Saulės gatvių apšvietimo projektas Vengrijos gyvenamajame rajone

Ar saulės energija varomi gatvių žibintai gali šviesti visą naktį per ilgą apsiniaukusį žiemos orą?

Kalbant apie gyvenamųjų patalpų apšvietimą, ryškesnis ne visada yra geriau. Jei šviesa per ryški, ji gali šviesti į gyventojų langus; jei per blanki, ji gali trukdyti matomumui naktį šaligatviuose ir automobilių stovėjimo aikštelėse.

Vengrijos gyvenamuosiuose rajonuose tokio pobūdžio saulės gatvių apšvietimo projektai turi spręsti keletą pagrindinių iššūkių: mažą žiemos saulės spinduliuotę, žemą temperatūrą, šiltų spalvų apšvietimą ir šviesos skverbimąsi.

Būtent šiuos praktinius iššūkius šis projektas ir buvo skirtas spręsti.

Šis projektas, įgyvendinamas mažo ar vidutinio dydžio Vengrijos miesto pakraštyje, daugiausia apšviečia pėsčiųjų takus aplink daugiabučius, automobilių stovėjimo aikštelių išorinius kraštus ir viešuosius įėjimus. Projekte naudojami „Sresky BASALT“ serijos saulės energija varomi gatvių šviestuvai, skirti atsižvelgti į vietos žiemos energijos sąlygas ir gyvenamųjų rajonų naktinio apšvietimo poreikius.

Projekto profilis

Projekto įrašas	Projekto informacija
Projekto vieta	Mažo arba vidutinio dydžio Vengrijos miesto (miestelio netoli Budapešto) pakraštys
Kliento tipas	Gyvenamųjų zonų atnaujinimo projektas, finansuojamas Europos Sąjungos lėšomis
Diegimo skalė	Pradinis etapas: 20–40 butų; bus išplėsta keturiais etapais iki daugiau nei 120 butų
Paraiškos scenarijai	Gyvenamųjų zonų pėsčiųjų takai, daugiabučių įvažiavimo takai ir automobilių stovėjimo aikštelių išoriniai kraštai
produkto modelis	„Sresky BASALT“ serija

Projekto iššūkiai

Projektuojant saulės energija varomus gatvių apšvietimus gyvenamiesiems rajonams, nepakanka atsižvelgti tik į tai, ar šviestuvai „veikia, ar ne“.

Gyvenamieji rajonai skiriasi nuo pramoninių parkų ir pagrindinių magistralių.

Gyventojams naktį svarbiausia yra apšvietimo aplinka, o ne šviestuvų techninės specifikacijos. Todėl projekte turi būti vienu metu nagrinėjami du klausimai:

Ar apšvietimas pakankamas? Ir ar šviesa krenta ten, kur neturėtų kristi?

1 iššūkis: Kaip subalansuoti šiltų spalvų šviesą, apšvietimą ir saulės energijos suvartojimą?

Projektui reikalinga šiltų spalvų šviesa, kurios temperatūra būtų maždaug 2700 K–3000 K, kad būtų patenkinti tiek pėsčiųjų takų, tiek automobilių stovėjimo aikštelių apšvietimo poreikiai.

Problema ta, kad šiltų spalvų šviesos diodai paprastai pasižymi mažesniu šviesos efektyvumu nei kai kurie aukštesnės spalvos temperatūros šviesos diodai. Tačiau gyvenamosiose patalpose nerekomenduojama to tiesiog kompensuoti didinant galią. Jei šviestuvai projektuojami tik didesniam ryškumui pasiekti, tai gali padidinti energijos suvartojimą ir šviesos skverbimąsi.

Jei procedūra atliekama netinkamai, gali kilti tokių problemų:

• Padidėjusi akumuliatoriaus ir fotovoltinių modulių talpos apkrova;
• Didesnis energijos kaupimo spaudimas žiemą;
• Pernelyg didelė šviesa, patenkanti į gyventojų langus;
• Į dangų nukreiptas neefektyvus apšvietimas;
• Poreikis vėliau reguliuoti šviestuvus, dėl to padidėja priežiūros išlaidos.

