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 編者按：在過去十年中，我們看到可再生能源技術(shù)和實(shí)踐正逐漸進(jìn)入我們的日常生活。它融入了我們的社會(huì)，為汽車、恒溫器、甚至照明和控制等日常生活提供了細(xì)微的差別。

在更大的規(guī)模上，我們看到地?zé)嵊糜诖笮徒ㄖ⒂晁占驮傺h(huán)，甚至與電網(wǎng)沒連接的太陽能 LED 照明。事實(shí)上，LED提供的效率為太陽能帶來了新的生命。在這里，我們將介紹實(shí)施的好處和挑戰(zhàn)。

太陽能戶外照明已經(jīng)從其他技術(shù)中脫穎而出，不僅為我們的日常生活提供必要的照明，還提醒設(shè)施使用者和旁其他人在設(shè)施設(shè)計(jì)中考慮可持續(xù)性。太陽能戶外照明燈在照亮?xí)r能夠“通訊”，傳遞有關(guān)環(huán)境管理的信息給相關(guān)的公司和組織、建筑商、開發(fā)商和照明設(shè)計(jì)人員，這些都有益處。
由于太陽能電池板、電池和 LED技術(shù) 的進(jìn)步，商用太陽能戶外照明現(xiàn)在比并網(wǎng)系統(tǒng)更可靠，并且以更低的成本提供更高質(zhì)量的照明。事實(shí)上，太陽能戶外照明的成本受益于三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新的協(xié)同效應(yīng)：

太陽能電池板成本下降：美國太陽能工業(yè)協(xié)會(huì)(SEIA)指出，近年來，光伏電池板的成本急劇下降，自2011年初以來已經(jīng)下降了60%。

電池技術(shù)的改進(jìn)：混合動(dòng)力車和電動(dòng)車市場的增長改善了電池技術(shù)，產(chǎn)生了緊湊、高效、更持久的可充電電池。

LED效率的提高：LED照明效率也在提高，這意味著用更少的電源就能產(chǎn)生更多的光、或更高的功效(每瓦更高的流明)，這相當(dāng)于相同的照明輸出成本降低。

由于這些趨勢的出現(xiàn)，現(xiàn)在，商業(yè)太陽能戶外照明在許多情況下比并網(wǎng)更經(jīng)濟(jì)。其中包括現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施偏遠(yuǎn)或根本不存在的情況，比如周邊有安全和綠地建設(shè)，或者不愿改變現(xiàn)有的道路或景觀(如停車場、道路、室外存儲(chǔ)區(qū)、公園游樂場和校園)。在這些情況下，安裝太陽能LED照明系統(tǒng)就可以立即實(shí)現(xiàn)，可以避免安裝新的并網(wǎng)照明系統(tǒng)相關(guān)的挖溝、布線和其他費(fèi)用。此外，使用太陽能LED燈，在超過25年的使用壽命期內(nèi)，不會(huì)有任何電費(fèi)賬單，可以在未來數(shù)十年內(nèi)節(jié)約成本。

但是，對于選擇太陽能 LED 照明的許多公司和組織而言，節(jié)約成本往往是排在第二位，用綠色能源更有優(yōu)勢。由于商業(yè)太陽能戶外燈不使用化石燃料，不產(chǎn)生二氧化碳排放，因此它們實(shí)現(xiàn)了對保護(hù)環(huán)境和國家能源安全的承諾。

許多公司和組織采用商業(yè)太陽能戶外照明來達(dá)到“可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施研究所”(ISI)評估系統(tǒng)所確定的可持續(xù)性目標(biāo)。太陽能LED燈還可用于滿足特定建筑的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，滿足“企業(yè)社會(huì)責(zé)任”(CSR)目標(biāo)，或獲得美國綠色建筑委員會(huì)LEED計(jì)劃的積分。通過太陽能LED照明，每一盞燈都成為環(huán)保責(zé)任的小型廣告，這是傳統(tǒng)的營銷工具無法實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗谟眯袆?dòng)而不是言語來表達(dá)承諾。
設(shè)計(jì)一個(gè)可持續(xù)的系統(tǒng)

雖然在考慮商業(yè)太陽能戶外照明系統(tǒng)時(shí)需要解決技術(shù)問題，但系統(tǒng)的設(shè)計(jì)歸結(jié)為三個(gè)方面：

需要多少光?

