La integración de componentes y postes de farolas es la dirección de desarrollo de las farolas solares.
La innovación estructural en la integración de componentes y postes de farolas, y la consiguiente farola solar de alta potencia de sistema único, son logros de investigación突破 realizados por la industria de iluminación de energía nueva en los últimos años. Esta es una dirección de desarrollo importante para las farolas solares, que es significativa para el progreso tecnológico del sistema de las farolas solares y para lograr la reducción de emisiones de carbono en el campo de la iluminación vial.
Bajo la tendencia global de reducción de emisiones de carbono, han surgido farolas solares de alta potencia de sistema único con estructuras integradas de poste de farola. Para finales de agosto de 2021, la instalación de 141 farolas solares integradas de componente de película delgada y poste de farola en la carretera principal del viaducto de la Quinta Avenida Oeste en la ciudad de Zibo (seis carriles bidireccionales) y carreteras auxiliares había estado en funcionamiento durante un año completo. Estas farolas solares integradas de película delgada reemplazaron las fuentes de luz originales CSM de 310 vatios, adoptando fuentes de luz LED de alta eficacia luminosa con una potencia de 150 vatios; la altura del poste de farola es de 13 metros. Para carreteras auxiliares y rampas, la potencia es de 120 vatios y la altura del poste de farola es de 12 metros. La distancia entre postes es de 37 metros en todos los casos. La iluminancia media en la superficie de la carretera alcanza los 32 lx, con una temperatura de color de 4000K. Utilizan almacenamiento de energía en baterías de litio y un sistema de control IoT, diseñado según las condiciones de sol locales para 5 días lluviosos/neblinosos. Estos parámetros son gratificantes y representan los últimos resultados de progreso tecnológico en farolas solares.
Habiendo pasado por el bautismo del frío y calor extremos, viento y lluvia, este lote de farolas solares de película delgada cumplió con las expectativas, se mantuvo en su puesto, iluminó el viaducto arriba y abajo, y sus buenos efectos de iluminación fueron reconocidos por profesionales de la iluminación vial y recibieron elogios de los departamentos de gestión de iluminación vial locales. ¡Digno de alabanza, digno de felicitaciones!
Este logro, que tiene un significado demostrativo nacional e incluso internacional, fue posible gracias a los esfuerzos de las empresas, las organizaciones profesionales y el firme apoyo de los gobiernos locales. Es un hito en el desarrollo de la industria de farolas fotovoltaicas, marcando una nueva etapa donde las farolas fotovoltaicas entran en la fase de integración con los postes, operación de alta potencia en sistemas individuales y aplicación en carreteras estándar, convirtiéndose en una nueva fuerza para el ahorro de energía y la reducción de emisiones en el campo de la iluminación. Especialmente, el logro突破 de alta potencia en sistemas individuales traído por la nueva estructura que integra módulos de película delgada con postes ha atraído la alta atención de la industria. Profesionales de farolas fotovoltaicas de muchas provincias y ciudades como Guangdong han volado a Zibo, Shandong, para presenciar el encanto de las farolas fotovoltaicas de película delgada.
Desarrollada en 2019 por una empresa de Shandong, esta farola fotovoltaica de película delgada concentra los últimos logros en nuevos materiales, nuevas tecnologías y nuevos diseños en el campo de la iluminación fotovoltaica, presentando tres características distintivas:
一、在国内率先将国产铜铟镓硒薄膜光伏组件大规模应用于光伏路灯；二、采用光伏组
Vista nocturna de la aplicación de la farola fotovoltaica integrada de componente de película delgada y poste de la empresa de Shandong en la Quinta Avenida Oeste de Zibo. Foto de Sun Hongkai
Diseño estructural integrado de componentes y postes, adoptando fuentes de luz LED de alta potencia de sistema único de 150 vatios, 120 vatios; tercero, en la Zona de Alta Tecnología de Zibo
Con el entusiasta apoyo de la dirección, instalado en las carreteras principal y auxiliar del viaducto de seis carriles bidireccionales en la Ruta Oeste 5 de Zibo, demostrando una gran confianza en las farolas solares fotovoltaicas de alta tecnología de energía nueva.
Vista diurna de una farola solar fotovoltaica que integra módulos de película delgada y poste de una empresa de Shandong aplicada en la Ruta Oeste 5 de Zibo. Foto de An Lanpo, julio de 2021.