Todėl projektas turėtų būti sutelktas ne į tai, „kaip padaryti šviesas ryškesnes“, o į tai, kaip nukreipti ribotą šviesą ten, kur jos tikrai reikia.

Sprendimas: pirmiausia valdykite šviesą, o tada nustatykite energijos poreikius

Atsižvelgiant į gyvenamųjų rajonų ypatumus, projektas ne tik sprendė apšvietos problemas didinant šviestuvų galią. Vietoj to, jis prasidėjo nuo šviesos pasiskirstymo ir naktinio naudojimo modelių analizės.

Pirmiausia, siekiant sukurti švelnesnę nakties aplinką palei takus, prie butų įėjimų ir aplinkinių žaliųjų erdvių, buvo naudojama šiltų spalvų šviesa (2700 K–3000 K).

Toliau šviesos pasiskirstymas buvo pakoreguotas atsižvelgiant į faktinį kelių plotį, stulpų aukštį ir montavimo atstumus, kad pagrindinė šviesa būtų nukreipta į takus, įvažiavimus ir automobilių stovėjimo aikšteles, o ne į gyventojų langus ar dangų.

Prieš galutinai parengdami šviestuvų montavimo planą, atlikome apšvietimo modeliavimą, naudodami IES/Eulumdat šviesos pasiskirstymo duomenis, kad pirmiausia nustatytume, „kur ir kiek šviesos reikia“, o tada dirbtume atgaline tvarka, kad nustatytume šviestuvų montavimo parametrus.

Vėlai vakare, kai gyvenamajame rajone smarkiai sumažėja pėsčiųjų eismas, sistema sumažina apšvietimo galingumą. Kai kas nors praeina pro šalį, judesio jutikliai automatiškai padidina apšvietimo lygį.

Šio požiūrio esmė – sumažinti nereikalingą šviesos srautą, kartu laikantis naudojimo reikalavimų, kitaip tariant:

Apšvieskite ten, kur reikia, ir venkite apšvietimo ten, kur jo nereikia.

Gyvenamųjų rajonų saulės gatvių apšvietimui šis tikslus šviesos panaudojimas taip pat yra veiksmingas būdas taupyti energiją.

2-as iššūkis: kaip saulės energija varomi gatvių žibintai gali išlaikyti stabilų veikimą Vengrijoje žiemos mėnesiais, kai šviesa prasta?

Šio projekto pagrindinis rūpestis yra ne nė viena diena be saulės šviesos, o tai, ar sistema gali toliau normaliai funkcionuoti po kelių iš eilės einančių dienų, kai saulės spinduliuotė yra maža.

Vengrijos rudens ir žiemos sezonais gali būti ilgesni apsiniaukę, rūkas ir žema temperatūra. Nors saulės energijos gamyba dieną sumažėja, naktinio apšvietimo poreikis išlieka nepakitęs.

Jei dėl nuolatinio lietaus ir apsiniaukusios oro sąlygos akumuliatoriaus sukaupta energija nuolat eikvojama, įprastų saulės energija varomų gatvių žibintų ryškumas antroje nakties pusėje gali sumažėti arba jie gali net neveikti visą naktį.

Todėl projekte daugiausia dėmesio skiriama:

• Nepakankama fotovoltinės energijos gamyba žiemą;
• Energijos kaupimo atkūrimas po ilgalaikių liūčių ir apsiniaukusių orų;
• Žemos temperatūros poveikis akumuliatoriaus įkrovimui ir iškrovimui;
• Ar būtina aklai didinti akumuliatoriaus talpą kaip „saugumo priemonę“.

Todėl reikia sukurti energijos balansą, kuris žiemą leistų sumažinti saulės spinduliuotės kiekį.

