Đến năm 2026, dự đoán sẽ có 359 triệu đèn đường trên toàn thế giới. Chỉ cần xem xét bao nhiêu điện sẽ được sử dụng hàng năm bởi một số lượng lớn đèn đường như vậy. Cần nhiều hơn nữa để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng do xu hướng cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng. Rất may, mọi người từ lâu đã nhận thức được vấn đề này và đã bắt đầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió từ nhiều năm trước. Kết quả là đã đạt được những tiến bộ to lớn.
So với năng lượng gió, năng lượng mặt trời dễ tiếp cận hơn, thân thiện với môi trường và không cạn kiệt như một loại năng lượng tái tạo. Việc sử dụng điện mặt trời để chiếu sáng đường phố là một ví dụ phổ biến; mỗi đèn là một hệ mặt trời độc lập, không nối lưới.
Đèn đường năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời điều khiển các tấm pin mặt trời thu ánh sáng mặt trời suốt cả ngày và chuyển hóa thành năng lượng. Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ được sử dụng để nạp điện cho ắc quy lưu trữ. Pin lưu trữ được sử dụng vào ban đêm để cung cấp năng lượng cho nguồn sáng LED. Bộ điều khiển DC có thể ngăn việc sạc quá mức hoặc sạc quá mức gây hại cho pin lưu trữ.
Bảng năng lượng mặt trời, là một mô-đun quang điện (PV) được tạo ra bằng cách sử dụng nguyên lý hiệu ứng PV, có chức năng như một tế bào quang điện suốt cả ngày để thu năng lượng mặt trời và biến nó thành đầu ra điện, sau đó được lưu trữ trong pin bởi bộ điều khiển thông minh MPPT hoặc PWM . Pin sạc vào thiết bị chiếu sáng LED khi ánh sáng ban đêm giảm xuống sau khi bộ điều khiển thông minh phát hiện một giá trị điện áp nhất định. Thắp sáng đèn Vào ban ngày, quy trình này được quay vòng.
Sơ đồ hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời
Hãy kiểm tra tính nhất quán của từng hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời, pin sạc, đèn led và bộ điều khiển là bốn thành phần chính. Trong suốt cả ngày, tấm pin mặt trời thu thập ánh sáng mặt trời và sử dụng hiệu ứng PV để biến nó thành năng lượng. và sau đó sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời để lưu trữ năng lượng trong pin sạc. Pin cung cấp năng lượng cho đèn led chiếu sáng xung quanh đường vào ban đêm. Đèn đường năng lượng mặt trời có bộ điều khiển thông minh sáng tạo cho phép nó hoạt động thông minh. Khi ánh nắng ban đêm buông xuống, điện áp từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời giảm xuống. Khi bộ điều khiển nhận thấy điều này, nó sẽ ra lệnh hết pin và bật đèn led. Quá trình này được đảo ngược khi lượng ánh sáng ban ngày tăng lên trong ngày. Công nghệ mới nhất cho phép đèn đường năng lượng mặt trời tiếp tục cung cấp ánh sáng ngay cả khi mặt trời không chiếu sáng trong vài ngày. Một số yếu tố hiện đang thúc đẩy người dùng chuyển đổi sang chiếu sáng đường phố bằng năng lượng mặt trời.
Lợi ích và hạn chế của chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời
Giống như mọi thứ khác, sử dụng đèn đường năng lượng mặt trời có cả lợi ích và hạn chế, và điều quan trọng là phải nhận thức được cả hai.
Thuận lợi
Đèn năng lượng mặt trời thường có nhiều ưu điểm như lắp đặt đơn giản và không cần nguồn điện lưới. Tuy nhiên, bạn nên xem xét liệu những lợi ích này có đủ hấp dẫn để thay thế đèn đường thông thường bằng đèn năng lượng mặt trời hay không.
1. Thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng
Sự nóng lên toàn cầu chắc chắn là do dấu chân carbon gây ra. Sử dụng năng lượng xanh đang được công nhận nhiều hơn như một cách để giảm tác động carbon. Để bảo vệ hành tinh của chúng ta, mọi người trên toàn cầu đang nỗ lực thúc đẩy năng lượng xanh thân thiện với môi trường. Chúng ta chỉ biết rằng các nguồn năng lượng không thể tái tạo như than đá, khí đốt tự nhiên, dầu mỏ và các nguồn năng lượng khác cuối cùng có thể cạn kiệt nguồn cung. Đèn đường năng lượng mặt trời hoàn toàn chạy bằng năng lượng mặt trời và không cần xăng. Năng lượng mặt trời là sự lựa chọn tốt nhất cho chiếu sáng xanh vì nó là vô hạn và không thể tái tạo.
2. Giá cả hợp lý
Xét về cả chi phí đầu tư ban đầu cũng như chi phí vận hành và bảo trì liên tục, đèn đường năng lượng mặt trời là một lựa chọn ưu việt. Vì đèn năng lượng mặt trời được cung cấp năng lượng từ năng lượng tái tạo nên bạn sẽ không cần phải trả tiền điện hàng tháng. Vì đèn không dây và không được kết nối với lưới điện nên không có chi phí liên tục liên quan đến việc lắp đặt chúng, bao gồm chi phí đường hào và cáp.
3. Giảm chi phí bảo trì
Bạn sẽ không bị tính tiền điện vì năng lượng mặt trời cung cấp năng lượng cho mỗi đèn đường năng lượng mặt trời. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời kiểm soát cường độ ánh sáng, vì vậy không cần thay thế đèn đường năng lượng mặt trời đơn lẻ. Điều này dẫn đến ít bảo trì. Ngoài ra, sau khi cài đặt hoàn tất, bạn không cần thực hiện thêm công việc thủ công nào, giúp bạn tiết kiệm tiền cho chi phí bảo trì. Ngoài ra, bất chấp thời tiết xấu hoặc mất điện, đèn đường dẫn năng lượng mặt trời sẽ vẫn sáng suốt đêm.
4. Cài đặt hiệu quả, không có thiết bị điện
Các dự án liên quan đến chiếu sáng điện thương mại thường yêu cầu thi công cáp, đào, đặt ống cáp, luồn cáp trong ống và loại bỏ rác trong rãnh. Tất cả các thủ tục này đòi hỏi rất nhiều nỗ lực và công cụ. Ngoài ra, tủ điện, tủ phân phối, máy biến áp đều có giá cao.
Tuy nhiên, vì mỗi hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời là khác nhau nên không cần kết nối điện khi lắp đặt đèn đường năng lượng mặt trời. Do đó, việc đặt cáp, đào rãnh và các hoạt động liên quan khác đều miễn phí. Công việc sơ bộ chỉ cần một nền móng vững chắc và một hố pin. Quy trình cài đặt nhìn chung khá cơ bản và dễ hiểu.
5. Không xảy ra tình trạng mất cắp cáp, giá cáp cao
Ở những khu vực xa xôi, trộm cắp cáp là một vấn đề phổ biến và việc xây dựng cáp cũng như vận chuyển các vật tư cần thiết có thể tốn kém.
Các vấn đề với ánh sáng thông thường được loại bỏ bằng hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời. Vì mỗi thiết bị sẽ độc lập và không có bất kỳ kết nối cáp nào nên sẽ không có bất kỳ dây cáp nào để đánh cắp. Không có thành phần nào khác của hệ thống sẽ bị ảnh hưởng bởi các vụ trộm liên quan đến hệ mặt trời.
6. Đáng tin cậy và an toàn
Đèn đường truyền thống có thể tiềm ẩn các mối nguy hiểm về an toàn do các bộ phận xuống cấp, kết cấu kém và các vấn đề về nguồn điện; đèn đường dẫn năng lượng mặt trời không yêu cầu nguồn điện xoay chiều và do đó không có những nhược điểm này. Đèn đường LED chạy bằng năng lượng mặt trời sẽ có thể cung cấp đủ năng lượng để chạy trong ít nhất 25 năm.
Nhược điểm
Lĩnh vực điện mặt trời gần đây đã chứng kiến sự tăng trưởng và đèn đường LED năng lượng mặt trời hiện thường được sử dụng cho cả ứng dụng chiếu sáng dân dụng và thương mại. Tuy nhiên, việc sử dụng đèn đường năng lượng mặt trời bị cản trở bởi một số sai sót.
