A integração de componentes e postes de luz é a direção de desenvolvimento das luminárias públicas solares.
A inovação estrutural na integração de componentes e postes de luz, e a consequente luminária pública solar de alta potência de sistema único, são conquistas de pesquisa inovadoras realizadas pela indústria de iluminação de energia nova nos últimos anos. Esta é uma direção de desenvolvimento importante para as luminárias públicas solares, o que é significativo para o progresso tecnológico do sistema das luminárias públicas solares e para alcançar a redução de emissões de carbono no setor de iluminação pública.
Sob a tendência global de redução de emissões de carbono, emergiram luminárias públicas solares de alta potência de sistema único com estruturas integradas de postes de luz. Até o final de agosto de 2021, a instalação de 141 luminárias públicas solares integradas de componente de filme fino e poste de luz na via principal da ponte elevada da Quinta Rua Oeste na cidade de Zibo (seis faixas bidirecionais) e vias auxiliares estava em operação há um ano completo. Essas luminárias públicas solares integradas de filme fino substituíram as fontes de luz originais CSM de 310 watts, adotando fontes de luz LED de alta eficácia luminosa com potência de 150 watts; a altura do poste de luz é de 13 metros. Para vias auxiliares e rampas, a potência é de 120 watts e a altura do poste de luz é de 12 metros. A distância entre os postes é de 37 metros em todos os casos. A iluminância média na superfície da estrada atinge 32 lx, com temperatura de cor de 4000K. Elas utilizam armazenamento de energia em baterias de lítio e um sistema de controle IoT, projetado com base nas condições de sol locais para 5 dias chuvosos/nebulosos. Esses parâmetros são gratificantes e representam os mais recentes resultados de progresso tecnológico em luminárias públicas solares.
Tendo passado pelo batismo do frio e calor extremos, vento e chuva, este lote de luminárias públicas solares de filme fino cumpriu as expectativas, permaneceu no posto, iluminou a ponte elevada acima e abaixo, e seus bons efeitos de iluminação foram reconhecidos por profissionais de iluminação pública e receberam elogios dos departamentos de gestão de iluminação pública locais. Digno de aplausos, digno de parabéns!
Esta conquista, que tem significado demonstrativo nacional e até internacional, foi possível graças aos esforços das empresas, organizações profissionais e forte apoio dos governos locais. É um marco no desenvolvimento da indústria de luminárias públicas fotovoltaicas, marcando uma nova fase em que as luminárias públicas fotovoltaicas entram na fase de integração com os postes, operação de alta potência em sistema único e aplicação em estradas padrão, tornando-se uma nova força para poupança de energia e redução de emissões no campo da iluminação. Especialmente, o resultado inovador de alta potência em sistema único trazido pela nova estrutura que integra módulos de filme fino com postes atraiu grande atenção da indústria. Profissionais de luminárias públicas fotovoltaicas de muitas províncias e cidades, como Guangdong, voaram para Zibo, Shandong, para testemunhar o charme das luminárias públicas fotovoltaicas de filme fino.
Desenvolvida em 2019 por uma empresa de Shandong, esta luminária pública fotovoltaica de filme fino concentra as últimas conquistas em novos materiais, novas tecnologias e novos designs no campo da iluminação fotovoltaica, apresentando três características distintas:
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 noturna da aplicação da luminária pública fotovoltaica integrada de componente de filme fino e poste da empresa de Shandong na Quinta Avenida Oeste de Zibo. Foto de Sun Hongkai
Projeto estrutural integrado de componentes e postes, adotando fontes de luz LED de alta potência de sistema único de 150 watts, 120 watts; terceiro, na Zona de Alta Tecnologia de Zibo
Com o apoio entusiástico da liderança, instalado nas vias principal e secundária da ponte elevada de seis faixas em ambas as direções na Rua Oeste 5 de Zibo, demonstrando forte confiança em luminárias públicas fotovoltaicas de nova energia e alta tecnologia.
Vista diurna de uma luminária pública fotovoltaica que integra módulos de filme fino e poste de uma empresa de Shandong aplicada na Rua Oeste 5 de Zibo. Foto de An Lanpo, julho de 2021.