Sprendimas: energijos paskirstymas atsižvelgiant į sudėtingiausias žiemos eksploatavimo sąlygas

Projekto projektavimo etape skaičiavimai nebuvo grindžiami vien vidutine metine saulės spinduliuote. Vietoj to, maža žiemos spinduliuotė buvo laikoma pagrindine eksploatavimo vertinimo sąlyga.

Dienos metu sistema maksimaliai padidina ribotos saulės energijos panaudojimo efektyvumą. Naktį apšvietimo galia reguliuojama atsižvelgiant į aktyvumo modelius gyvenamojoje zonoje skirtingu metu.

Pirmoje nakties pusėje, kai pėsčiųjų eismas yra gana didelis, pirmenybė teikiama takų, įėjimų ir automobilių stovėjimo aikštelių apšvietimui. Įsibėgėjant nakčiai ir mažėjant pėsčiųjų eismui, sistema sumažina galią, taupydama sutaupytą energiją vėlesniems laikotarpiams.

Tuo pačiu metu sistema valdo akumuliatoriaus įkrovimą ir iškrovimą, atsižvelgdama į žemos temperatūros sąlygas, taip sumažindama netinkamo įkrovimo šaltomis sąlygomis poveikį akumuliatoriaus veikimui ir tarnavimo laikui.

Todėl šiame projekte taikomas metodas yra ne tik „padidinti akumuliatoriaus dydį“, bet ir kuo efektyviau kaupti kiekvieną dieną surenkamą saulės energiją, ją racionaliai naudoti ir sumažinti energijos naštą, kurią sukelia iš eilės einančios debesuotos dienos, pasitelkiant išmanųjį apšvietimą.

Dėl saulės energijos gatvių apšvietimo projektų Vengrijoje ir kituose šaltuose Europos regionuose nerekomenduojama sutelkti dėmesio vien į „akumuliatoriaus talpą“, o visapusiškai atsižvelgti į šiuos veiksnius:

Žiemos energijos modeliavimas + energijos kaupimo valdymas + naktinės apkrovos valdymas.

Projekto rezultatai: sistemos stabilumo patvirtinimas per vieną žiemą

Pirmasis etapas, kurį sudaro 30 saulės energija varomų gatvių apšvietimo įrenginių, buvo įrengtas ir pradėtas eksploatuoti 2025 m. lapkritį. Iki 2026 m. kovo mėn. projektas pasiekė šių rezultatų:

• Sklandus veikimas žiemą: Nuo 2025 m. gruodžio iki 2026 m. sausio mėn. nebuvo atvejų, kai šviesos būtų išjungtos visą naktį dėl nepakankamo energijos kiekio;
• Apšvietimas atitiko projekto reikalavimus: 30 dienų po įrengimo vietoje atlikti bandymai patvirtino, kad tiek šaligatvių, tiek įvažiavimų apšvietimo lygiai atitiko projekto specifikacijas;
• Stabili šiltų spalvų apšvietimo aplinka: Išmatuota spalvinė temperatūra buvo artima 2700 K, o projekto laikotarpiu iš gyventojų nebuvo gauta jokių nusiskundimų dėl šviesos skverbimosi;
• Santykinai patogus montavimas: Vieno įrenginio montavimo laikas buvo maždaug 45 minutės, todėl sumažėjo poreikis kasti požemines izoliacines kameras ir kabelių tranšėjas.

Nuo akumuliatoriaus veikimo laiko žiemą iki naktinio apšvietimo aplinkos – šis projektas parodo, kad gyvenamuosiuose rajonuose saulės energija varomi gatvių žibintai gali efektyviai subalansuoti „ryškų apšvietimą“ ir „gyventojų komfortą“, tinkamai valdydami energiją ir tiksliai paskirstydami šviesą.