1. Chi phí đầu vào ban đầu cao
Một lỗ hổng cơ bản là việc lắp đặt đèn đường năng lượng mặt trời đòi hỏi chi phí đầu vào ban đầu cao. So với đèn đường thông thường, đèn đường năng lượng mặt trời đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn hơn. Tổng chi phí để lắp đặt đèn đường năng lượng mặt trời cao gấp ba lần so với lắp đặt đèn đường thông thường. Đây là rào cản chính đối với chúng tôi khi mua đèn đường năng lượng mặt trời.
Trên thực tế, khoản đầu tư thực tế vào đèn đường LED năng lượng mặt trời ít tốn kém hơn khi chúng ta tính đến hóa đơn tiền điện, bảo trì và chi phí vận hành sẽ phát sinh trong thời gian dài.
2. Tuổi thọ của pin sạc
Pin chì-axit điển hình thường mất hơn một năm hoặc thậm chí nửa năm để sạc đầy. Khi hiệu suất sạc giảm 50% , chắc chắn nó sẽ ảnh hưởng đến tình trạng chiếu sáng vào ban đêm, đặc biệt là vào những ngày trời tiếp tục mưa. Để lắp đặt đèn đường năng lượng mặt trời, bạn phải chọn pin LiFePO4 chất lượng cao với vòng đời dài.
3. Nguy cơ trộm cắp
Phải nói rằng, đèn đường năng lượng mặt trời có pin lưu trữ có giá trị và bảng điều khiển năng lượng mặt trời đang thu hút những tên trộm. Ngoài ra, vì đèn đường chạy bằng năng lượng mặt trời không được kết nối với lưới điện nên những tên trộm không gặp nguy hiểm đến tính mạng. Do đó, có nguy cơ trộm cắp cao hơn so với hệ thống chiếu sáng đường phố thông thường.
4. Thời tiết có tuyết hoặc bụi cát làm giảm hiệu quả của các tấm pin mặt trời.
Thời tiết khắc nghiệt có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các tấm pin mặt trời, đặc biệt khi bụi và tuyết bao phủ hoàn toàn các tấm pin mặt trời nằm ngang và làm giảm hiệu quả của chúng. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời thường được lắp đặt nghiêng để cho phép lượng mưa loại bỏ bụi. Mặc dù vậy, nên làm sạch các tấm pin mặt trời thường xuyên để tăng hiệu quả của chúng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời.
5. Thay pin
Pin chì, gel và pin lithium là ba loại pin thường được sử dụng nhất trong chiếu sáng đường phố bằng năng lượng mặt trời. Pin Lithium-Ion cải tiến có độ bền cao hơn so với hai loại trước đó. Mặc dù vậy, bất kỳ loại pin sạc nào cũng sẽ cạn kiệt và cần được thay thế nhiều lần trước khi tuổi thọ của đèn đường năng lượng mặt trời đạt được.
6. Các yếu tố địa lý và khí tượng có ảnh hưởng đến hiệu suất
Vì năng lượng mặt trời có nguồn gốc từ mặt trời nên bức xạ mặt trời thay đổi theo vùng địa lý, do đó điều kiện chiếu sáng của đèn đường năng lượng mặt trời có thể bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
Các khu vực bức xạ mặt trời cao là nơi lý tưởng cho đèn đường năng lượng mặt trời, tuy nhiên, ở những nơi khác thường u ám hoặc có tuyết trong suốt mùa đông, đèn đường năng lượng mặt trời sẽ không hoạt động như dự định và độ sáng của chúng thậm chí sẽ giảm xuống dưới mức cần thiết để lái xe an toàn.
Phần kết luận
Bạn sẽ hiểu thấu đáo về những lợi ích và hạn chế của chiếu sáng đường phố bằng năng lượng mặt trời từ bài tiểu luận này. Rõ ràng là những ưu điểm có thể vượt trội hơn những nhược điểm. Khi công nghệ pin phát triển, người ta dự đoán rằng giá đầu tư ban đầu và chi phí thay thế pin sẽ giảm và tuổi thọ của pin sẽ tăng lên. Trong những năm tới, việc kinh doanh quang điện sẽ tiếp tục phát triển nhanh chóng. Là một phần trong nỗ lực giảm thiểu tác động carbon của chúng ta, đèn đường năng lượng mặt trời sẽ được lắp đặt thường xuyên hơn.
