Интеграция компонентов и опор является направлением развития солнечных уличных фонарей.

Структурные инновации в интеграции компонентов и опор, а также resulting односистемный высокопроизводительный солнечный уличный фонарь являются прорывными научными достижениями, достигнутыми отраслью освещения на основе новых источников энергии в последние годы. Это важное направление развития для солнечных уличных фонарей, имеющее значение для технологического прогресса систем солнечных уличных фонарей и для достижения сокращения выбросов углерода в области уличного освещения.

В условиях глобального тренда на сокращение выбросов углерода появились односистемные высокопроизводительные солнечные уличные фонари со структурой интегрированной опоры. К концу августа 2021 года установка 141 солнечного уличного фонаря с интегрированными компонентами тонкопленочной технологии и опорой на главной дороге эстакады Западной пятой улицы в городе Цзыбо (двустороннее движение по шести полосам) и вспомогательных дорогах работала уже полный год. Эти интегрированные солнечные уличные фонари с тонкопленочными элементами заменили оригинальные источники света CSM мощностью 310 Вт, используя светодиодные источники света высокой световой отдачи мощностью 150 Вт; высота опоры составляет 13 метров. Для вспомогательных дорог и съездов мощность составляет 120 Вт, а высота опоры — 12 метров. Расстояние между опорами во всех случаях составляет 37 метров. Средняя освещённость на поверхности дороги достигает 32 лк, цветовая температура — 4000K. Они используют накопление энергии в литиевых батареях и систему управления IoT, спроектированную на основе местных условий солнечного освещения для 5 дождливых/туманных дней. Эти параметры радуют и представляют собой новейшие результаты технологического прогресса в области солнечных уличных фонарей.

Прошедшие испытание суровым холодом и жарой, ветром и дождем, эти солнечные уличные фонари с тонкопленочными элементами оправдали ожидания, остались на своих постах, осветили эстакаду сверху и снизу, и их хорошие показатели освещения были признаны специалистами по уличному освещению и получили похвалу от местных управлений уличного освещения. Заслуживают похвалы, заслуживают поздравлений!

Этот результат, имеющий национальное и даже международное демонстрационное значение, был достигнут благодаря усилиям предприятий, профессиональных организаций и мощной поддержке местных органов власти. Это веха в развитии отрасли уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями, знаменующая новый этап, когда такие фонари переходят к интеграции с опорами, работе на высокой мощности в рамках единой системы и применению на стандартных дорогах, становясь новой силой в области энергосбережения и снижения выбросов в сфере освещения. Особенно прорывные результаты по высокой мощности в единой системе, достигнутые благодаря новой конструкции, объединяющей тонкопленочные модули с опорами, привлекли пристальное внимание отрасли. Специалисты по фотоэлектрическим уличным фонарям из многих провинций и городов, таких как Гуандун, прилетели в Цзыбо (провинция Шаньдун), чтобы увидеть красоту уличных фонарей с тонкопленочными фотоэлектрическими панелями.

Разработанная в 2019 году компанией из провинции Шаньдун, эта уличная лампа с тонкопленочными фотоэлектрическими панелями концентрирует последние достижения в области новых материалов, новых технологий и новых дизайнов в сфере фотоэлектрического освещения, обладая тремя яркими особенностями:

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

Ночной вид применения тонкопленочного компонента и опоры уличного фонаря с фотоэлектрическими панелями компании из провинции Шаньдун на Западной пятой дороге в Цзыбо. Фото Сун Хункай

Интегрированная конструктивная схема компонентов и опор, использующая источники света LED высокой мощности единой системы мощностью 150 Вт, 120 Вт; в-третьих, в Высокотехнологичном районе Цзыбо

При энтузиастической поддержке руководства установлено на главной и вспомогательной дорогах шестиполосного эстакадного моста с двусторонним движением по Западной улице №5 в городе Цзыбо, что демонстрирует уверенность в новых энергетических высокотехнологичных светодиодных уличных фонарях с фотоэлектрическими элементами.

Дневной вид фотоэлектрического уличного фонаря с интегрированными тонкопленочными модулями и столбом от компании из провинции Шаньдун, примененного на Западной улице №5 в Цзыбо. Фото Ан Ланпо, июль 2021 года.