Un sistema único se refiere a un sistema de conversión fotoeléctrico-electroóptico y de control, en contraposición a un sistema combinado; 'alta potencia' se refiere generalmente a fuentes de luz LED de alta eficacia luminosa para farolas solares fotovoltaicas que van desde más de 100 hasta 200 vatios. La combinación de sistemas únicos y fuentes de luz de alta potencia es un logro tecnológico derivado de los avances en nuevos materiales fotovoltaicos y estructuras, representando productos de gama alta para farolas solares fotovoltaicas; las ventajas estructurales generadas por la integración de módulos fotovoltaicos y postes determinan su importante valor de mercado y perspectivas de aplicación. Este tipo de farola solar fotovoltaica, que integra las últimas tecnologías en conversión fotoeléctrica, control con IoT, almacenamiento de energía, fuentes de luz y distribución de luz, y aplica la integración módulo-poste a carreteras estándar de cuatro, seis o incluso ocho carriles en ambas direcciones, puede llamarse la segunda generación de farolas solares fotovoltaicas.
Actualmente, la mayoría de las farolas solares fotovoltaicas pertenecen al rango de potencia media-pequeña de 10 a 100 vatios, utilizadas ampliamente en zonas rurales, regiones montañosas, zonas pastoriles, áreas boscosas e islas, formando la fuerza principal del mercado, pero enfrentando la tarea faseada de mejora de calidad, actualización y reemplazo. Según encuestas, las farolas solares fotovoltaicas con estructura de "gorro de doctorado" generalmente tienen una potencia máxima de 120 vatios y se aplican principalmente a carreteras estándar de cuatro carriles en ambas direcciones. Algunas empresas han desarrollado farolas solares fotovoltaicas de tipo "gorro de doctorado" de alta potencia de 240 vatios y 250 vatios, disponibles tanto en versiones de alta potencia de sistema único como de sistema combinado, con una cierta escala de aplicación, ofreciendo excelentes efectos de iluminación y cumpliendo todos los requisitos de diseño, adecuadas para carreteras estándar con más de cuatro carriles en ambas direcciones.
Un proyecto de ingeniería de iluminación completado a finales de 2017 por una empresa de Hunan en la autopista Dongzhu de Changsha, que cuenta con una carretera de seis carriles bidireccionales que abarca 13 kilómetros, adoptó un sistema combinado de farolas solares fotovoltaicas de 240 vatios con almacenamiento de energía en supercondensadores. Ha estado operando durante tres años y medio hasta ahora, especialmente resistiendo una prueba de 50 días consecutivos lluviosos, neblinosos y con poca luz en marzo-abril de 2021.
En febrero de 2016, una empresa en la provincia de Anhui implementó un proyecto de iluminación con farolas viales fotovoltaicas en la Carretera Nacional G104. Se adoptaron farolas viales fotovoltaicas de sistema único con potencias de 150 vatios y 300 vatios para un tramo de ocho carriles en doble sentido, con una longitud de instalación de 24 kilómetros. El sistema ha estado en funcionamiento durante más de 5 años. Hay muchos proyectos similares; sus efectos de iluminación han sido reconocidos por los departamentos locales de gestión de farolas viales, convirtiéndose en casos clásicos de iluminación con farolas viales fotovoltaicas de alta potencia.
La fabricación de farolas viales fotovoltaicas de tipo "gorro de doctorado" de alta potencia no es un problema, pero pueden surgir problemas como el aumento del peso y la resistencia al viento, entornos de aplicación restringidos, aumento de costes y disminución de la eficiencia económica.
Los nuevos materiales fotovoltaicos traen innovación a la estructura de las farolas viales fotovoltaicas, generando ventajas evidentes para las farolas viales fotovoltaicas de alta potencia de sistema único integradas con el poste: pueden aprovechar al máximo el espacio del poste para generar más electricidad; aunque la reducción del área total de resistencia al viento es limitada, se cambia la forma de la superficie de contacto, reforzando la resistencia a la fuerza del viento; más electricidad crea condiciones para diseñar y fabricar postes inteligentes con fotovoltaica, abriendo más espacio de mercado e incluso permitiendo el desarrollo de farolas viales fotovoltaicas de altura media. Según el efecto de iluminación del puente elevado de seis carriles en doble dirección en la Ruta Oeste Quinta en Zibo, las farolas viales fotovoltaicas integradas con el poste pueden competir plenamente con las farolas viales alimentadas por la red eléctrica.