可以收集多少太陽能?

什么時(shí)候需要照明?

關(guān)于第一個(gè)問題，許多公司、組織和政府對于高通量LED在太陽能戶外照明應(yīng)用所提供的清晰、高質(zhì)量的光感到驚訝。此外，新的 LED技術(shù) 可以增強(qiáng)控制，大大減少溢出和眩光，并提供更有效的照明分布。例如，傳統(tǒng)的高壓鈉(HPS)燈或金屬鹵化物燈(MH)等直接在燈具的正下方形成光的圖案，而LED可以以更寬、更均勻的圖案投射光，可以沿著道路產(chǎn)生不間斷的光流，以及允許最大極距，這降低了成本。

關(guān)于“多少太陽能”的問題，太陽能的量以“等效日照時(shí)數(shù)”來衡量。太陽能電池板一小時(shí)接收的最大(或100%)陽光等于一個(gè)完整的日照時(shí)。盡管太陽在一個(gè)特定位置可能一天超過地平線14小時(shí)，但由于太陽光的角度和在大氣中的損失，全日照的數(shù)量可能會(huì)少至每天六小時(shí)。為了使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期性能，設(shè)計(jì)需要根據(jù)可用的最少日照時(shí)間。出于這個(gè)原因，太陽能LED燈通常是為每個(gè)特定的項(xiàng)目而設(shè)計(jì)的。但是，由于商業(yè)太陽能 室外照明 通常具有足夠的電池電力來供應(yīng)至少五夜的光，所以太陽能照明系統(tǒng)能夠在所有的日光環(huán)境中有效地操作。

最后的一個(gè)問題是定義如何控制照明系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的商業(yè)戶外照明不同，LED在控制方面提供了更多的靈活性。除了設(shè)定開/關(guān)時(shí)間之外，LED還允許調(diào)光，以及當(dāng)沒人在場時(shí)，使用運(yùn)動(dòng)傳感器關(guān)閉燈(或者將燈光從亮調(diào)到暗)。

這些因素會(huì)影響太陽能電池板、電池、燈具的尺寸，以及所需的極數(shù)，從而影響成本。投入時(shí)間了解當(dāng)?shù)氐木唧w需求以及任何可能適用的地方法令，這些都可以大大節(jié)省設(shè)計(jì)成本。為確保您設(shè)計(jì)出符合預(yù)期的系統(tǒng)，最好尋求照明顧問或經(jīng)驗(yàn)豐富的太陽能照明制造商的意見。

為確保您設(shè)計(jì)出符合預(yù)期的系統(tǒng)，尋求照明顧問或經(jīng)驗(yàn)豐富的太陽能照明制造商的意見是明智之舉。

在公共空間使用戶外太陽能 LED 照明

公園、小路和游樂場是居民樂意去的地方，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)是功能性的、美觀的、安全的。太陽能戶外照明以一種吸引人的、易于安裝的系統(tǒng)形式提供了更高的安全性，同時(shí)還展示了削減成本和環(huán)境影響的創(chuàng)新技術(shù)。接下來，將介紹一些符合這些標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目。

Sol，Inc與加州愉景灣(Discovery Bay)鎮(zhèn)合作，為康奈爾公園(Cornell Park)設(shè)計(jì)和部署太陽能LED照明。居民選擇太陽能而不是傳統(tǒng)的并網(wǎng)照明，因?yàn)榄h(huán)境效益和前期成本低。太陽能LED燈產(chǎn)生零溫室氣體排放，成本低于并網(wǎng)燈所需成本的一半，特別是基礎(chǔ)設(shè)施成本。僅照明裝置就為前期安裝成本節(jié)省了8萬多美元。此外，在這個(gè)系統(tǒng)25年的使用壽命期間，該鎮(zhèn)將不必付電費(fèi)。

運(yùn)行和維護(hù)成本也很低，因?yàn)長ED燈具可以持續(xù)長達(dá)10-20年，節(jié)省了傳統(tǒng)商業(yè)戶外照明所需的更換燈泡的成本，以及更換燈泡的人員。由于在康奈爾公園的積極效應(yīng)，愉景灣正在探索新的社區(qū)中心也使用商業(yè)太陽能戶外照明。

