Tegangan Baterai Lampu Jalan Tenaga Surya: Apa Perbedaan Antara 3.2V dan 12.8V?

 

Dalam desain teknik penerangan jalan kota dan sistem penyimpanan energi surya di luar jaringan, menentukan tegangan pengoperasian sistem adalah salah satu titik awal yang penting untuk mengembangkan desain kelistrikan. Artikel ini membandingkan tegangan baterai lampu jalan tenaga surya kelas 3,2V, 12,8V, dan 24V-, termasuk kehilangan kabel, persyaratan BMS, dan faktor pemilihan proyek.

 

Dalam komunikasi pasar, penerapan sistem kelas 3,2V, 12,8V, dan 24V-terkadang membingungkan. Jika sistem baterai 3,2V yang ditujukan untuk penerangan taman atau jalur listrik rendah digunakan secara langsung dalam proyek penerangan jalan kota sepanjang 8–12 m tanpa memeriksa beban sebenarnya, desain konverter, pengukur kawat, dan panjang kabel, hal ini dapat meningkatkan risiko penurunan tegangan, timbulnya panas, dan penerangan yang tidak memadai, dan juga dapat memengaruhi keandalan sistem dalam jangka panjang.

 

1. Prinsip Kelistrikan: Bagaimana Tegangan Operasi Mempengaruhi Kerugian Sistem

Dalam transmisi daya DC, rugi-rugi saluran berhubungan dengan kuadrat arus dan resistansi konduktor. Dalam kondisi perbandingan ideal-dengan daya beban dan resistansi konduktor yang sama, dan tanpa mempertimbangkan perbedaan efisiensi antara-skema konversi daya-penggandaan tegangan pengoperasian akan mengurangi arus sekitar setengahnya dan rugi-rugi resistif pada kabel menjadi sekitar-seperempat. Dalam sistem nyata, faktor-faktor seperti rentang tegangan baterai, konversi DC-DC, efisiensi pengontrol, luas penampang-konduktor, dan resistansi kontak juga harus dipertimbangkan.

 

Contoh berikut mengilustrasikan skenario penerangan kota pada umumnya:

 

Asumsikan daya luminer aktual sebesar 80W dan tinggi tiang 10 m. Termasuk lengan penjangkauan dan jatah kabel bawah tanah, total panjang rangkaian kabel kira-kira 15 m. Ini adalah analisis yang disederhanakan; proyek aktual harus dihitung berdasarkan rangkaian sistem dan parameter yang diukur.

 

 

Dengan sistem baterai-tegangan rendah 3,2V:

Dalam perkiraan ideal yang mengasumsikan pasokan 3,2V langsung dan tidak termasuk konversi peningkatan, beban 80W akan menarik sekitar 25A, yang relatif tinggi. Jika luas penampang konduktor, panjang kabel, atau desain sambungan tidak sesuai, kehilangan saluran yang nyata, penurunan tegangan, dan kenaikan suhu dapat terjadi, yang berpotensi mempengaruhi daya yang disalurkan ke luminer. Dalam praktiknya, lampu jalan tenaga surya dapat menggerakkan LED melalui konverter boost atau metode konversi-daya lainnya. Oleh karena itu, tegangan nominal baterai saja tidak dapat menentukan apakah luminer akan beroperasi dengan baik; topologi pengontrol, efisiensi konversi, pengukur kabel, dan desain proteksi juga harus diperiksa.

 

Dengan sistem baterai kelas-12V:

Pada daya yang sama dan mengabaikan kerugian konversi, perkiraan arus adalah sekitar 6,7A, lebih rendah dari perkiraan untuk pasokan langsung 3,2V. Pengkabelan yang dirancang dengan benar dan pengontrol yang sesuai dapat membantu mengurangi kehilangan saluran dan kenaikan suhu. Performa sebenarnya masih bergantung pada voltase pengoperasian baterai, rangkaian konversi, pengkabelan, dan parameter beban.