Se sabe que casi 10 empresas de iluminación fotovoltaica están investigando farolas viales y farolas de patio con estructuras integradas de módulos fotovoltaicos y postes, adoptando estructuras poligonales y utilizando materiales de silicio monocristalino, silicio policristalino y silicio monocristalino en tejas. Se cree que en un futuro próximo, un gran número de farolas viales y farolas de patio fotovoltaicas integradas de energía solar limpia y renovable aparecerán en diversas carreteras estándar y zonas residenciales urbanas, convirtiéndose en un paisaje hermoso.
Debido al creciente número de grandes ciudades en China, para satisfacer las demandas de tráfico entre ciudades, hay cada vez más carreteras estándar. Debido a que las ciudades de primer nivel tienen un alto volumen de tráfico de automóviles sostenido durante las horas de la tarde y la noche, algunas autopistas circundantes, autopistas interurbanas y carreteras nacionales han comenzado a instalar farolas viales. Por ejemplo, la Autopista Guangshen es una de las primeras carreteras nacionales en China en instalar farolas viales; la Autopista Circular de Foshan; la Autopista Wenong iluminada en 2020; el Anillo Exterior de la Ciudad de Chifeng instaló más de 5.000 farolas viales fotovoltaicas en 2017. Instalar farolas viales fotovoltaicas en carreteras nacionales y autopistas cercanas a las ciudades se alinea con la tendencia de reducción de emisiones de carbono. Instalar farolas viales fotovoltaicas elimina la necesidad de zanjas y tendido de cables, elimina las preocupaciones sobre apagones y no requiere transformadores; sus ventajas integrales destacarán en la iluminación de carreteras nacionales y autopistas. Esto también es una demanda rígida para las farolas viales fotovoltaicas. Para satisfacer la demanda de aplicar farolas viales fotovoltaicas en carreteras estándar como carreteras nacionales y autopistas, las farolas viales fotovoltaicas de sistema único de alta potencia e integradas con postes de IoT se convertirán en una importante dirección de desarrollo para la iluminación de farolas viales.
Se sabe que Alemania también está desarrollando módulos fotovoltaicos y postes de luz integrados, así como farolas fotovoltaicas de alto potencia con sistema único. La imagen de la izquierda muestra dos farolas fotovoltaicas con módulos fotovoltaicos y postes de luz integrados que compiten desde 2020; ambas son de 60 vatios. La de la izquierda tiene un módulo de película delgada verde oscuro de una empresa de Shandong, mientras que la de la derecha tiene un módulo de silicio cristalino negro de una empresa alemana. Estas dos farolas fotovoltaicas tienen la misma altura; parecen más altas a la izquierda y más bajas a la derecha debido a diferentes ángulos de cámara. Esta competición ha atraído la alta atención de expertos del sector, y todos esperan los resultados.
Las farolas fotovoltaicas de alto potencia con sistema único y las farolas conectadas a la red se complementan en términos de escenarios de aplicación, pero sus efectos de reducción de emisiones de carbono son exactamente opuestos: usar una farola conectada a la red aumenta las emisiones de carbono, mientras que instalar una farola fotovoltaica reduce las emisiones de carbono en una unidad y aumenta la reducción de carbono en una unidad. Para facilitar la promoción y aplicación estandarizada de diversos tipos de farolas fotovoltaicas, el Comité de Energía Nueva de la Sociedad China de Ingeniería de Iluminación lanzó en septiembre de 2019 la formulación de normas grupales como "Especificaciones de Diseño para Aplicaciones de Farolas Fotovoltaicas" y "Especificaciones de Construcción y Aceptación para Proyectos de Ingeniería de Farolas Fotovoltaicas". Después de casi dos años de esfuerzo, el trabajo de formulación ha entrado en la etapa final de revisión. Una vez que estas dos normas grupales sean publicadas, no solo estandarizarán la aplicación de farolas fotovoltaicas de alto potencia con sistema único, sino que también se convertirán en una base importante para los departamentos de planificación y diseño de tráfico vial en la aplicación de farolas fotovoltaicas en carreteras estándar.
Se recomienda que se instalen más farolas fotovoltaicas integradas de alta tecnología en carreteras estándar con condiciones de iluminación adecuadas en diversas regiones, contribuyendo a la reducción de emisiones de carbono, la neutralidad de carbono, el pico de emisiones de carbono, el comercio de carbono y el desarrollo de la economía circular en el campo de la iluminación de China.
An Lanpo, Director Ejecutivo Adjunto del Comité de Iluminación de Energía Nueva de la Sociedad China de Ingeniería de Iluminación