Соларни решения за градска среда

Поради увеличаване на търсенето на енергия в световен мащаб много градове търсят начини да посрещнат това предизвикателство чрез използване на чиста, безопасна и надеждна енергия от възобновяеми източници, вкл. соларни, като се предоставят устойчиви обществени услуги. Осъществяването на различни соларни проекти в изграждането на градска инфраструктура показва, че те са практични и изгодни.

Монтирането на фотоволтаични панели на покривите на сградите е едно от най-разпространените приложения на соларните инсталации в градската среда. Има обаче и много други приложения, които те могат да намерят. Това включва използването им за регулиране на движението по пътищата чрез соларни светофари, соларни пътни знаци, предупредителна светлинна сигнализация, соларно осветление на улици, паркове, градини и фонтани, изграждане на соларни покриви за паркинги и обществени гаражи, соларни зарядни станции за електрически автомобили и други

Соларни светофари, соларни пътни знаци и предупредителна светлинна сигнализация
При повечето соларни светофари се използват светодиоди (LED) с висока яркост, тъй като те са по-надеждни и имат повече преимущества в сравнение с другите осветителни устройства. Те се характеризират с по-висока енергийна ефективност, по-дълъг експлоатационен цикъл и по-бързо включване и изключване. Соларните светофари са окомплектовани с акумулаторна батерия, табло за управление, контролер, следящ зареждането и разреждането на батерията, и таймер, показващ оставащото време до пълното й разреждане. Налични са и преносими варианти за временна организация и контролиране на движението при извършване на ремонти или по време на продължително прекъсване на електрозахранването, когато основните съоръжения не функционират. Соларните светофари са енергонезависими устройства, тъй като не изискват външни захранващи източници. Те са лесни за монтаж, настройка и поддръжка и се характеризират с олекотена конструкция и специализиран алгоритъм за управление на яркостта на светодиодите.

Освен за соларни светофари, фотоволтаичните панели се използват за захранване на светодиодни пътни знаци, предупредителна светлинна сигнализация и осветление на пешеходни пътеки. Светодиодните пътни знаци със соларно захранване позволяват лесно и бързо поставяне на желаното място, имат енергонезависимо захранване, необходимата яркост, за да бъдат забелязани от безопасно разстояние, и притежават дълъг експлоатационен цикъл. Намират приложение както при временна организация на движението, така и на места с труден достъп до източник на електрическо захранване. Притежават вграден контролер за автоматично включване и изключване в зависимост от околната осветеност. Могат да бъдат фиксирани на стълб или на количка при честа промяна на местоположението им. Соларната предупредителна светлинна сигнализация предоставя ефективен начин за предупреждение на участниците в движението по пътищата без да има необходимост от извършване на изкопни работи, изтегляне и свързване на електрически кабели. Тя може да бъде инсталирана над пешеходни пътеки, в близост до училища, за обозначаване на опасности на пътя и др., като предоставя сигурност и безопасност за водачите на моторни превозни средства, пешеходците и велосипедистите. Соларното осветление за пешеходни пътеки на практика може да бъде част от соларното улично осветление.