 

Dengan sistem baterai kelas-24V:

Berdasarkan asumsi ideal yang sama, arusnya kira-kira setengah dari arus sistem kelas 12V-, yang selanjutnya dapat mengurangi kerugian saluran resistif. Untuk proyek dengan kabel yang lebih panjang atau beban lebih besar, voltase paket baterai yang lebih tinggi dapat membantu mengendalikan kehilangan saluran. Namun, desain tersebut juga harus mempertimbangkan efisiensi pengontrol, persyaratan isolasi dan perlindungan, biaya, dan kondisi pemeliharaan.

 

Kesimpulan teknik: Untuk proyek dengan daya aktual yang lebih tinggi, tiang yang lebih tinggi, atau kabel yang lebih panjang, kesesuaian sistem 3.2V tidak boleh dinilai hanya berdasarkan daya atau tinggi tiang. Topologi pasokan, penurunan arus dan tegangan saluran, kemampuan pengontrol, persyaratan penerangan, dan perlindungan listrik semuanya harus dievaluasi. Jika suatu proyek menggunakan sistem kelas-12V-atau kelas 24V-, konfigurasinya juga harus dikonfirmasi terhadap kondisi beban dan lokasi.

 

2. Perbandingan Komprehensif Parameter Utama di Tiga Jenis Sistem

Tabel di bawah ini memberikan referensi awal untuk konfigurasi dan aplikasi umum. Ini bukanlah batasan seleksi yang tetap untuk setiap proyek. Tegangan baterai lampu jalan tenaga surya, tegangan panel surya, dan tegangan pengoperasian luminer mungkin berbeda; lihat diagram pengkabelan sistem, spesifikasi pengontrol, dan perhitungan proyek untuk konfigurasi sebenarnya.

 

3. Bagaimana Sistem Manajemen Baterai dan Kualitas Sel Mempengaruhi Kinerja Sistem

Dalam sistem multi-seri (kelas-12V dan kelas-24V), masa pakai tidak hanya bergantung pada kinerja sel, namun juga pada konsistensi sel, perakitan paket, desain BMS, suhu, serta strategi pengisian dan pengosongan daya.

 

Ketidakseimbangan sel dan perbedaan antar sel: Jika sel-sel dalam paket baterai yang terhubung secara seri berbeda secara signifikan kondisinya, status pengisian daya atau voltasenya mungkin menjadi tidak seimbang seiring berjalannya waktu. Menggunakan sel dengan asal usul, kondisi kesehatan, atau tingkat degradasi yang tidak konsisten dapat meningkatkan risiko ketidakseimbangan paket. Dalam beberapa kasus, satu sel dapat memicu perlindungan sebelum waktunya, sehingga mengurangi kapasitas penggunaan seluruh paket atau menyebabkan lampu mati lebih awal dari yang diperkirakan. Saat membeli, disarankan untuk memeriksa ketertelusuran sel, penyortiran dan pencocokan catatan, dan apakah BMS menyediakan fungsi pemantauan dan perlindungan yang sesuai.

 

Tindakan pengendalian kualitas-yang disarankan di tingkat manufaktur: Untuk sistem baterai industri, persyaratan berikut dapat ditentukan dalam spesifikasi teknis dan kriteria penerimaan, kemudian diverifikasi melalui dokumentasi atau inspeksi pengambilan sampel:

 

• Prioritaskan sel-sel baru dengan asal-usul yang dapat dilacak. Spesifikasi siklus-umur harus menyatakan kondisi pengujian, laju pengisian dan pengosongan, suhu, dan kriteria-retensi kapasitas. Misalnya, beberapa produk dapat mencapai 3.500 siklus atau lebih dalam kondisi pengujian tertentu; masa pakai sebenarnya bergantung pada lingkungan pengoperasian dan strategi penggunaan.

 

• Periksa persyaratan untuk menguji dan mencocokkan sel sebelum perakitan paket, termasuk kapasitas, tegangan sirkuit terbuka, dan resistansi internal. Mintalah catatan pendukung dari pemasok bila diperlukan.

