รายละเอียดการออกแบบของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์มีอะไรบ้าง?

เหตุผลที่โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับความนิยมอย่างมากก็คือ พลังงานที่ใช้ในการให้แสงสว่างมาจากพลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้นโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์จึงมีคุณสมบัติที่ไม่ต้องเสียค่าไฟฟ้า แล้วรายละเอียดการออกแบบของโคมไฟเหล่านี้เป็นอย่างไรโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ต่อไปนี้เป็นการแนะนำเกี่ยวกับแง่มุมนี้

รายละเอียดการออกแบบโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์:

1) การออกแบบความเอียง

เพื่อให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับรังสีจากแสงอาทิตย์มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในหนึ่งปี เราจำเป็นต้องเลือกมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแผงเซลล์แสงอาทิตย์

การอภิปรายเกี่ยวกับมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์นั้นขึ้นอยู่กับภูมิภาคต่างๆ

2) ดีไซน์ต้านทานลม

ในระบบไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ การออกแบบต้านทานลมเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่สุดในด้านโครงสร้าง การออกแบบต้านทานลมแบ่งออกเป็นสองส่วนหลักๆ คือ ส่วนแรกคือการออกแบบต้านทานลมของโครงยึดโมดูลแบตเตอรี่ และส่วนที่สองคือการออกแบบต้านทานลมของเสาไฟ

(1) การออกแบบต้านทานลมของโครงยึดแผงเซลล์แสงอาทิตย์

ตามข้อมูลพารามิเตอร์ทางเทคนิคของโมดูลแบตเตอรี่ผู้ผลิตแรงดันลมที่แผงเซลล์แสงอาทิตย์สามารถทนได้คือ 2700 Pa หากเลือกค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานลมเป็น 27 m/s (เทียบเท่ากับพายุไต้ฝุ่นขนาด 10) ตามหลักพลศาสตร์ของไหลแบบไม่มีความหนืด แรงดันลมที่แผงแบตเตอรี่รับจะมีเพียง 365 Pa เท่านั้น ดังนั้น แผงแบตเตอรี่จึงสามารถทนต่อความเร็วลม 27 m/s ได้โดยไม่เสียหาย ดังนั้น สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบคือการเชื่อมต่อระหว่างตัวยึดแผงแบตเตอรี่กับเสาไฟ

ในการออกแบบระบบไฟถนนทั่วไป การเชื่อมต่อระหว่างโครงยึดโมดูลแบตเตอรี่กับเสาไฟจะถูกออกแบบให้ยึดแน่นและเชื่อมต่อด้วยสลักเกลียว

(2) การออกแบบความต้านทานลมของเสาไฟถนน

พารามิเตอร์ของโคมไฟถนนมีดังต่อไปนี้:

มุมเอียงแผงแบตเตอรี่ A=15o ความสูงของเสาไฟ=6m

ออกแบบและเลือกความกว้างของรอยเชื่อมที่ด้านล่างของเสาไฟ δ = 3.75 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกด้านล่างของเสาไฟ = 132 มม.

พื้นผิวรอยเชื่อมคือพื้นผิวที่เสียหายของเสาไฟ ระยะห่างจากจุดคำนวณ P ของโมเมนต์ต้านทาน W บนพื้นผิวที่เสียหายของเสาไฟไปยังเส้นแรงกระทำ F ของแผงแบตเตอรี่บนเสาไฟคือ

PQ = [6000+（150+6）/tan16o] × Sin16o = 1545 มม. = 1.845 ม. ดังนั้น โมเมนต์การกระทำของแรงลมที่พื้นผิวที่เกิดความเสียหายของเสาไฟ M = F × 1.845

ตามความเร็วลมสูงสุดที่อนุญาตในการออกแบบที่ 27 ม./วินาที โหลดพื้นฐานของแผงไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบสองหัวขนาด 30 วัตต์คือ 480 นิวตัน เมื่อพิจารณาปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ 1.3 จะได้ F = 1.3 × 480 = 624 นิวตัน

ดังนั้น M = F × 1.545 = 949 × 1.545 = 1466 นิวตันเมตร

ตามการคำนวณทางคณิตศาสตร์ โมเมนต์ต้านทานของพื้นผิวการแตกหักแบบวงแหวน W=π × （3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3）。

ในสูตรข้างต้น r คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของวงแหวน และ δ คือความกว้างของวงแหวน

โมเมนต์ความต้านทานของพื้นผิวที่เสียหาย W=π × (3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3)

=π × （3 × 842 × 4+3 × 84 × 42+43）= 88768 มม.3

=88.768 × 10－6 m3

ความเค้นที่เกิดจากโมเมนต์การกระทำของแรงลมบนพื้นผิวการแตกหัก = M/W

= 1466/（88.768 × 10－6） =16.5 × 106pa =16.5 MPa<<215Mpa

โดยที่ 215 MPa คือค่าความแข็งแรงดัดของเหล็กกล้า Q235

การเทฐานรากต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการก่อสร้างสำหรับไฟส่องถนน ห้ามลดต้นทุนหรือลดขนาดฐานรากให้เล็กเกินไป เพราะจะทำให้จุดศูนย์ถ่วงของเสาไฟไม่มั่นคง และอาจล้มลง ก่อให้เกิดอุบัติเหตุได้

หากออกแบบมุมเอียงของโครงรองรับพลังงานแสงอาทิตย์มากเกินไป จะทำให้ต้านทานลมมากขึ้น ควรออกแบบมุมที่เหมาะสมโดยไม่กระทบต่อความต้านทานลมและอัตราการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์

ดังนั้น ตราบใดที่เส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของเสาไฟและรอยเชื่อมเป็นไปตามข้อกำหนดในการออกแบบ และการก่อสร้างฐานรากเหมาะสม รวมถึงการเอียงของแผงโซลาร์เซลล์อยู่ในระดับที่เหมาะสม ความต้านทานลมของเสาไฟก็จะไม่เป็นปัญหา