Одиночная система относится к системе фотоэлектрическо-электрооптического преобразования и управления, в отличие от комбинированной системы; «высокая мощность» обычно относится к светодиодам высокой световой отдачи для фотоэлектрических уличных фонарей мощностью от 100 до 200 Вт. Сочетание одиночных систем и источников света высокой мощности является технологическим достижением, возникшим благодаря прогрессу в новых фотоэлектрических материалах и конструкциях, представляя собой высококлассные продукты для фотоэлектрических уличных фонарей; структурные преимущества, возникающие в результате интеграции фотоэлектрических модулей и столбов, определяют их важную рыночную ценность и перспективы применения. Этот тип фотоэлектрического уличного фонаря, который объединяет новейшие технологии фотоэлектрического преобразования, управления с использованием Интернета вещей, накопления энергии, источников света и распределения света, а также применяет интеграцию модуля и столба на стандартных дорогах с четырьмя, шестью или даже восемью полосами в обоих направлениях, можно назвать вторым поколением фотоэлектрических уличных фонарей.

В настоящее время большинство фотоэлектрических уличных фонарей относятся к диапазону малой и средней мощности от 10 до 100 Вт, широко используемых в сельских районах, горных регионах, пастбищных зонах, лесных массивах и на островах, составляя основную силу рынка, но сталкиваясь с поэтапной задачей повышения качества, модернизации и замены. Согласно опросам, фотоэлектрические уличные фонари со структурой «шапочка доктора» обычно имеют максимальную мощность 120 Вт и в основном применяются на стандартных дорогах с четырьмя полосами в обоих направлениях. Некоторые предприятия разработали фотоэлектрические уличные фонари типа «шапочка доктора» высокой мощности мощностью 240 Вт и 250 Вт, доступные как в версиях с высокой мощностью одиночной системы, так и с высокой мощностью комбинированной системы, с определенным масштабом применения, обеспечивающие отличные эффекты освещения и соответствующие всем проектным требованиям, подходящие для стандартных дорог с более чем четырьмя полосами в обоих направлениях.

Проект инженерии освещения, завершенный компанией из Хунани в конце 2017 года на скоростной дороге Чанша Дунчжу, Featuring шестиполосная дорога с двусторонним движением протяженностью 13 километров, принял комбинированную систему фотоэлектрических уличных фонарей мощностью 240 Вт с накопителем энергии в виде суперконденсаторов. Он работает уже три с половиной года, особенно выдержав испытание 50 последовательных дождливых, туманных и малоосвещенных дней в марте-апреле 2021 года.

В феврале 2016 года компания в провинции Аньхой реализовала проект освещения на национальной трассе G104 с использованием уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями. Были применены уличные фонари с фотоэлектрическими панелями с мощностью системы 150 Вт и 300 Вт для участка дороги с двумя направлениями движения по четыре полосы (всего восемь полос), протяжённость установки составила 24 километра. Система работает уже более 5 лет. Существует множество подобных проектов; их освещение было признано местными управлениями уличного освещения, став классическими примерами использования мощных уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями.

Производство мощных уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями типа "шапочка доктора" не является проблемой, но могут возникнуть проблемы, такие как увеличение веса и аэродинамического сопротивления, ограничение условий применения, рост затрат и снижение экономической эффективности.

Новые фотоэлектрические материалы приносят инновации в конструкцию уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями, создавая явные преимущества для мощных уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями единой системы, интегрированных с опорой: они позволяют максимально использовать пространство опоры для генерации большего количества электроэнергии; хотя общее снижение площади аэродинамического сопротивления невелико, изменяется форма контактной поверхности, что усиливает устойчивость к ветровому давлению; большее количество электроэнергии создает условия для проектирования и изготовления умных опор с фотоэлектрическими элементами, открывая новые рыночные возможности, включая даже разработку уличных фонарей средней высоты. По результатам освещения шестиполосного эстакадного перехода на Западной пятой дороге в городе Цзыбо видно, что интегрированные уличные фонари с фотоэлектрическими панелями и опорой полностью сопоставимы с уличными фонарями, питаемыми от городской сети.

