L'intégration des composants et des mâts est la direction de développement des lampadaires solaires.

L'innovation structurelle dans l'intégration des composants et des mâts, et le lampadaire solaire à haute puissance à système unique qui en résulte, sont des résultats de recherche révolutionnaires réalisés par l'industrie de l'éclairage aux énergies nouvelles ces dernières années. C'est une direction de développement importante pour les lampadaires solaires, ce qui est significatif pour le progrès technologique du système des lampadaires solaires et pour réaliser la réduction des émissions de carbone dans le domaine de l'éclairage public.

Dans le contexte de la tendance mondiale de réduction des émissions de carbone, des lampadaires solaires à haute puissance à système unique avec des structures intégrées de mâts ont émergé. À la fin août 2021, l'installation de 141 lampadaires solaires intégrés à composants en film mince et mâts sur la voie principale du viaduc de la Cinquième Rue Ouest dans la ville de Zibo (six voies bidirectionnelles) et sur les voies auxiliaires était en fonctionnement depuis un an complet. Ces lampadaires solaires intégrés à film mince ont remplacé les sources lumineuses CSM originales de 310 W, adoptant des sources lumineuses LED à haute efficacité lumineuse d'une puissance de 150 W ; la hauteur du mât est de 13 mètres. Pour les voies auxiliaires et les rampes, la puissance est de 120 W et la hauteur du mât est de 12 mètres. L'espacement des mâts est de 37 mètres dans tous les cas. L'éclairement moyen sur la surface de la route atteint 32 lx, avec une température de couleur de 4000K. Ils utilisent le stockage d'énergie dans des batteries au lithium et un système de contrôle IoT, conçu en fonction des conditions d'ensoleillement locales pour 5 jours pluvieux/brouillards. Ces paramètres sont encourageants et représentent les derniers résultats de progrès technologique dans les lampadaires solaires.

Après avoir subi le baptême du froid extrême et de la chaleur, du vent et de la pluie, ce lot de lampadaires solaires à film mince a répondu aux attentes, est resté en poste, a éclairé le viaducte au-dessus et en dessous, et leurs bons effets d'éclairage ont été reconnus par les professionnels de l'éclairage public et ont reçu les éloges des départements de gestion de l'éclairage public locaux. Digne de félicitations, digne de congratulations !

Cette réalisation, qui revêt une signification démonstrative nationale et même internationale, a été rendue possible grâce aux efforts des entreprises, des organisations professionnelles et au soutien ferme des gouvernements locaux. C'est une étape charnière dans le développement de l'industrie des lampadaires photovoltaïques, marquant une nouvelle phase où les lampadaires photovoltaïques entrent dans la phase d'intégration avec les mâts, de fonctionnement à haute puissance en système unique et d'application sur des routes standards, devenant ainsi une nouvelle force pour l'économie d'énergie et la réduction des émissions dans le domaine de l'éclairage. En particulier, le résultat innovant de haute puissance en système unique apporté par la nouvelle structure intégrant des modules à film mince avec les mâts a attiré une grande attention de l'industrie. Des professionnels des lampadaires photovoltaïques de nombreuses provinces et villes, comme Guangdong, ont volé à Zibo, dans le Shandong, pour admirer le charme des lampadaires photovoltaïques à film mince.

Développée en 2019 par une entreprise du Shandong, cette lampe solaire à film mince concentre les dernières réalisations dans les nouveaux matériaux, les nouvelles technologies et les nouveaux designs dans le domaine de l'éclairage photovoltaïque, présentant trois caractéristiques distinctives :

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

Vue nocturne de l'application du composant à film mince et du mât intégré de la lampe solaire photovoltaïque de l'entreprise du Shandong sur la Cinquième Avenue Ouest de Zibo. Photo de Sun Hongkai

Conception structurelle intégrée des composants et des mâts, adoptant des sources lumineuses LED à haute puissance de système unique de 150 watts, 120 watts ; troisièmement, dans la zone à haute technologie de Zibo

Grâce au soutien enthousiaste des dirigeants, installé sur les voies principale et secondaire du pont à six voies bidirectionnelles de la route Ouest 5 à Zibo, démontrant une grande confiance dans les lampadaires photovoltaïques haute technologie à énergie nouvelle.

Vue de jour d'un lampadaire photovoltaïque intégrant des modules à film mince et un poteau d'une entreprise du Shandong appliquée sur la route Ouest 5 à Zibo. Photo par An Lanpo, juillet 2021.