在校園中開創(chuàng)可持續(xù)發(fā)展

一些高校也變得更加環(huán)保，采用低碳產(chǎn)品和可持續(xù)的做法。以身作則，這些機(jī)構(gòu)正在選擇削減碳足跡的策略，提高學(xué)生和校友對環(huán)境保護(hù)需求的認(rèn)識，并為可持續(xù)性課程提供材料。

具體而言，大學(xué)越來越多地使用商業(yè)太陽能戶外照明作為校園照明需求的一種低成本、可持續(xù)的解決方案。通過實(shí)施太陽能照明，大學(xué)管理人員可以降低能源消耗、碳排放。

位于美國佛羅里達(dá)州皮爾斯堡的印第安河州立學(xué)院(Indian River State College)占地87英畝，擁有17,000多名學(xué)生，在2012年時(shí)建了一座新的布朗創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)中心。學(xué)院要求其設(shè)計(jì)要反映該建筑的兩個(gè)使命：為學(xué)生們在新興技術(shù)，尤其是能源相關(guān)領(lǐng)域的職業(yè)做準(zhǔn)備：以及容納在這些行業(yè)中努力創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)的創(chuàng)業(yè)公司。 圖1. 印第安河州立學(xué)院布朗中心的入口處提供了一突出的可持續(xù)性信息。

根據(jù)LEED標(biāo)準(zhǔn)建造的布朗中心，其設(shè)計(jì)具有許多綠色特征，其中包括一個(gè)太陽能電站，為建筑產(chǎn)生三分之一的電力。但是，建筑入門口處需要一個(gè)具有成本效益的綠色照明解決方案。為了滿足這一需求，學(xué)院使用了索爾公司的20/20太陽能LED照明系統(tǒng)，使得該中心能夠保持內(nèi)外的綠色信息，學(xué)生們能體驗(yàn)他們正在學(xué)習(xí)的能源技術(shù)的真實(shí)應(yīng)用(圖1)。

盡管索爾捐贈(zèng)了布朗中心的太陽能 LED 照明系統(tǒng)，但是大多數(shù)大學(xué)都將購買太陽能燈作為一種經(jīng)濟(jì)高效、開拓性和綠色的產(chǎn)品，以此替代傳統(tǒng)戶外照明。

敖德薩學(xué)院和新澤西城市大學(xué)

德克薩斯州的敖德薩學(xué)院(Odessa College)選擇安裝太陽能LED照明，而非傳統(tǒng)的并網(wǎng)燈，是為了確保學(xué)生和工作人員在校園漫步的安全(圖2)。由于沒有與安裝傳統(tǒng)并網(wǎng)燈相關(guān)的布線和挖溝成本，敖德薩學(xué)院能夠節(jié)省20%的前期成本，以及每年8000美元的電力成本。 圖2. 由于使用太陽能，敖德薩學(xué)院能夠節(jié)省前期安裝成本20%。

新澤西城市大學(xué)在其新學(xué)生會(huì)的露臺(tái)上使用商業(yè)太陽能戶外照明，以幫助實(shí)現(xiàn)校園的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(圖3)。另外一個(gè)吸引人的地方是太陽能LED燈在颶風(fēng)等惡劣天氣情況下可以繼續(xù)運(yùn)作。例如，颶風(fēng)曾經(jīng)造成了該大學(xué)的大面積停電事故。在暴風(fēng)雪或電網(wǎng)故障導(dǎo)致的停電或限電的情況下，繼續(xù)發(fā)光的能力是一個(gè)很大的優(yōu)勢。 圖3. 新澤西城市大學(xué)在學(xué)生會(huì)大樓的陽臺(tái)上安裝了太陽能LED照明，并期望該照明在諸如颶風(fēng)等事件中能運(yùn)作。

在未來幾年，在許多應(yīng)用中，商業(yè)化太陽能戶外照明在經(jīng)濟(jì)上可替代并網(wǎng)照明的技術(shù)趨勢將繼續(xù)加速，使太陽能越來越經(jīng)濟(jì)。我們預(yù)計(jì)，太陽能戶外照明成為常態(tài)會(huì)很快到來，用高品質(zhì)、清潔的可再生能源照亮夜晚。
原標(biāo)題：太陽能LED戶外照明 設(shè)計(jì)應(yīng)用之考慮因素簡析及應(yīng)用實(shí)例