Sistema inteligente de iluminação pública solar LED

Com a crescente escassez de energia tradicional, a aplicação da energia solar se tornará cada vez mais ampla, especialmente no setor de geração de energia solar, que se desenvolveu em uma indústria madura e promissora em poucos anos. Atualmente, a iluminação pública representa de 25% a 30% do consumo total de energia para iluminação, portanto, a economia de energia nesse setor tem grande potencial e espaço para melhorias. Atualmente, a iluminação pública mais utilizada são as lâmpadas nanométricas de alta tensão. Essa fonte de luz apresenta desvantagens como baixa reprodução de cores, longo tempo de inicialização, alto consumo de energia e grande geração de calor. É necessário desenvolver novas fontes de iluminação pública mais eficientes em termos energéticos. O LED de alta potência e alta eficiência é uma nova fonte de luz que se desenvolveu rapidamente no Brasil e no exterior nos últimos anos. Possui alta eficiência luminosa (≥90 lm/W (1W LED)), longa vida útil (30.000~50.000 h), resistência à vibração, baixa probabilidade de danos, inicialização instantânea, não poluente, etc. Os LEDs brancos são fontes de luz ideais para iluminação pública e geral. As luminárias solares para ruas têm muitas vantagens: são seguras e confiáveis, e fáceis de manter; Não requerem energia convencional, não poluem o meio ambiente e podem ser instaladas em qualquer lugar, conforme a necessidade, sem conexão à rede pública. Portanto, o desenvolvimento de postes de iluminação pública em LED tem grande importância em termos de economia de energia. Com base no sistema original de iluminação pública solar, este artigo propõe e desenvolve um novo tipo de sistema inteligente de iluminação pública solar em LED. 1. Composição do sistema de iluminação pública solar O sistema de iluminação pública é composto pelas seguintes partes: painéis solares, módulos de circuito elevador de tensão, módulos controladores, componentes de comunicação Zigbee, baterias e fontes de luz LED. Conforme mostrado na Figura 1. Figura 1: Renderização e diagrama de blocos do poste de iluminação pública. O princípio básico de funcionamento do sistema é o seguinte: sob o controle do controlador solar, o painel solar carrega a bateria através de dois circuitos elevadores de tensão (12V a 42V) durante o dia, e a bateria fornece energia aos LEDs durante a noite, quando a iluminação é utilizada. No módulo de controle, é realizado o controle em tempo real do circuito elevador, da tensão da bateria, da temperatura, da temperatura do grupo de LEDs e da tensão da placa de bateria. Os dados coletados pela chave analógica são enviados de volta ao microcontrolador PIC para realizar o controle inteligente do sistema de iluminação pública. O módulo Zigbee fornece uma garantia técnica confiável para a interconexão do sistema de iluminação pública. 1.1 Painéis solares Os painéis solares são a parte principal dos postes de iluminação pública solar e a parte mais valiosa da iluminação solar. Sua função é converter a energia radiante do sol em energia elétrica ou enviá-la para a bateria para armazenamento. Entre os diversos tipos de células solares, as mais comuns e práticas são as células solares de silício monocristalino, as células solares de silício policristalino e as células solares de silício amorfo. Em áreas com luz solar suficiente e boa incidência solar, é melhor usar células solares de silício policristalino, porque o processo de produção das células solares de silício policristalino é relativamente simples e o preço é menor do que o das células solares de silício monocristalino. Em áreas com mais dias nublados e chuvosos e com incidência solar relativamente insuficiente, é preferível o uso de células solares de silício monocristalino, pois seus parâmetros de desempenho são relativamente estáveis. As células solares de silício amorfo são mais adequadas quando a incidência solar é insuficiente, pois possuem requisitos menos rigorosos em relação à luminosidade. Além disso, o desenvolvimento da segunda geração de células solares está prestes a atingir um grande avanço, e seu componente principal é uma película adesiva, ou seja, um material de célula solar de película fina. 1.2 Módulo de circuito elevador e sua bateria Neste sistema, a energia solar coletada pelo painel solar carrega a bateria por meio de dois circuitos elevadores DCDC. O circuito elevador é construído com o LM5022, e a função de autobloqueio de baixa tensão do próprio chip é utilizada para controlar o carregamento do circuito de forma inteligente. Considerando a relação entre a tensão de saída da célula solar e a luz, ao entardecer (por volta das 18h no verão e das 17h no inverno), a tensão de saída da célula solar será inferior à tensão de autobloqueio do chip (cerca de 1,25V). O módulo de controle faz com que o sistema interrompa o carregamento da bateria e entre no modo de iluminação.