Соларно улично осветление
Основните съставни части на една лампа за соларно улично осветление са фотоволтаичен панел със стойка, LED или луминисцентен светлинен източник, зареждаема акумулаторна батерия, контролер и стълб. Фотоволтаичният панел преобразува соларната енергия в електричество. Има два основни вида фотоволтаични панели – монокристални и поликристални, като монокристалните са с по-висок коефициент на преобразуване на енергията. Обикновено в съвременните лампи за соларно улично осветление се използват светодиоди като светлинни източници. Светодиодите осигуряват по-голяма осветеност при по-малка консумация на енергия. Липсата на време за подгряване дава възможност да се използват и детектори за движение, чрез които се увеличава ефективността. Акумулаторната батерия се зарежда от фотоволтаичния панел през деня, съхранява електрическата енергия и захранва лампата през нощта. Експлоатационният цикъл на акумулаторната батерия и нейният капацитет са от голямо значение за продължителността на светене. От своя страна, контролерът управлява включването и изключването на зареждането на батерията, както и включването и изключването на самата лампа в зависимост от околната осветеност. Не на последно място са необходими и здрави стълбове, на които да се монтират фотоволтаичните панели, лампите и понякога акумулаторните батерии. Стълбовете трябва да са с висока ветроустойчивост. Най-новите системи за соларно улично осветление използват безжични технологии и fuzzy логика за управление на акумулаторните батерии като соларните лампи могат да работят в мрежа и всяка лампа има възможност за самостоятелно включване и изключване. Соларната улична лампа може да има собствен фотоволтаичен панел, който е независим от другите соларни лампи. Като алтернатива, няколко монтирани отделно фотоволтаични панела могат да формират един централен захранващ източник и да захранват няколко соларни улични лампи. Соларните лампи за улично осветление имат много предимства. Те се инсталират лесно и икономично, настройват се бързо и са енергонезависими. Характеризират се с дълъг експлоатационен цикъл. Няма нужда от копаене на канали, окабеляване и плащане на ежемесечни сметки за електрическа енергия. Друго предимство на соларните улични лампи е, че те изискват по-малко поддръжка в сравнение с конвенционалните лампи като рискът от електрически удар е минимизиран.

Соларно осветление за паркове и градини и соларно захранване за фонтани
Съществуват няколко вида осветление за паркове и градини. Първият вид осветление е с относително ниска степен на осветяване и е предназначено за маркиране на дадено място, а не за осветяване на обект, пътека или алея. Тези соларни лампи се характеризират с по-продължително време на светене и работят с ефективни мултикристални соларни клетки, които осъществяват зареждане и през облачни дни или когато са разположени частично на сянка. Голяма част от тях използват светодиоди с кехлибарена светлина и осигуряват по-мека светлина от стандартните светодиоди с бяла светлина. Някои от тези соларни лампи светят по-начин, който наподобява светлина от свещ. Друг вид осветление е предназначено за пътеки и алеи. Тези соларни лампи често се използват и за насочване на придвижването по стълбища като светлината е фокусирана надолу. Някои от тях могат да са с локални превключватели за включване и изключване, което може да осигури тяхната по-продължителна работа. Предлагат се и опции с избор на максимална - минимална мощност, цветни лещи или таймери. Начините за монтаж включват използването на забити в земята колчета, фланцови стойки и куки за закачване. Друг вид соларно осветление за паркове и градини се осигурява чрез функционални и спот лампи. Това са най-ярките соларни лампи, които са предназначени да насочват светлинен лъч към растения, скулптури и входове/изходи. Повечето соларни лампи от този вид могат да бъдат монтирани по различни начини и могат да бъдат регулирани да светят във всяка една посока. Често фотоволтаичният панел може да бъде инсталиран отделно от лампата.

Соларните лампи със светодиоди имат още едно предимство пред конвенционалните лампи, което ги прави особено подходящи за използване на открито. С намаление на температурата светодиодите генерират даже по-ярка светлина. Затова те превъзхождат нисковолтовите и луминисцентните лампи, които са с по-малка ефективност при много студено време.

Соларните водни фонтани представляват красиво допълнение към парковете и градините. Те се изработват от разнообразни материали, декорират се с различни орнаменти и са функционални, безопасни и стилни. Обикновено соларният фонтан е оборудван с дълъг кабел, който може да е изложен на слънцето, докато фонтанът работи на сянка. Соларната електрическа енергия се използва за осветление на фонтана и за захранване на водната помпа.