Um sistema único refere-se a um sistema de conversão fotoelétrica-eletroóptica e de controle, em oposição a um sistema combinado; 'alta potência' refere-se geralmente a fontes de luz LED de alta eficácia luminosa para luminárias públicas fotovoltaicas, variando de acima de 100 até 200 watts. A combinação de sistemas únicos e fontes de luz de alta potência é uma conquista tecnológica resultante dos avanços em novos materiais fotovoltaicos e estruturas, representando produtos de ponta para luminárias públicas fotovoltaicas; as vantagens estruturais geradas pela integração de módulos fotovoltaicos e postes determinam seu importante valor de mercado e perspectivas de aplicação. Este tipo de luminária pública fotovoltaica, que integra as mais recentes tecnologias em conversão fotoelétrica, controle com IoT, armazenamento de energia, fontes de luz e distribuição de luz, e aplica a integração módulo-poste em estradas padrão de quatro, seis ou mesmo oito faixas em ambas as direções, pode ser chamada de segunda geração de luminárias públicas fotovoltaicas.
Atualmente, a maioria das luminárias públicas fotovoltaicas pertence às faixas de potência média-baixa de 10 a 100 watts, utilizadas extensivamente em áreas rurais, regiões montanhosas, zonas pastoris, áreas florestais e ilhas, formando a força principal do mercado, mas enfrentando a tarefa faseada de melhoria de qualidade, atualização e substituição. De acordo com pesquisas, as luminárias públicas fotovoltaicas com estrutura de "chapéu de doutor" geralmente têm potência máxima de 120 watts e são aplicadas principalmente em estradas padrão de quatro faixas em ambas as direções. Algumas empresas desenvolveram luminárias públicas fotovoltaicas de tipo "chapéu de doutor" de alta potência de 240 watts e 250 watts, disponíveis tanto em versões de alta potência de sistema único quanto de sistema combinado, com certa escala de aplicação, oferecendo excelentes efeitos de iluminação e atendendo a todos os requisitos de projeto, adequadas para estradas padrão com mais de quatro faixas em ambas as direções.
Um projeto de engenharia de iluminação concluído no final de 2017 por uma empresa de Hunan na rodovia Dongzhu de Changsha, apresentando uma estrada de seis faixas bidirecionais com 13 quilômetros de extensão, adotou um sistema combinado de luminárias públicas fotovoltaicas de 240 watts com armazenamento de energia em supercapacitores. Tem operado por três anos e meio até agora, especialmente suportando um teste de 50 dias consecutivos chuvosos, nebulosos e com pouca luz em março-abril de 2021.
Em fevereiro de 2016, uma empresa em Anhui implementou um projeto de iluminação com luminárias públicas fotovoltaicas na Rodovia Nacional G104. Foram adotadas luminárias públicas fotovoltaicas de sistema único com potências de 150 watts e 300 watts para um trecho de oito faixas em duplo sentido, com um comprimento de instalação de 24 quilômetros. O sistema está em operação há mais de 5 anos. Há muitos projetos semelhantes; seus efeitos de iluminação foram reconhecidos pelos departamentos locais de gestão de luminárias públicas, tornando-se casos clássicos de iluminação com luminárias públicas fotovoltaicas de alta potência.
A fabricação de luminárias públicas fotovoltaicas de alta potência do tipo "chapéu de doutor" não é um problema, mas podem surgir questões como o aumento do peso e da resistência ao vento, ambientes de aplicação restritos, aumento de custos e diminuição da eficiência econômica.
Novos materiais fotovoltaicos trazem inovação à estrutura das luminárias públicas fotovoltaicas, gerando vantagens claras para as luminárias públicas fotovoltaicas de alta potência de sistema único integradas ao poste: podem aproveitar ao máximo o espaço do poste para gerar mais eletricidade; embora a redução da área total de resistência ao vento seja limitada, muda-se a forma da superfície de contato, reforçando a resistência à força do vento; mais eletricidade cria condições para projetar e fabricar postes inteligentes com fotovoltaica, abrindo mais espaço de mercado e até permitindo o desenvolvimento de luminárias públicas fotovoltaicas de altura média. De acordo com o efeito de iluminação da ponte elevada de seis faixas em duplo sentido na Quinta Rua Oeste em Zibo, as luminárias públicas fotovoltaicas integradas ao poste podem competir plenamente com as luminárias públicas alimentadas pela rede elétrica.
