maintenance costs.

Energy systems work very similarly and use the same control electronics, даже если система работает круглосуточно и без выходных. Тот же контроллер, which is used for lighting, Can be used in off-grid solar power systems and adjust the power generated, Recharge batteries, discharge at night, when no energy is produced, and repeat again the next day. Easy operation makes the system more reliable, than other forms of systems management.

How shade affects the sun?

How shade affects the sun? Это должен быть простой ответ, faithfully? И да и нет. Тень сделает солнечную батарею неработоспособной в полную мощь; however, if there are known shading issues, systems can be enlarged, to use time, когда они не затенены. Но общее мнение заключается в том, to trim trees, Place the solar panels in the sunniest place and keep them out of the shade with 9 to 16 hours all year round.

It is best to install a solar panel in an unshaded place, to ensure proper operation of the power unit, or how pruning trees is a great way to fix the problem completely. Installing a solar panel system on the roof can also guarantee, that the sun's rays will not become a shadow, when there are not tall buildings on the south side nearby.

Но давайте сделаем еще один шаг. Я нашел англоязычное видео, which in real time clearly shows, what shading can do with a solar panel:

Небольшая тень уже влияет на солнечную панель и снижает выработку электроэнергии. Не требуется, to make the panel completely shaded, чтобы сделать ее неработоспособной. Это падение мощности связано с тем, что солнечные батареи разделены на цепочки. Зтените одну часть панели, и вся струна перестанет работать. Затените все струны, and the panel will stop working completely.

Increasing the size of the panel can make up for it a bit., но это не лучшее решение. Поскольку невозможно сказать, how much shadow will affect the panels without field testing, always better to make sure, that your solar panel is not shaded at all, faces south and is angled 45 °. Это лучший метод установки почти для всех приложений, especially for stand-alone installations.

If you follow the above and keep your solar panels away from the shadows, you will be sure, что ваша солнечная батарея производит достаточно энергии для полной зарядки батарей в течение дня. In addition, this guarantees, that your solar lighting and power supply systems will be able to work stably at night as needed.

How to analyze costs?

Solar lighting systems are designed for installation in cases of, when connecting to the mains is prohibitively expensive, when the underground wiring is worn out or damaged, или для нового проекта на ранней стадии. Системы солнечного освещения обычно не используются в качестве зеленой альтернативы при замене старых технологий освещения в качестве рентабельного решения.

Solar lighting systems, which are produced on an industrial scale and properly designed, can be expensive, because you pay for electricity upfront, not over time, как традиционные светильники с питанием от сети. Instead, to simply pay for the lighting fixture, and then for the energy to operate that appliance over time, you pay for solar energy to generate energy and a rechargeable battery to store energy, produced during the day, for use at night.

The assembly of solar energy must be large enough, чтобы ваша установка могла обеспечить необходимое освещение в течение заданного периода времени. Lamps, connected to the network, also do not take into account installed capacity or electricity costs over time.

That's why off-grid solar lighting systems are great for installations., where the cost of electricity is prohibitively high, or in cases of, when power lines fail, or a network connection is not possible. Installing an off-grid solar system does not require digging trenches or connecting to a pole with a stretch to the nearest line; solar energy provides power, and all wiring is located at or near a light source, like signs and billboards.

For example, if you have a large parking lot, where underground wiring has failed due to time or because of, that someone cut the line, laying trenches in the parking lot, ремонт линий и ремонт тротуара могут быть дорогостоящим проектом. Автономные солнечные фонари могут быть лучшим вариантом, because the pillars are just placed there, где они необходимы. Это снизит стоимость проекта по ремонту всей проводки и сократит время монтажа.

Автономные солнечные электростанции работают в основном так же. Если электричество трудно провести или проводка повреждена, solar energy is a great alternative to the traditional power grid.

If you need off-grid solar lighting or electricity, system cost analysis can be performed, to show ROI and / или экономию солнечной энергии по сравнению с системой с питанием от сети. Это можно запросить у производителя. Для проведения такого анализа необходимо предоставить подробную информацию о затратах на электроэнергию в сети для данного района, as well as the cost of the project.

How long will the system last??

Коммерческое солнечное освещение и солнечные энергетические системы имеют большой срок службы при соответствующем размере. Срок службы каждого компонента разный, but as a system as a whole, sunlight must last 30 или более лет при надлежащем обслуживании. Давайте рассмотрим каждый компонент и проанализируем, how systems should work during 30 more than years.

Solar panels

There are two types of batteries, used in solar lighting and autonomous power systems: gel and lithium-ion. Gel batteries are the most common, and lithium-ion are beginning to appear on the market more and more. Each type of battery has its pros and cons.; however, we will look here at the lifespan of gel batteries, since this type of battery is tested in the area, where lithium-ion batteries are still new to the game.

Gel batteries should last five to seven years in the field, при правильном уходе. Необходимо учитывать глубину разряда в холодную погоду, чтобы количество циклов оставалось в этом диапазоне. Поскольку холод разрушает батареи, следует предусмотреть дополнительную автономию, so that systems never use more 20% battery capacity overnight and had sufficient solar power during the day, to fully charge the batteries.

Control Electronics

Управляющая электроника является мозгом системы солнечной энергии и освещения и контролирует все аспекты функциональности. Управляющая электроника сообщает батареям, когда солнечная энергия вырабатывает энергию и когда нужно включать свет или электронное устройство. Этот мозг должен прослужить 15 and for more than years and do not require maintenance to maintain its functions.

New controls are constantly being developed, and, like any electronic device, технологические достижения постоянно меняются. However, most of the core functions have remained unchanged over the past decade or more.

LEDs and luminaires

LEDs are evolving just as fast, как и любое другое электронное устройство. Несколько лет назад вы могли ожидать, что светодиодный светильник будет работать 50 000 hours, но сегодня вы сможете получить 100 000 часов или больше. Это более 20 years of service from dusk till dawn.

Корпуса светильников также совершенствовались с годами. С улучшением методов порошкового покрытия и покраски, as well as the materials of the luminaires themselves should serve as much, how many and LEDs inside them.

Solar panels

Солнечная энергия по-прежнему имеет самый длительный срок службы среди всех компонентов. Гарантия на солнечные панели обычно составляет 20–25 лет, and the service life is more than 30 years. Поскольку нет движущихся частей или чего-либо, what could be replaced, you can just install solar panels and forget about them, но не затенять их.

Fasteners and equipment

Большинство компаний сегодня используют алюминий для крепления и нержавеющую сталь для оборудования. Это позволяет системам работать в прибрежных и других суровых условиях, не ржавея и не изнашиваясь. Если используется стандартная сталь, even powder coated, крепления и крепеж не выдержат погодных условий. Если используются алюминий и нержавеющая сталь, they must serve 30 and more years.

As you can see, солнечные системы освещения и энергоснабжения коммерческого класса должны работать довольно долго практически без обслуживания. Учет этих факторов при первоначальной покупке гарантирует, that you will get the system, которая выдержит испытание временем и обеспечит хорошую отдачу от инвестиций. Проверьте гарантии вашего производителя и историю бизнеса, To make sure, that you are working with a reputable company, who can support your product.

It all, что у нас есть для вас. Мы рассмотрели, what is a sunshine hour, how solar energy works outside the solar belt, how it turns on and off and how shadow can affect the solar system. Basic understanding of different topics, related to solar energy, can guarantee, that you will get the system, которая будет работать в вашем регионе. In addition, asking questions to specifiers and observing, how transparent they are when answering, you will find out, how experienced they are in system design, and make sure, that you won't get the system, which will not let you down.

Liked the article? Easily share your bookmark with your friends, social. networks: