Guía de postes de luz de energía solar: dimensionamiento, estructura y adquisición de proyectos

Un distribuidor de África occidental encargó 60 postes de luz de energía solar para una carretera rural de 4,2 km. Cuarenta y nueve de ellos trabajaron desde el primer día. Once se apagaron cuatro horas después de la puesta del sol, no porque fallaran los LED, sino porque los paneles habían sido dimensionados según un número de irradiancia de julio y las baterías habían recibido un día de autonomía. La factura de reparación (baterías nuevas, paneles más grandes, dos viajes de regreso) superó el costo original del hardware.

Ese fracaso es predecible y evitable. Un poste de luz de energía solar es una pequeña central eléctrica aislada de la red con un marco estructural y las dos mitades deben diseñarse una contra la otra. Si compra el poste a un proveedor, el panel a un segundo, la batería a un tercero y el controlador al almacén que tuviera existencias, obtendrá un sistema que satisface un requisito y falla silenciosamente en otro.

La versión corta de lo que sigue: primero dimensione el presupuesto de energía, luego dimensione la estructura y solo después elija la configuración. Todo lo demás (altura del poste, acabado, tipo de panel, química de la batería, clase de controlador, dimensiones de los cimientos) queda fuera de esos dos cálculos. El resto de este artículo analiza esos cálculos con números reales, rangos de tolerancia, cifras de viento y lenguaje de adquisiciones que puede pegar en una solicitud de cotización.

Qué incluye un poste de luz de energía solar y qué significa realmente "completo"

Si dejamos de lado el lenguaje de marketing, un poste de luz de energía solar es un conjunto de ocho subsistemas que deben funcionar como uno solo:

• módulo fotovoltaico — panel rígido monocristalino, panel laminado flexible o panel envolvente cilíndrico, montado en la parte superior del poste, en un soporte lateral o alrededor del eje del poste.
• Controlador de carga — MPPT o PWM, responsable de recolectar la salida del panel y proteger la batería contra sobrecargas y descargas profundas.
• banco de baterias — normalmente LiFePO4 en proyectos nuevos, gel o AGM en sistemas con más de cinco años de antigüedad.
• Luminaria LED y controlador — normalmente de 30 W a 120 W para iluminación de carreteras y zonas, de 8 W a 30 W para caminos y jardines.
• poste y brazo — acero o aluminio, cónicos o rectos, de un solo brazo, de dos brazos o sin brazo en diseños integrados.
• Caja de batería — caja montada en poste, bóveda subterránea o un compartimento en la base del poste.
• Juego de cimentaciones y anclajes. — base de concreto, pernos de anclaje incorporados, tuercas niveladoras, lechada y una plantilla de pernos que mantiene la jaula cuadrada.
• Cableado, fusibles y protección contra sobretensiones. — el arnés, el disyuntor de CC y, a menudo, un pequeño descargador de sobretensiones en el lado del panel.

Por lo tanto, "completo" significa más que "todas las piezas incluidas en la caja". Significa que las piezas han coincidido: el panel tiene suficiente potencia para el peor mes en el sitio, la batería tiene suficientes kilovatios-hora utilizables para la autonomía que prometió al cliente, el poste tiene suficiente capacidad estructural para el área proyectada adicional del panel en una ráfaga de 40 m/s y el controlador tiene la configuración para ejecutar esa química específica de la batería sin cocinarla en verano o negarse a cargarla en invierno.

La brecha más común que vemos en las especificaciones entrantes es la última. Los compradores pasan horas analizando los lúmenes y la temperatura del color, luego aprueban un controlador cuyo perfil de carga predeterminado está configurado para plomo-ácido, en un paquete LiFePO4. El sistema funciona durante una temporada y luego pierde capacidad porque los voltajes de las celdas nunca alcanzaron una etapa de absorción adecuada.

Todo en uno, dividido y con cilindro integrado: elección de la configuración

La configuración es una decisión de mantenimiento y riesgo mucho más que estética. Hay tres familias en uso práctico en la actualidad.

Todo en uno (integrado)

El panel, la batería, el controlador y la luminaria se encuentran en una sola carcasa en la parte superior del poste. La instalación es rápida, el cableado es mínimo y toda la unidad se puede quitar con dos pernos. Las desventajas: la capacidad de la batería está limitada por el volumen de la carcasa, el calor se acumula debajo del panel en climas cálidos y el robo de todo el cabezal es un riesgo real en algunas regiones. Gama típica: luminarias de 20 W a 100 W con paquetes de 12,8 V o 25,6 V hasta aproximadamente 60 Ah.

Cilindro integrado

El material fotovoltaico se envuelve alrededor del eje del poste, generalmente entre 270 y 360 grados. Debido a que no hay un panel plano mirando al cielo, el área de la vela de viento cae bruscamente, la orientación se vuelve casi irrelevante y la lluvia mantiene la superficie más limpia que un panel de vidrio horizontal. La producción por metro cuadrado de superficie es menor que la de un módulo rígido plano, por lo que los sistemas cilíndricos se adaptan a cargas moderadas (iluminación de caminos, caminos de poco tráfico, patios, iluminación de límites) en lugar de luminarias de autopista de 100 W.

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Dividido (separado)

El panel se monta encima de la luminaria, la batería se encuentra en un compartimento de la base o bóveda subterránea y el controlador vive con la batería. Esta es la disposición más flexible: puede sobredimensionar la batería libremente, reemplazar las celdas sin tocar el cabezal de iluminación y usar componentes estándar de 12 V, 24 V o 48 V. También cuesta más en tiempo de instalación y necesita un compartimiento de batería a prueba de manipulaciones.

Una regla práctica basada en la experiencia del proyecto: si la energía diaria requerida supera los 800 Wh aproximadamente, o si el sitio necesita más de dos días de autonomía, opte por dividirlo. Alojar los componentes electrónicos por separado le brinda espacio para las celdas y le permite usar un paquete de 25,6 V o 51,2 V, que reduce a la mitad la corriente para obtener la misma potencia y reduce las pérdidas resistivas en el arnés.

Dimensionar el presupuesto energético antes de dimensionar el poste

Todo lo posterior depende de un número: los vatios-hora por día en la carga. Si se hace esto mal, ninguna cantidad de buen acero o baterías costosas salvarán el proyecto.

Paso 1: carga diaria en vatios-hora

Tome la potencia de la luminaria y multiplíquela por las horas que realmente funciona a plena potencia. Los controladores modernos ejecutan perfiles de atenuación, así que incorpore el perfil a la aritmética en lugar de asumir un dibujo plano.

Ejemplo: un LED de 80 W en un camino rural. Perfil: 100 por ciento durante 5 horas, luego 40 por ciento durante 6 horas.

• Energía de salida total: 80 W × 5 h = 400 Wh
• Energía atenuada: 32 W × 6 h = 192 Wh
• Carga diaria: 592 Wh, redondeado a 600 Wh para el margen de diseño

Paso 2: Horas máximas de sol en el peor mes

Las horas pico de sol (PSH) son el número equivalente de horas con una irradiancia de 1000 W/m². Los promedios anuales son peligrosamente engañosos para un sistema fuera de la red. Un sitio con un promedio anual de 4,9 PSH puede ver 2,6 PSH en diciembre, y diciembre es cuando las baterías están más frías y menos eficientes. Diseña contra el peor mes, o acepta que debes añadir días de autonomía para cubrirlo.

Valores de referencia aproximados para una matriz correctamente inclinada y orientada al sur:

• Desierto del suroeste de Estados Unidos: 6,5 a 7,5 PSH en verano, 4,5 a 5,5 en invierno
• Sur de Europa: 6,0–7,0 verano, 3,0–3,8 invierno
• Europa central y septentrional: 4,5–5,5 verano, 1,3–2,2 invierno
• Costa de África occidental y sudeste asiático: 4,5 a 5,5 años durante todo el año, con caídas monzónicas
• Costa del Golfo de Oriente Medio: 7,0–8,0 verano, 4,5–5,5 invierno

Paso 3: potencia del panel

Divida la carga diaria por (PSH × factor de reducción del sistema). Una reducción combinada realista para un sistema exterior bien construido es de 0,65 a 0,78, y cubre la pérdida de temperatura del panel, la suciedad, el cableado, la conversión del controlador y la eficiencia de ida y vuelta de la batería.

Usando 2,8 PSH de invierno y un factor de 0,72: 600 ÷ (2,8 × 0,72) = 600 ÷ 2,016 ≈ 298 W. Eso sugiere 2 × 160 W o 1 × 320 W de panel, no los 200 W que habría producido un cálculo solo de verano.

Paso 4: Capacidad de la batería

El dimensionamiento de la batería necesita tres datos: carga diaria, días de autonomía y profundidad de descarga utilizable.

Ejemplo: 600 Wh por día, 3 días de autonomía, LiFePO4 al 85 por ciento de profundidad de descarga utilizable.

• Energía a almacenar: 600 × 3 = 1800 Wh utilizables
• Capacidad nominal: 1800 ÷ 0,85 ≈ 2118 Wh
• A 25,6 V: 2118 ÷ 25,6 ≈ 83 Ah, por lo que especifica un paquete de 100 Ah / 2,56 kWh

Con gel o AGM, el mismo sitio necesita aproximadamente el doble de la capacidad nominal porque la profundidad utilizable de descarga está más cerca del 50 por ciento y el ciclo de vida colapsa más allá de ese punto. Por eso, dos sistemas con la misma potencia LED pueden diferir en un 40 por ciento en coste y uno de ellos sigue fallando al cuarto año.

Paso 5: Corrección de temperatura

Rutinariamente se omiten dos correcciones. En primer lugar, los paneles fotovoltaicos pierden producción a medida que aumenta la temperatura de la celda: un módulo monocristalino típico cae aproximadamente un 0,35 por ciento por grado Celsius por encima de 25 °C, por lo que un panel a 60 °C produce aproximadamente un 12 por ciento menos que su placa de identificación. En segundo lugar, las células LiFePO4 no deben cargarse por debajo de 0 °C; en climas fríos, la batería necesita un corte de baja temperatura o un paquete de autocalentamiento, y la energía adicional para calefacción debe figurar en el presupuesto.

Estructura del poste: altura, carga de viento, calidad del acero y acabado

Agregar un panel solar cambia el problema estructural por completo. Un panel de 1,0 m² inclinado 30 grados se comporta como una pequeña vela y, sobre un palo de 9 m, dicha vela se apoya en el peor brazo de palanca posible. El diseño estructural debe tratar el panel como parte del área efectiva proyectada (AEP), no como un accesorio.

Presión del viento y área efectiva proyectada.

La presión básica del viento es 0,613 × V², donde V es la velocidad del viento en m/s y el resultado está en pascales. A 33 m/s (unos 120 km/h), la presión es de aproximadamente 667 Pa; a 45 m/s (aproximadamente 162 km/h) es aproximadamente 1241 Pa. Multiplique por el área proyectada y un factor de forma (de 1,2 a 1,5 para un panel plano inclinado, dependiendo de los efectos de inclinación y borde) y obtendrá la fuerza que debe resistir el poste.

Ejemplo: un panel de 1,0 m² con un factor de forma de 1,3 con un viento de 40 m/s produce aproximadamente 1275 N, o aproximadamente 130 kg de fuerza lateral, aplicada a 8 m por encima de los cimientos. Se trata de un momento de flexión de unos 10 kN·m antes de añadir la luminaria y el propio poste. No es el mismo producto un poste decorativo de 6 m con un espesor de pared de 2,5 mm que un poste de carretera de 9 m con un espesor de pared de 4 mm, y eso no lo cambia ninguna cantidad de pintura.

Material y espesor de pared.

El acero domina para la iluminación de carreteras y áreas: Q235B para postes estándar, Q355B donde se necesita un mayor límite elástico a mayores alturas o en zonas de fuertes vientos. Espesores de pared típicos en diseños probados: 3,0 mm para postes de 6 m, 3,5 a 4,0 mm para 8 a 9 m, 4,0 a 5,0 mm para 10 a 12 m. El aluminio tiene un lugar en las gamas decorativas y de jardín porque resiste la corrosión sin recubrimiento y puede extruirse en formas que llevan el cableado internamente, lo que es bueno para diseños solares integrados donde el panel envuelve el eje.

Sistemas de acabado

Para postes de acero, la galvanización en caliente según ISO 1461 con un recubrimiento promedio mínimo de 70 µm sobre acero de 3 mm y más de espesor es la base para el servicio en exteriores. En atmósferas costeras o industriales clasificadas C4 o C5-M según ISO 9223, agregue una capa de polvo de 60 a 80 µm sobre el zinc y especifique que los bordes cortados, las costuras soldadas y los orificios de drenaje se traten adecuadamente. Un poste que se oxida en la soldadura de la placa base en el tercer año casi siempre es una falla en la preparación, no una falla en el espesor del recubrimiento.

Detalles que deciden si el poste sobrevive a la instalación

• Placa base y refuerzos — espesor de la placa adaptado al patrón de pernos, refuerzos soldados en ambos lados, sin socavamiento en la punta de la soldadura.
• Jaula de pernos de anclaje — Pernos grado 4.8 u 8.8 con plantilla, galvanizados en caliente, con rosca suficiente para tuercas niveladoras más tuerca y arandela.
• agujero de mano — dimensionado para el conector y el fusible, con una tapa con junta y un sujetador de acero inoxidable. Los orificios de registro de tamaño insuficiente son la razón por la que los instaladores cortan las paredes de los postes en el sitio.
• Drenaje — un orificio de drenaje oculto encima de la placa base para que la condensación no permanezca dentro del eje.
• Opciones de elevación y bisagras. — los postes con bisagras o acodados cuestan más, pero eliminan la grúa de cada visita de mantenimiento futura. En un poste solar de 6 m con una batería de 2,5 kWh en la base, esa decisión se amortiza la primera vez que se reemplaza un paquete.

Paneles solares sobre un poste: rígidos, flexibles y cilíndricos

La selección de paneles es un compromiso entre cosecha por metro cuadrado, comportamiento del viento, estética y limpieza.

monocristalino rígido

Sigue siendo la referencia en cuanto a rendimiento: eficiencia del módulo del 20 al 23 por ciento, garantías de rendimiento comunes de 25 años y comportamiento de temperatura predecible. En un poste, el módulo generalmente se monta en un soporte superior o en un soporte lateral con una inclinación de 10 a 30 grados. Debe estar orientado hacia el ecuador, lo que significa que la orientación del polo es importante en el momento de la instalación y acumula polvo, hojas y excrementos de pájaros en la superficie superior.

Paneles laminados flexibles

Los módulos flexibles utilizan las mismas células monocristalinas laminadas sobre un sustrato de polímero delgado con una lámina frontal de ETFE o similar. Una unidad de 120 a 140 W suele cubrir entre 1,1 y 1,4 m² y se curva hasta un radio que permite fijarla sobre una superficie curva o un cilindro. Pesan mucho menos que los módulos de vidrio, lo que reduce el momento en la parte superior del poste, y pueden unirse al eje donde un marco rígido sería imposible. Las ventajas y desventajas son un mayor costo por vatio, una vida útil realista más corta en entornos UV hostiles y una mayor sensibilidad a los daños por manipulación durante la instalación.

Los paneles flexibles son donde el diseño integrado de postes solares se vuelve interesante: una superficie curva o envuelta elimina el problema de orientación, reduce la vela de viento y permite al diseñador ubicar la capacidad de generación donde un módulo plano se vería mal. Para ver más de cerca dónde vale la pena ese enfoque, nuestro equipo ha escrito sobre Las ventajas de las luces de poste solares flexibles. en instalaciones reales.

Paneles cilíndricos y envolventes

Envolver las células alrededor del eje proporciona una generación parcial desde casi todas las direcciones, lo que resulta útil para postes que no se pueden girar (por ejemplo, reemplazos en una base existente). La penalización es real: una superficie curva recibe menos irradiancia directa por unidad de área que un módulo plano bien inclinado, y el área efectiva está limitada por la circunferencia del polo. Un cilindro de 140 mm de diámetro presenta aproximadamente 0,44 m² por metro de altura envuelto completamente, por lo que una sección enrollada de 3 m proporciona aproximadamente 1,3 m² de superficie, no toda ella productiva en un ángulo de sol determinado.

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Tolerancia de inclinación, orientación y sombreado

La inclinación fija debe ser aproximadamente la latitud del sitio para el rendimiento durante todo el año, o una latitud menos 10 grados donde la cosecha de invierno es más importante. El sombreado es el asesino silencioso: un solo cable o rama que cubre una cadena de celdas puede reducir la salida de un módulo en un 40 por ciento o más, y en un poste la fuente de sombreado suele ser el propio brazo de la luminaria. Verifique la trayectoria del sol contra el brazo, el poste y los árboles adyacentes antes de aprobar el diseño.

Baterías y controladores: las dos partes que deciden la vida útil del sistema

Las baterías y los controladores causan la mayoría de las fallas en el campo de la iluminación solar, y también son las piezas que con mayor frecuencia se reducen para alcanzar un precio objetivo.

Química de las baterías en la práctica

• LiFePO4 — 2000 a 6000 ciclos dependiendo de la profundidad de la descarga y la temperatura, entre el 80 y el 90 por ciento de la capacidad utilizable, voltaje de descarga uniforme y buen comportamiento frente al calor si el recinto está ventilado. Ventana de carga de 0 a 45 °C, ventana de descarga de aproximadamente −20 a 60 °C. Necesita un BMS con equilibrio de celdas y protección contra sobrecorriente.
• Gel/AGM — barato y tolerante en frío, pero de 500 a 800 ciclos con una profundidad de descarga del 50 por ciento en buenas condiciones, muchos menos si se realiza un ciclo más intenso o se deja descargado. Pesado, lo que importa en una caja montada en poste.
• NMC de litio — mayor densidad de energía pero un margen de seguridad térmica más estrecho. Para postes exteriores expuestos al sol directo, LiFePO4 es la opción de ingeniería más segura.

Clase de controlador

Los controladores MPPT extraen entre un 10 y un 30 por ciento más de energía que los PWM en climas fríos y condiciones de baja irradiancia, porque desacoplan el voltaje del panel del voltaje de la batería. En un sistema con una matriz de 320 W, esa diferencia suele ser todo el margen invernal. PWM es aceptable en sistemas de senderos y jardines pequeños donde el panel ya tiene un tamaño generosamente grande.

Más allá de la clase, busque tres características: un perfil de carga programable que coincida con la especificación exacta de la celda, una salida de carga con atenuación programable y desconexión de bajo voltaje, y compensación de temperatura o un sensor de temperatura remoto. Los controladores que se envían con un perfil fijo de plomo-ácido y sin configuraciones accesibles para el usuario acortarán la vida útil de la celda de una manera que el instalador nunca verá.

Dimensionamiento del recinto

La caja de la batería es una decisión tanto térmica como mecánica. Una caja de acero sellada expuesta al sol directo en un clima cálido puede elevar la temperatura de la celda entre 15 y 20 °C por encima de la ambiente, y cada 10 °C de temperatura elevada sostenida reduce aproximadamente a la mitad la vida útil. Sombree la caja, ventílela o entierre la batería en una bóveda con un sumidero de drenaje, pero decida esto antes de verter los cimientos, no después.

Cimentaciones, instalación y tolerancia del sitio

El trabajo de cimentación es donde los proyectos pierden cronograma y también es donde los supuestos estructurales se validan o se violan silenciosamente.

Profundidad y dimensiones

Para un poste solar de 6 m, un punto de partida típico es una base de 1,2 a 1,5 m de profundidad con una sección transversal de 500 × 500 mm en suelo firme; Los paneles más grandes, los postes más altos, los suelos arenosos o las zonas de viento más fuertes aumentan estos números. Una regla de planificación ampliamente utilizada es la profundidad igual a aproximadamente el 10 por ciento de la altura del poste más 0,6 m, luego se verifica con la capacidad de carga del suelo y el momento de vuelco real. En arcilla blanda o expansiva, la respuesta suele ser una base más amplia que una más profunda.

Concreto y curado

Especifique C25/30 o mejor, coloque la jaula de anclaje con una plantilla y verifique la proyección de los pernos antes de que fragüe el concreto. El curado no es opcional: el hormigón alcanza la mayor parte de su resistencia de diseño en 7 días y esencialmente su resistencia total a los 28 días. Colocar postes y paneles tensores el segundo día es una de las causas más comunes de movimiento de la placa base y eventual agrietamiento de la soldadura. Si el cronograma es ajustado, use una mezcla de alta resistencia inicial y verifíquela, o planifique el montaje del poste como una visita separada.

Tolerancias de instalación que importan

• Verticalidad del perno de anclaje dentro de 1 grado; una jaula inclinada significa un poste inclinado y un panel que mira al azimut incorrecto.
• Nivele la placa base hasta 2 mm a lo largo de la placa antes de aplicar la lechada; Las tuercas niveladoras debajo de la placa hacen que esto sea posible.
• Apriete las tuercas de anclaje según las especificaciones del fabricante del poste, generalmente en un patrón por etapas, y vuelva a verificar después de 48 horas.
• Azimut del panel dentro de los 10 grados del sur verdadero (o norte en el hemisferio sur) para módulos planos.
• Ventilación del compartimento de la batería libre de agua estancada y al menos a 200 mm por encima del nivel del suelo terminado.
• El cable de CC corre protegido en un conducto, con el fusible o disyuntor a 300 mm del terminal positivo de la batería.

Oleadas y relámpagos

Los postes son altos, expuestos y conectados a dispositivos electrónicos. En regiones de alta actividad kerbaúnica, agregue un dispositivo de protección contra sobretensiones de CC en el lado del panel y una conexión a tierra adecuada al poste y a la barra de refuerzo de los cimientos. Un solo aumento inducido cuesta un controlador; un impacto directo cuesta toda la cabeza y ninguna garantía cubre los rayos.

Calidad de la luz, óptica y cumplimiento

Una vez asegurado el presupuesto energético, el diseño de iluminación decide si la instalación es aceptada por el cliente y la comunidad.

Objetivos de eficacia y lúmenes.

Las luminarias LED modernas para exteriores ofrecen entre 130 y 160 lm/W a nivel de sistema, por lo que una luminaria de 60 W debería producir aproximadamente entre 8.000 y 9.500 lúmenes. Trate cualquier valor por debajo de 120 lm/W como un signo de chips más viejos o de un disipador de calor de tamaño insuficiente. Debido a que los sistemas solares tienen energía limitada, la mala eficacia se convierte directamente en un panel y una batería más grandes, que es la forma más cara de compensar una luminaria barata.

Óptica y uniformidad

Las distribuciones Tipo II y Tipo III cubren la mayoría de las aplicaciones de caminos y caminos. La métrica de control es la uniformidad: relación de iluminancia promedio a mínima de 3:1 o mejor en la calzada, con una separación entre postes generalmente de 3 a 4 veces la altura de montaje para iluminación vial y más cercana para áreas peatonales. Un punto brillante debajo del polo y un parche oscuro a mitad de camino hacia el siguiente polo no cumplen con la especificación incluso si el lux promedio cumple con el objetivo.

Temperatura de color y brillo.

3000 K es la opción habitual para carreteras residenciales; 4000 K se adapta a carreteras principales y zonas comerciales. Por encima de 5.000 K, el deslumbramiento molesto aumenta sin beneficio visual útil para los conductores. Las ópticas blindadas o las luminarias de vidrio plano reducen la luz hacia arriba, lo cual es importante en jurisdicciones con requisitos de cielo oscuro y también mantiene el panel más limpio si se encuentra debajo de la luminaria.

Calificaciones de ingreso e impacto

Especifique IP65 o IP66 para la luminaria, IP67 para el gabinete de la batería en posiciones expuestas e IK08 o IK09 donde el vandalismo o el equipo de eliminación de vegetación sea un factor. Referencias de certificación que vale la pena solicitar: IEC 60598 para luminarias, IEC 61215 e IEC 61730 para módulos fotovoltaicos, IEC 62619 para celdas de litio y resúmenes de pruebas UN 38.3 para transporte.

Emparejar el sistema con la aplicación

La misma palabra clave cubre un bolardo de jardín y un mástil de carretera de 12 m, y el lenguaje de especificación no debe ser idéntico para ambos. La siguiente tabla establece puntos de partida basados ​​en proyectos típicos; Cada fila todavía necesita su propio presupuesto energético.

Dos notas de solicitud que rara vez aparecen en los documentos de licitación. En primer lugar, las cargas de servicios (CCTV, puntos de acceso WiFi, carga USB, sensores) deben agregarse al presupuesto diario de vatios-hora en su ciclo de trabajo real, no en su potencia nominal. Una cámara de 10 W que funciona las 24 horas consume 240 Wh por día, que es el 40 por ciento de la carga de iluminación en el ejemplo anterior. En segundo lugar, en las aldeas y zonas fronterizas, el objetivo del robo es el compartimento de la batería, no el panel. un Poste de luz solar DDK-VILLAGE para montaje en pared y aldea Luz exterior totalmente alimentada por energía solar para calles rurales, caminos y exteriores de edificios, instalación en postes o paredes donde la electricidad de la red es limitada. Ver producto → con el paquete bloqueado dentro de la base del poste y un juego de tornillos a prueba de manipulaciones se resuelven más problemas que actualizar a un panel más grande.