 

• Bergantung pada kebutuhan proyek, modul baterai dapat dilengkapi dengan BMS yang memberikan perlindungan arus berlebih, pengisian daya berlebih,-pengosongan berlebih, korsleting-, dan suhu. BMS yang sesuai dapat membantu mengurangi risiko pengoperasian yang tidak normal, namun tidak menggantikan kendali mutu sel, desain sistem yang tepat, pemasangan, atau pemeliharaan.

 

 

4. Seleksi Komprehensif dan Perhitungan Desain untuk Proyek Kota

Saat mengembangkan desain kelistrikan untuk penerangan jalan tenaga surya, insinyur desain dan manajer proyek EPC dapat mengikuti langkah-langkah berikut:

 

Langkah 1: Tentukan penerangan jalan yang dibutuhkan dan konsumsi energi aktual dalam semalam

Perkirakan energi keluaran baterai untuk satu malam penuh (Wh) dengan mengalikan daya masukan aktual luminer dengan waktu pengoperasiannya selama setiap periode, dengan memperhitungkan konsumsi energi setelah peredupan cerdas di malam hari. Pertimbangkan juga kerugian pada tahap konversi-pengontrol dan daya, serta verifikasi periode otonomi yang diperlukan untuk proyek tersebut.

 

Langkah 2: Buat penilaian awal tegangan sistem berdasarkan tinggi tiang, daya aktual, dan kondisi pengkabelan

• Untuk beban di bawah 35W dan tinggi tiang hingga 6 m, sistem kompak 3,2V dapat dipertimbangkan. Periksa arus puncak, panjang kabel, pengukur kawat, dan skema konversi.

 

• Untuk beban 40–80W dan tinggi tiang 6–9 m, sistem kelas-12V dapat dipertimbangkan, tergantung pada verifikasi terhadap beban aktual dan penurunan tegangan saluran.

 

• Untuk beban 80–150W atau lebih tinggi, atau tinggi tiang di atas 9 m, sistem kelas-24V dapat dianggap sebagai salah satu opsi yang memungkinkan. Bandingkan dengan spesifikasi proyek, persyaratan pengontrol dan manajemen baterai, penurunan tegangan saluran, dan biaya siklus hidup.

 

Langkah 3: Tentukan spesifikasi panel surya berdasarkan ketersediaan tenaga surya musim dingin yang lebih rendah

Gunakan jam tenaga surya efektif di lokasi proyek, variasi musiman, kondisi pemasangan panel, dan efisiensi konversi{0}}pengisian daya untuk menghitung daya puncak panel surya yang diperlukan. Periksa juga keseimbangan energi sistem selama hari berawan atau hujan berturut-turut.

 

Langkah 4: Pilih tiang baja struktural berdasarkan beban angin dan kondisi lokasi

Tergantung pada persyaratan desain, grade baja seperti Q235B atau Q355 dapat dipertimbangkan. Verifikasikan perlindungan korosi terhadap standar-galvanisasi hotdip dan gambar proyek yang berlaku. Ketebalan lapisan-seng harus ditentukan berdasarkan komponen, standar yang berlaku, dan spesifikasi proyek. Jika nilai seperti 86 μm ditentukan, dasarnya harus dinyatakan dengan jelas dan diverifikasi selama pemeriksaan penerimaan.

 

Kesimpulan

Dalam-sistem penerangan tenaga surya di luar jaringan, memilih voltase baterai lampu jalan tenaga surya lebih dari sekadar membandingkan spesifikasi; hal ini juga mempengaruhi kehilangan saluran, konfigurasi pengontrol dan baterai, pemeliharaan, dan keandalan operasional. Sistem harus dipilih melalui penghitungan dan verifikasi berdasarkan beban sebenarnya, kondisi lokasi, topologi sistem, dan standar yang berlaku-tidak hanya berdasarkan tegangan nominal baterai, tinggi tiang, atau ambang batas daya tunggal.