По имеющейся информации, почти 10 предприятий, занимающихся фотоэлектрическим освещением, ведут исследования уличных фонарей и садовых светильников со структурой, объединяющей фотоэлектрические модули и опоры, используя многоугольные конструкции и материалы из монокристаллического кремния, поликристаллического кремния и монокристаллического кремния с черепичным покрытием. Ожидается, что в ближайшем будущем большое количество чистых, возобновляемых источников энергии, таких как интегрированные уличные фонари и садовые светильники с фотоэлектрическими панелями, появятся на различных стандартных дорогах и в городских жилых районах, став красивым элементом ландшафта.

Из-за роста числа крупных городов в Китае, чтобы удовлетворить потребности в движении между городами, становится все больше стандартных дорог. Поскольку в городах первого уровня вечером и ночью наблюдается высокий и устойчивый объем автомобильного трафика, некоторые кольцевые скоростные дороги, межгородские скоростные дороги и автомагистрали начали устанавливать уличные фонари. Например, шоссе Гуаншэнь — одна из первых автомагистралей в Китае, где были установлены уличные фонари; кольцо Фoshань; шоссе Вэньнун, включенное в эксплуатацию в 2020 году; внешнее кольцо города Чифэн, где в 2017 году было установлено более 5000 уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями. Установка уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями на автомагистралях и скоростных дорогах рядом с городами соответствует тенденции сокращения выбросов углерода. Установка уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями исключает необходимость рытья траншей и прокладки кабелей, устраняет опасения по поводу отключений электроэнергии и не требует трансформаторов; его комплексные преимущества будут выделяться в освещении автомагистралей и скоростных дорог. Это также жесткая потребность для уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями. Для удовлетворения спроса на применение уличных фонарей с фотоэлектрическими панелями на стандартных дорогах, таких как автомагистрали и скоростные дороги, уличные фонари с фотоэлектрическими панелями единой системы высокой мощности и интегрированные с опорами IoT станут важным направлением развития освещения уличных фонарей.

Известно, что Германия также разрабатывает интегрированные фотоэлектрические модули и опоры для уличных фонарей, а также высокопроизводительные уличные фонари с фотоэлектрическими модулями в единой системе. На левом изображении показаны два уличных фонаря с интегрированными фотоэлектрическими модулями и опорами, которые соревнуются с 2020 года; оба имеют мощность 60 Вт. Фонарь слева оснащен темно-зеленым тонкопленочным модулем от компании из провинции Шаньдун, а фонарь справа — черным кристаллическим кремниевым модулем от немецкой компании. Эти два уличных фонаря имеют одинаковую высоту; они кажутся выше слева и ниже справа из-за разного угла съемки. Это соревнование привлекло высокое внимание экспертов отрасли, и все ждут результатов.

Уличные фонари с фотоэлектрическими модулями высокой мощности в единой системе и уличные фонари, подключенные к городской сети, дополняют друг друга в плане применения, но их эффект по сокращению выбросов углерода противоположен: использование одного уличного фонаря, подключенного к сети, увеличивает выбросы углерода, тогда как установка одного фотоэлектрического уличного фонаря уменьшает выбросы углерода на одну единицу и увеличивает сокращение выбросов углерода на одну единицу. Для содействия стандартизированному продвижению и применению различных типов фотоэлектрических уличных фонарей Комитет новой энергии Китайского общества инженерии освещения в сентябре 2019 года инициировал разработку групповых стандартов, таких как «Нормативы проектирования применений фотоэлектрических уличных фонарей» и «Нормативы строительства и приемки проектов инженерии фотоэлектрических уличных фонарей». После почти двух лет усилий работа по разработке вошла в финальную стадию рассмотрения. После публикации этих двух групповых стандартов они не только стандартизируют применение фотоэлектрических уличных фонарей высокой мощности в единой системе, но и станут важным основанием для отделов планирования и проектирования дорожного движения при применении фотоэлектрических уличных фонарей на стандартных дорогах.

Рекомендуется установить больше высокотехнологичных интегрированных фотоэлектрических уличных фонарей на стандартных дорогах с подходящими световыми условиями в различных регионах, чтобы внести вклад в сокращение выбросов углерода, углеродную нейтральность, пиковые выбросы углерода, торговлю углеродом и развитие циркулярной экономики в области освещения Китая.

Ань Ланьпо, исполнительный заместитель директора Комитета энергоэффективного освещения Китайского общества инженерии освещения