Generadores de costos, costo total de propiedad y lista de verificación de adquisiciones

Los postes solares suelen compararse con una alternativa conectada a la red, y la comparación cambia según la distancia al punto de suministro más cercano.

¿Adónde va realmente el dinero?

• Batería — 20 a 35 por ciento del costo del sistema y el primer componente que se reemplazará.
• Panel fotovoltaico y montaje — 15 a 25 por ciento.
• Poste, brazo y remate — 15 a 30 por ciento, dependiendo de la altura, el espesor de la pared y el sistema de revestimiento.
• Luminaria y conductor — 10 a 20 por ciento.
• Controlador — 5 a 10 por ciento, y el lugar más barato para destruir el resto de la inversión.
• Fundación e instalación. — 10 a 25 por ciento en el sitio, más alto en roca o donde se requiere trabajo nocturno.

La alternativa de la red tiene su propia estructura de costos: la excavación de zanjas y la reinstalación suelen costar entre 30 y 80 dólares por metro, dependiendo de la superficie, más el cable, los dispositivos de protección, la capacidad del transformador y la factura eléctrica recurrente. Un poste de luz de energía solar evita todo eso, razón por la cual la distancia de equilibrio para un solo poste contra la extensión de la red es a menudo tan baja como 15 a 30 m de zanjas, y mucho menor cuando no se puede cortar el pavimento.

Vista de diez años

Supongamos el reemplazo de LiFePO4 en los años 8 a 10 en ciclos normales, el reemplazo del controlador en los años 5 a 7 en climas húmedos, la limpieza del panel dos veces al año y un reemplazo del controlador de luminaria en los años 6 a 8. Agréguelos al precio de compra y compárelo con un poste conectado a la red con una vida útil de 25 años y una factura de energía mensual. La comparación suele favorecer la energía solar cuando se trata de zanjas, y normalmente favorece la red cuando un punto de suministro está a menos de 10 m y la electricidad es barata.

Qué poner en la solicitud de cotización.

1. Coordenadas del sitio, horas pico de sol del peor mes y velocidad del viento de diseño con período de retorno.
2. Vatios-hora diarios requeridos, incluido el perfil de atenuación y cualquier carga de servicios.
3. Días de autonomía requeridos y profundidad mínima de descarga.
4. Potencia de la luminaria, potencia lumínica, temperatura de color, tipo de distribución, clasificaciones IP e IK.
5. Altura del poste, configuración del brazo, material, espesor de pared, sistema de revestimiento y referencia de color.
6. Cálculo de carga de viento para el conjunto completo, incluyendo área proyectada del panel.
7. Química de la batería, voltaje nominal, capacidad, ciclo de vida a la profundidad de descarga especificada y características de BMS.
8. Tipo de controlador, programabilidad y funciones de protección.
9. Plano de cimentación con grado de hormigón, especificación de pernos de anclaje y valores de torsión.
10. Garantía dividida por componente y listado de repuestos con precios unitarios.
11. Documentación de prueba: informe de flash fotovoltaico, resumen de la batería UN 38.3, informe de prueba de IP y una hoja de presupuesto de energía de muestra.

Solicitar la hoja de presupuesto energético es el filtro más eficaz en una licitación. Los proveedores que no pueden producirlo están realizando estimaciones, y en un pedido de 60 polos el error de estimación es mayor que la diferencia de precio entre dos postores serios.

Rendimiento de campo, mantenimiento y la verificación de la realidad de cinco años

Los sistemas de iluminación solar no fallan repentinamente. Se degradan a lo largo de una curva predecible y el operador ve el síntoma (un tiempo de funcionamiento más corto) mucho antes de la causa.

Modos de falla comunes y cómo se ven

• Batería capacity loss — Las luces funcionan cuatro horas en lugar de diez y luego se recuperan parcialmente después de un día soleado. Causado por un estado de carga parcial crónico, alta temperatura o un perfil de carga no coincidente.
• Paneles de suciedad o sombreado. — la producción cae gradualmente, peor en la estación seca. Los árboles plantados después de la puesta en servicio son frecuentemente culpables.
• Entrada de agua en el controlador. — comportamiento intermitente bajo la lluvia, corrosión en los terminales y eventualmente una salida de carga muerta.
• Corrosión en la base — ampollas en la soldadura de la placa base, generalmente un problema de preparación del recubrimiento. Cosmético al principio, estructural al décimo año.
• Pernos de anclaje flojos — poste que se mueve visiblemente con ráfagas, descubierto sólo durante la inspección. Vuelva a apretar después de las primeras 48 horas y nuevamente a los 12 meses.
• Construcción de nidos debajo del panel. — reduce la producción, retiene la humedad y es fácil de prevenir con una malla o un diseño de soporte cerrado.