Un système unique fait référence à un système de conversion photoélectrique-électro-optique et de contrôle, par opposition à un système combiné ; «haute puissance» désigne généralement des sources lumineuses LED à haute efficacité lumineuse pour les lampadaires photovoltaïques allant de plus de 100 à 200 watts. La combinaison de systèmes uniques et de sources lumineuses à haute puissance est une réalisation technologique résultant des avancées dans les nouveaux matériaux photovoltaïques et les structures, représentant des produits haut de gamme pour les lampadaires photovoltaïques ; les avantages structurels générés par l'intégration des modules photovoltaïques et des poteaux déterminent leur importante valeur marchande et leurs perspectives d'application. Ce type de lampadaire photovoltaïque, qui intègre les dernières technologies de conversion photoélectrique, de contrôle avec IoT, de stockage d'énergie, de sources lumineuses et de distribution de lumière, et applique l'intégration module-poteau sur des routes standards à quatre, six ou même huit voies dans les deux sens, peut être appelé la deuxième génération de lampadaires photovoltaïques.

Actuellement, la plupart des lampadaires photovoltaïques appartiennent aux plages de puissance moyenne et faible de 10 à 100 watts, utilisées largement dans les zones rurales, les régions montagneuses, les zones pastorales, les zones forestières et les îles, formant la force principale du marché, mais faisant face à la tâche progressive d'amélioration de la qualité, de mise à niveau et de remplacement. Selon les enquêtes, les lampadaires photovoltaïques avec une structure de « chapeau de doctorat » ont généralement une puissance maximale de 120 watts et sont principalement appliqués sur des routes standards à quatre voies dans les deux sens. Certaines entreprises ont développé des lampadaires photovoltaïques de type « chapeau de doctorat » à haute puissance de 240 watts et 250 watts, disponibles à la fois en versions à haute puissance de système unique et à haute puissance de système combiné, avec une certaine échelle d'application, offrant d'excellents effets d'éclairage et répondant à toutes les exigences de conception, adaptés aux routes standards avec plus de quatre voies dans les deux sens.

Un projet d'ingénierie d'éclairage achevé fin 2017 par une entreprise du Hunan sur l'autoroute Dongzhu de Changsha, comportant une route à six voies bidirectionnelles s'étendant sur 13 kilomètres, a adopté un système combiné de lampadaires photovoltaïques de 240 watts avec stockage d'énergie par supercondensateurs. Il fonctionne depuis trois ans et demi, notamment en résistant à un test de 50 jours consécutifs pluvieux, brumeux et peu lumineux en mars-avril 2021.

En février 2016, une entreprise dans la province de l'Anhui a mis en œuvre un projet d'éclairage utilisant des lampadaires solaires sur la route nationale G104. Des lampadaires solaires à système unique d'une puissance de 150 W et 300 W ont été adoptés pour une section à huit voies (quatre voies dans chaque sens), avec une longueur d'installation de 24 kilomètres. Le système fonctionne depuis plus de 5 ans. Il existe de nombreux projets similaires ; leurs effets d'éclairage ont été reconnus par les départements locaux de gestion des lampadaires, devenant des cas classiques d'éclairage par des lampadaires solaires haute puissance.

La fabrication de lampadaires solaires haute puissance de type "bonnet de docteur" n'est pas un problème, mais des problèmes tels que l'augmentation du poids et de la résistance au vent, des environnements d'application restreints, une augmentation des coûts et une baisse de l'efficacité économique peuvent survenir.

De nouveaux matériaux photovoltaïques apportent une innovation à la structure des lampadaires solaires, créant des avantages évidents pour les lampadaires solaires haute puissance à système unique intégrés au mât : ils permettent d'utiliser au maximum l'espace du mât pour générer plus d'électricité ; bien que la réduction de la surface totale de résistance au vent soit limitée, la forme de la surface de contact est modifiée, renforçant la résistance à la force du vent ; plus d'électricité crée des conditions pour concevoir et fabriquer des mâts intelligents avec du photovoltaïque, ouvrant davantage d'espace marché et permettant même le développement de lampadaires solaires de hauteur moyenne. D'après l'effet d'éclairage de l'autoroute à six voies en double direction sur la Cinquième Route Ouest à Zibo, il est clair que les lampadaires solaires intégrés au mât peuvent rivaliser pleinement avec les lampadaires alimentés par le réseau électrique.

