รายละเอียดการออกแบบโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์มีอะไรบ้าง?

เหตุผลที่โคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ได้รับความนิยมอย่างมากก็คือ พลังงานที่ใช้ในการส่องสว่างมาจากพลังงานแสงอาทิตย์ ดังนั้นโคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์จึงมีคุณสมบัติที่ไม่ต้องเสียค่าไฟฟ้าเลย รายละเอียดการออกแบบของโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์? ต่อไปนี้เป็นบทนำเกี่ยวกับประเด็นนี้

รายละเอียดการออกแบบโคมไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์:

1) การออกแบบความเอียง

เพื่อให้โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ได้รับรังสีดวงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุดในแต่ละปี เราจำเป็นต้องเลือกมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์

การอภิปรายเกี่ยวกับความเอียงที่เหมาะสมที่สุดของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จะอิงตามภูมิภาคต่างๆ

2) การออกแบบทนลม

ในระบบไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์ การออกแบบให้ทนลมเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่สุดในโครงสร้าง การออกแบบให้ทนลมแบ่งออกเป็นสองส่วนหลักๆ คือ การออกแบบให้ทนลมของขายึดโมดูลแบตเตอรี่ และการออกแบบให้ทนลมของเสาไฟ

(1) การออกแบบความต้านทานลมของตัวยึดโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์

ตามข้อมูลพารามิเตอร์ทางเทคนิคของโมดูลแบตเตอรี่ผู้ผลิตแรงดันลมที่โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์สามารถทนได้คือ 2700 ปาสกาล หากเลือกค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานลมเป็น 27 เมตรต่อวินาที (เทียบเท่ากับพายุไต้ฝุ่นขนาด 10) ตามหลักอุทกพลศาสตร์แบบไม่หนืด แรงดันลมที่โมดูลแบตเตอรี่รับได้จะอยู่ที่ 365 ปาสกาลเท่านั้น ดังนั้น ตัวโมดูลจึงสามารถทนความเร็วลม 27 เมตรต่อวินาทีได้โดยไม่เกิดความเสียหาย ดังนั้น สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบคือการเชื่อมต่อระหว่างขายึดโมดูลแบตเตอรี่และเสาไฟ

ในการออกแบบระบบไฟถนนทั่วไป การเชื่อมต่อระหว่างขายึดโมดูลแบตเตอรี่และเสาไฟได้รับการออกแบบให้ยึดแน่นและเชื่อมต่อด้วยเสาแบบสลักเกลียว

(2) การออกแบบความต้านทานลมของเสาไฟถนน

พารามิเตอร์ของโคมไฟถนนมีดังนี้:

ความเอียงแผงแบตเตอรี่ A=15o ความสูงเสาไฟ=6ม.

ออกแบบและเลือกความกว้างของรอยเชื่อมที่โคมด้านล่าง δ = 3.75 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกด้านล่างของโคม = 132 มม.

พื้นผิวของรอยเชื่อมคือพื้นผิวที่เสียหายของเสาโคมไฟ ระยะห่างจากจุดคำนวณ P ของโมเมนต์ความต้านทาน W บนพื้นผิวที่เสียหายของเสาโคมไฟถึงแนวปฏิบัติการของแผงแบตเตอรี่ โหลดปฏิบัติการ F บนเสาโคมไฟคือ

PQ = [6000+（150+6）/tan16o] × Sin16o = 1545mm=1.845m ดังนั้น โมเมนต์การกระทำของแรงลมบนพื้นผิวที่ล้มเหลวของเสาโคมไฟ M=F × 1.845

ตามการออกแบบความเร็วลมสูงสุดที่อนุญาตคือ 27 เมตร/วินาที โหลดพื้นฐานของแผงไฟถนนพลังงานแสงอาทิตย์แบบสองหัว 30 วัตต์คือ 480 นิวตัน เมื่อพิจารณาปัจจัยความปลอดภัยที่ 1.3 แล้ว F = 1.3 × 480 = 624 นิวตัน

ดังนั้น M=F × 1.545 = 949 × 1.545 = 1466N.m

ตามการหาอนุพันธ์ทางคณิตศาสตร์ โมเมนต์ความต้านทานของพื้นผิวความล้มเหลวแบบวงแหวน W=π × （3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3）。

ในสูตรข้างต้น r คือเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของแหวน δ คือความกว้างของแหวน

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

=π × （3 × แปดร้อยสี่สิบสอง × 4+3 × แปดสิบสี่ × 42+43）= 88768mm3

=88.768 × 10－6 ม3

ความเครียดที่เกิดจากโมเมนต์การกระทำของแรงลมบนพื้นผิวที่ล้มเหลว = M/W

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

โดยที่ 215 Mpa คือความแข็งแรงการดัดของเหล็ก Q235

การเทฐานรากต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการก่อสร้างสำหรับไฟถนน ห้ามตัดมุมหรือตัดวัสดุใดๆ เพื่อสร้างฐานรากที่มีขนาดเล็กมาก มิฉะนั้นจุดศูนย์ถ่วงของไฟถนนจะไม่มั่นคง และอาจเกิดการเทและเกิดอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยได้ง่าย

หากออกแบบมุมเอียงของพลังงานแสงอาทิตย์มากเกินไป จะทำให้เกิดแรงต้านลมเพิ่มขึ้น ควรออกแบบมุมที่เหมาะสมโดยไม่กระทบต่อแรงต้านลมและอัตราการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์

ดังนั้น ตราบใดที่เส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของเสาโคมไฟและรอยเชื่อมตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ และการก่อสร้างฐานรากเหมาะสม ความเอียงของโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ก็เหมาะสม และความต้านทานลมของเสาโคมไฟก็ไม่ใช่ปัญหา