Un programa de mantenimiento que funciona

1. Mes 1: vuelva a apretar los pernos de anclaje y verifique la inclinación y el acimut del panel.
2. Cada 6 meses: limpie los paneles, inspeccione la caja de la batería en busca de agua, revise los prensaestopas, verifique la configuración del controlador y los códigos de falla registrados.
3. Anualmente: mida la capacidad de la batería con una descarga controlada, inspeccione el revestimiento en la base, verifique la salida de la luminaria con la cifra de lúmenes original.
4. Año 5: planifique el reemplazo del controlador en climas húmedos y haga un presupuesto para el reemplazo de la batería en los años 8 a 10.

Si el controlador registra datos (la mayoría de las unidades MPPT modernas lo hacen), solicite el historial de carga y descarga en cada visita de servicio. Una lenta disminución de la cosecha, más que una caída repentina, indica suciedad o sombra. Una disminución en la energía almacenada en puntos de recolección sin cambios a las células. Esa única distinción ahorra muchos intercambios innecesarios de componentes.

Proyectos personalizados de postes solares: trabajando a partir de un dibujo

La mayoría de los proyectos de postes solares no son compras por catálogo. Un municipio quiere una curva de brazo específica y un color que combine con el mobiliario existente. Un distribuidor necesita cambiar la altura del poste de 6 ma 7,5 m sin perder la clasificación de viento. Un integrador quiere que el compartimiento de la batería se mueva del cabezal a la base y que el tamaño del panel aumente en dos módulos.

Ese tipo de trabajo es un problema de fabricación antes que un problema de iluminación. Requiere la capacidad de leer el dibujo de un cliente, compararlo con la realidad estructural, producir una muestra y luego mantener la geometría en un lote de producción de cientos de postes. Nuestra propia experiencia en DDK Tech Elefacility Yangzhou Co., Ltd. se encuentra exactamente ahí: fabricación de postes de acero, iluminación de perfiles de aluminio, integración de postes solares y productos solares flexibles, producidos a partir de dibujos del cliente o desarrollados a partir de una especificación, con muestreos y comentarios de ingeniería a lo largo del camino. Más detalles sobre Nuestras capacidades de fabricación y personalización. está disponible si está evaluando un proveedor de fabricación para impresión.

Tres notas prácticas para cualquiera que ponga en marcha un poste solar personalizado:

• Envíe el caso de carga, no solo el dibujo. Un dibujo muestra geometría; la velocidad del viento, el área del panel y la autonomía requerida deciden si esa geometría sobrevive.
• Congele la interfaz básica antes de tiempo. El círculo de pernos, el tamaño de los pernos y la proyección afectan tanto a la placa base del poste como a las obras civiles, y cambiarlos después de verter el concreto es costoso.
• Aprobar una muestra física antes de la producción en masa. El color, el acabado de la soldadura, la posición del orificio de registro y los soportes de montaje del panel se juzgan a simple vista en el sitio, no en un PDF.

Los once polos oscuros en la carretera de esa aldea de África occidental no eran un problema solar. Eran un problema de especificación: se utilizaba una cifra de irradiancia de verano para un diseño para todo el año, y un día de autonomía se vendía como tres. Cada decisión técnica que sigue (qué espesor tiene la pared del poste, si el panel es rígido o envuelto, si la batería se ubica en la cabeza o en la base) debe basarse en dos documentos: un presupuesto de energía para el peor mes y un cálculo de la carga de viento para el conjunto completo.

Haga bien esos dos y el resto del proyecto se convertirá en una adquisición ordinaria: compare recubrimientos, compare certificaciones, compare términos de garantía y solicite los informes de prueba. Si se equivocan, ninguna mejora en el grado del acero o en la marca de la batería mantendrá las luces encendidas después del quinto año. Si está especificando un poste de luz de energía solar para un proyecto, comience con el perfil de carga, el sol invernal del sitio y la autonomía que el cliente realmente necesita; luego deje que el hardware siga la aritmética.