Il est connu que près de 10 entreprises d'éclairage photovoltaïque étudient des lampadaires et des lampadaires de cour avec des structures intégrées de modules photovoltaïques et de mâts, adoptant des structures polygonales et utilisant des matériaux en silicium monocristallin, silicium polycristallin et silicium monocristallin en tuiles. On pense que dans un avenir proche, un grand nombre de lampadaires et de lampadaires de cour photovoltaïques intégrés à l'énergie solaire propre et renouvelable apparaîtront sur diverses routes standards et zones résidentielles urbaines, devenant un paysage magnifique.

En raison du nombre croissant de grandes villes en Chine, afin de répondre aux besoins de circulation entre les villes, il y a de plus en plus de routes standards. Comme les villes de premier niveau ont un volume de trafic automobile élevé et soutenu pendant les heures du soir et de la nuit, certaines autoroutes périphériques, autoroutes interurbaines et autoroutes ont commencé à installer des lampadaires. Par exemple, l'autoroute Guangshen est l'une des premières autoroutes en Chine à installer des lampadaires ; l'autoroute circulaire de Foshan ; l'autoroute Wenong allumée en 2020 ; le périphérique extérieur de la ville de Chifeng a installé plus de 5 000 lampadaires solaires en 2017. L'installation de lampadaires solaires sur les autoroutes et les routes rapides à proximité des villes s'aligne sur la tendance de réduction des émissions de carbone. L'installation de lampadaires solaires élimine le besoin de creuser des tranchées et de poser des câbles, supprime les inquiétudes concernant les pannes de courant et ne nécessite pas de transformateurs ; ses avantages complets se démarqueront dans l'éclairage des autoroutes et des routes rapides. Cela représente également une demande rigide pour les lampadaires solaires. Pour répondre à la demande d'application de lampadaires solaires sur des routes standards telles que les autoroutes et les routes rapides, les lampadaires solaires à système unique haute puissance et intégrés aux mâts IoT deviendront une direction de développement importante pour l'éclairage des lampadaires.

Il est entendu que l'Allemagne développe également des modules photovoltaïques et des mâts d'éclairage intégrés, ainsi que des lampadaires photovoltaïques à haute puissance avec système unique. L'image de gauche montre deux lampadaires photovoltaïques avec modules photovoltaïques et mâts intégrés qui se sont affrontés depuis 2020 ; tous deux ont une puissance de 60 watts. Celui de gauche présente un module en couche mince vert foncé d'une entreprise du Shandong, tandis que celui de droite possède un module en silicium cristallin noir d'une entreprise allemande. Ces deux lampadaires photovoltaïques ont la même hauteur ; ils semblent plus hauts à gauche et plus bas à droite en raison d'angles de prise de vue différents. Cette compétition a attiré l'attention élevée des experts du secteur, et tout le monde attend les résultats.

Les lampadaires photovoltaïques à haute puissance avec système unique et les lampadaires connectés au réseau électrique se complètent en termes de scénarios d'application, mais leurs effets de réduction des émissions de carbone sont exactement opposés : utiliser un lampadaire connecté au réseau augmente les émissions de carbone, tandis qu'installer un lampadaire photovoltaïque réduit les émissions de carbone d'une unité et augmente la réduction de carbone d'une unité. Pour faciliter la promotion et l'application normalisées de divers types de lampadaires photovoltaïques, le Comité de l'énergie nouvelle de la Société chinoise d'ingénierie de l'éclairage a lancé en septembre 2019 la formulation de normes de groupe telles que « Spécifications de conception pour les applications de lampadaires photovoltaïques » et « Spécifications de construction et de réception pour les projets d'ingénierie de lampadaires photovoltaïques ». Après près de deux ans d'efforts, le travail de formulation est entré dans la phase finale d'examen. Une fois ces deux normes de groupe publiées, elles non seulement normaliseront l'application des lampadaires photovoltaïques à haute puissance avec système unique, mais deviendront également une base importante pour les départements de planification et de conception du trafic routier dans l'application de lampadaires photovoltaïques sur les routes standard.

Il est recommandé d'installer davantage de lampadaires photovoltaïques intégrés de haute technologie sur les routes standard disposant de conditions d'éclairage appropriées dans diverses régions, afin de contribuer à la réduction des émissions de carbone, à la neutralité carbone, aux pics d'émissions de carbone, au commerce du carbone et au développement de l'économie circulaire dans le domaine de l'éclairage en Chine.

An Lanpo, Directeur exécutif adjoint du Comité d'éclairage de l'énergie nouvelle de la Société chinoise d'ingénierie de l'éclairage