Соларни покриви за осветление на паркинги
Соларното осветление на паркинги има много преимущества. За разлика от традиционните лампи, соларните лампи се инсталират лесно и икономично. Не е необходимо да се извършват изкопни работи за полагане на електрически кабели и разполагане на лампите в една линия. Проектантите имат свобода да поставят соларните осветителни тела там, където пожелаят и където ще се осигури най-добро осветяване, за да се обезпечат удобството и безопасността на хората, когато паркират през нощта. Освен това, поддръжката на соларните лампи не е сложна. Светодиодите са икономични и могат да работят в продължение на много години без да бъдат сменяни. Фотоволтаичните панели се поставят върху покривите на паркингите, абсорбират слънчевата светлина и я преобразуват в електрическа енергия. Панелите са свързани към акумулаторни батерии, които осигуряват работата на соларните лампи през нощта. В случай, че една от соларните лампи се повреди, останалите ще продължат да работят.

Соларни зарядни станции за електрически автомобили
Соларните зарядни станции за електрически автомобили играят важна роля за развитието на чиста транспортна инфраструктура. Те се изграждат, за да генерират соларна енергия от фотоволтаични панели, които са съставна част от покрива на съоръженията.Тези зарядни станции не отделят замърсители на околната среда и предлагат чиста алтернатива на петролните горива като реализират и значителни икономии на енергия.

Американската компания SolarCity и Rabobank започват през 2009г. построяването на коридор от соларни зарядни станции за бързо зареждане по протежение на автомагистралата между Сан Франциско и Лос Анджелис. Всички видове електрически автомобили ще могат да изминават това разстояние, използвайки соларна енергия и осъществявайки бързо зареждане. SolarCity е собственик и оператор на коридора, строящ се със съдействието и на производителя на електрически автомобили Tesla Motors, и ще осигури зареждане за три пъти по-кратко време в сравнение със съществуващите до момента соларни зарядни станции. Този коридор от соларни зарядни станции е важен компонент за един начин на живот без въглеродни емисии. Сан Франциско и Лос Анджелис, също така, поддържат локална инфраструктура за електрически автомобили и техните собственици имат възможност да осъществяват пътувания, използвайки екологична соларна енергия. SolarCity е инсталирала над 100 домашни соларни зарядни стации за собственици на Tesla електрически автомобили. Като се предоставя възможност за водачите на електрически автомобили да ги зареждат на многобройни места, се увеличава значително удобството и практичността при използването им.

През 2013 г. холандската компания Fastned стартира проект за изграждане на 200 зарядни станции със соларни навеси за бързо зареждане на електрически автомобили, разположени на всеки 50km по автомагистралите в Холандия и обслужващи 16 милиона жители. Всяка една от зарядните станции ще бъде оборудвана с няколко мултистандартни 50kW зарядни устройства на компанията ABB като зареждането ще се извършва за 15-30min. Соларните зарядни станции имат привлекателен дизайн, отговарящ на изискванията на 21 век като се използват устойчиви материали. Формата им е базирана на аеродинамиката на съвременните автомобили като е налично достатъчно пространство за клиентите. Контрактор на Fastned е и германската компания FATH Solar, която осъществява идеята за монтиране на соларните панели като покривни секции вместо да ги инсталира върху самия покрив. Този ефективен иновативен дизайн не изисква допълнителни материали за изграждане на покрива, което води до значителни икономии. Всяко web-свързано устройство за бързо зареждане притежава разнообразни характеристики, осигуряващи дистанционна помощ, мениджмънт, обслужване и софтуерно актуализиране. Мултистандартният дизайн на ABB поддържа всички стандарти и протоколи за бързо зареждане като CCS and CHAdeMO. Това е от особена важност за осигуряване на съвместимостта между бързо усъвършенствуващите се автомобили и зарядните устройства и ще позволи поддържането на надеждна услуга и възможност за обновяване на мрежата с развитието на технологиите. Очаква се проектът да бъде завършен през 2015 г.

Съчетаването на производството на електрическа енергия чрез фотоволтаични панели с градската инфраструктура увеличава устойчивото развитие. Намаляват се вредните замърсители на атмосферата, използват се локални ресурси за соларна енергия и се гарантира защита за здравето на хората. Внедряването на соларни решения осигурява възобновяема енергия вместо конвенционално генерираното електричество като се намалява екологичното въздействие на произведената електрическа енергия.