Sabe-se que quase 10 empresas de iluminação fotovoltaica estão pesquisando luminárias públicas e luminárias de pátio com estruturas integradas de módulos fotovoltaicos e postes, adotando estruturas poligonais e utilizando materiais de silício monocristalino, silício policristalino e silício monocristalino em telhas. Acredita-se que em um futuro próximo, um grande número de luminárias públicas e luminárias de pátio fotovoltaicas integradas de energia solar limpa e renovável aparecerão em várias estradas padrão e áreas residenciais urbanas, tornando-se uma paisagem bonita.
Devido ao crescente número de grandes cidades na China, para atender às demandas de tráfego entre cidades, há cada vez mais estradas padrão. Como as cidades de primeira linha têm um alto volume de tráfego de carros sustentado durante as horas da noite e da tarde, algumas rodovias circulares, rodovias interurbanas e autoestradas começaram a instalar luminárias públicas. Por exemplo, a Autoestrada Guangshen é uma das primeiras autoestradas na China a instalar luminárias públicas; a Rodovia Circular de Foshan; a Autoestrada Wenong iluminada em 2020; o Anel Externo da Cidade de Chifeng instalou mais de 5.000 luminárias públicas fotovoltaicas em 2017. Instalar luminárias públicas fotovoltaicas em autoestradas e rodovias próximas às cidades está alinhado com a tendência de redução de emissões de carbono. Instalar luminárias públicas fotovoltaicas elimina a necessidade de escavação de valas e colocação de cabos, remove preocupações sobre interrupções de energia e não requer transformadores; suas vantagens abrangentes se destacarão na iluminação de autoestradas e rodovias. Isso também é uma demanda rígida para as luminárias públicas fotovoltaicas. Para atender à demanda de aplicar luminárias públicas fotovoltaicas em estradas padrão como autoestradas e rodovias, as luminárias públicas fotovoltaicas de sistema único de alta potência e integradas com postes de IoT tornar-se-ão uma importante direção de desenvolvimento para a iluminação de luminárias públicas.
Sabe-se que a Alemanha também está desenvolvendo luminárias públicas e módulos fotovoltaicos integrados, bem como luminárias fotovoltaicas de alta potência com sistema único. A imagem à esquerda mostra duas luminárias fotovoltaicas com módulos fotovoltaicos e postes de luz integrados que competem desde 2020; ambas são de 60 watts. A da esquerda possui um módulo de filme fino verde-escuro de uma empresa de Shandong, enquanto a da direita tem um módulo de silício cristalino preto de uma empresa alemã. Essas duas luminárias fotovoltaicas têm a mesma altura; parecem mais altas à esquerda e mais baixas à direita devido a diferentes ângulos de câmera. Essa competição atraiu alta atenção de especialistas do setor, e todos aguardam os resultados.
As luminárias fotovoltaicas de alta potência com sistema único e as luminárias públicas conectadas à rede se complementam em termos de cenários de aplicação, mas seus efeitos de redução de emissões de carbono são exatamente opostos: usar uma luminária pública conectada à rede aumenta as emissões de carbono, enquanto instalar uma luminária fotovoltaica reduz as emissões de carbono em uma unidade e aumenta a redução de carbono em uma unidade. Para facilitar a promoção e aplicação padronizada de vários tipos de luminárias fotovoltaicas, o Comitê de Energia Nova da Sociedade Chinesa de Engenharia de Iluminação lançou em setembro de 2019 a formulação de normas de grupo como "Especificações de Projeto para Aplicações de Luminárias Fotovoltaicas" e "Especificações de Construção e Aceitação para Projetos de Engenharia de Luminárias Fotovoltaicas". Após quase dois anos de esforço, o trabalho de formulação entrou na fase final de revisão. Uma vez que essas duas normas de grupo sejam publicadas, não apenas padronizarão a aplicação de luminárias fotovoltaicas de alta potência com sistema único, mas também se tornarão uma base importante para os departamentos de planejamento e projeto de tráfego rodoviário na aplicação de luminárias fotovoltaicas em estradas padrão.
Recomenda-se que sejam instaladas mais luminárias fotovoltaicas integradas de alta tecnologia em estradas padrão com condições de iluminação adequadas em várias regiões, contribuindo para a redução de emissões de carbono, neutralidade de carbono, pico de emissões de carbono, comércio de carbono e desenvolvimento da economia circular no campo da iluminação da China.
An Lanpo, Diretor Executivo Adjunto do Comitê de Iluminação de Energia Nova da Sociedade Chinesa de Engenharia de Iluminação