Kliento atsiliepimai

„Didžiausi mūsų rūpesčiai buvo žiemos baterijų veikimo laikas ir gruntinio vandens lygis; šviesos pasiskirstymo skaičiavimai ir žiemos energijos suvartojimo modeliavimas išsprendė šiuos du pagrindinius iššūkius.“

—Projekto rangovas, Vengrijos savivaldybių inžinerijos įmonė

DUK apie saulės energija varomus gatvių žibintus Vengrijos gyvenamuosiuose rajonuose

1 klausimas: Ar saulės energija varomi gatvių žibintai gali patikimai veikti Vengrijos žiemą?

Jei sistema suprojektuota atsižvelgiant į Vengrijos žiemos eksploatavimo sąlygas, saulės energija varomi gatvių žibintai paprastai gali veikti patikimai.

Pagrindiniai svarstymai:

• Minimalus saulės spinduliuotės lygis gruodžio ir sausio mėnesiais;
• Baterijos veikimas ilgą laiką esant apsiniaukusiam ir lietingam orui;
• Baterijos valdymas žemoje temperatūroje;
• Faktinis energijos suvartojimas skirtingu nakties metu.

Perkant saulės energija varomus gatvių žibintus, rekomenduojama prašyti tiekėjų pateikti žiemos energijos suvartojimo modeliavimus, o ne remtis vien vidutinės metinės saulės spinduliuotės duomenimis.

2 klausimas: kokia spalvų temperatūra tinkama saulės gatvių apšvietimui Europos gyvenamuosiuose rajonuose?

Gyvenamosiose zonose, vietose prie gyventojų langų ir žaliosiose erdvėse pirmenybė turėtų būti teikiama šiltų spalvų šviesai, kurios temperatūra yra 2700 K–3000 K.

Kalbant apie realius projektus, taip pat reikėtų patvirtinti:

• Vietiniai savivaldybių apšvietimo reikalavimai;
• Projekto projektavimo standartai;
• Gyvenamųjų patalpų apšvietimo aplinkos reikalavimai;
• Naujausi vietiniai reglamentai arba gairės dėl spalvos temperatūros.

Todėl prieš atlikdamas konkretų pirkimą, projekto projektuotojas arba vietos reguliavimo institucija turėtų patvirtinti taikomus reikalavimus.

3 klausimas: Kaip galima sumažinti saulės baterijų gatvių apšvietimo šviesos taršą gyvenamuosiuose rajonuose?

Be tinkamo šviestuvų ryškumo sumažinimo, dar svarbiau kontroliuoti šviesos kryptį, diapazoną ir veikimo valandas.

Galima taikyti šiuos metodus:

• Pasirinkite tinkamą asimetrinį šviesos pasiskirstymą;
• Nustatykite stulpų aukštį ir atstumą tarp jų pagal kelio plotį;
• Naudokite šiltų spalvų šviesą 2700 K–3000 K diapazone;
• Venkite nukreipti šviesą tiesiai į gyventojų langus;
• Atlikti apšvietos modeliavimą naudojant IES/Eulumdat;
• Sumažinkite nereikalingą šviesos srautą vėlai naktį naudodami pritemdymą ir judesio jutiklius.

4 klausimas: Kaip turėtų būti projektuojamas saulės baterijų naudojamų gatvių apšvietimo žiemos laikas Vengrijos gyvenamuosiuose rajonuose?

Nerekomenduojama sutelkti dėmesio vien į akumuliatoriaus talpą.

Protingesnis būdas yra kartu apskaičiuoti energijos gamybos, energijos kaupimo ir apkrovos poreikius.

Prieš perkant rekomenduojama atlikti šiuos tyrimus:

• Žiemos saulės spinduliuotės analizė;
• Energijos suvartojimo modeliavimas nuolat lietingu ir debesuotu oru;
• Baterijos veikimo žemoje temperatūroje analizė;
• Naktinio naudojimo laiko energijos skaičiavimai;
• Fotovoltinio modulio ir akumuliatoriaus talpos suderinimas.

Išvada: Saulės energija varomi gatvių žibintai Europos gyvenamuosiuose rajonuose keičiasi iš „tinklo alternatyvų“ į tikslų apšvietimą