Système d'éclairage public solaire intelligent à LED

Face à la raréfaction croissante des énergies traditionnelles, l'utilisation de l'énergie solaire va se généraliser, notamment dans le domaine de la production d'énergie solaire, qui est devenu en quelques années un secteur mature et en plein essor. Actuellement, l'éclairage routier représente 25 à 30 % de la consommation totale d'énergie pour l'éclairage public, ce qui souligne le fort potentiel d'économies d'énergie dans ce domaine. À l'heure actuelle, les lampes nanométriques haute tension sont les plus utilisées pour l'éclairage routier. Cette source lumineuse présente des inconvénients tels qu'un rendu des couleurs médiocre, un temps d'allumage long, une consommation d'énergie élevée et un important dégagement de chaleur. Il est donc nécessaire de développer des sources d'éclairage routier nouvelles et plus économes en énergie. Les LED haute puissance et haute efficacité constituent une nouvelle source lumineuse qui a connu un développement rapide ces dernières années, tant au niveau national qu'international. Elles offrent un rendement lumineux élevé (≥ 90 lm/W pour une LED de 1 W), une longue durée de vie (30 000 à 50 000 heures), une résistance aux vibrations, une grande robustesse, un allumage instantané et sont non polluantes. Les LED blanches sont des sources lumineuses idéales pour l'éclairage général et routier. Les lampadaires solaires présentent de nombreux avantages : sécurité, fiabilité et facilité d'entretien. Ne nécessitant pas d'énergie conventionnelle et ne polluant pas l'environnement, les lampadaires LED peuvent être installés partout où cela est nécessaire, sans raccordement au réseau électrique public. Leur développement revêt donc une importance capitale en matière d'économie d'énergie. S'appuyant sur le système d'éclairage public solaire existant, cet article propose et développe un nouveau type de système d'éclairage public solaire intelligent à LED. 1. Composition du système d'éclairage public solaire. Ce système se compose des éléments suivants : panneaux solaires, modules de circuits élévateurs, modules de contrôle, composants de communication Zigbee, batteries et sources lumineuses LED. Voir figure 1. Figure 1 : Représentation et schéma fonctionnel du lampadaire. Principe de fonctionnement : sous le contrôle du contrôleur solaire, le panneau solaire charge la batterie via deux circuits élévateurs (12 V à 42 V) pendant la journée, et la batterie alimente les LED la nuit. Le module de contrôle assure la gestion en temps réel du circuit d'amplification, de la tension et de la température de la batterie, de la température des groupes de LED et de la tension de la carte batterie. Les données collectées par le commutateur analogique sont renvoyées au microcontrôleur PIC pour une gestion intelligente du système d'éclairage public. Le module Zigbee garantit la fiabilité du réseau du système. 1.1 Panneaux solaires : Les panneaux solaires constituent l'élément central et le plus précieux des lampadaires solaires. Leur fonction est de convertir l'énergie solaire en énergie électrique ou de la stocker dans une batterie. Parmi les différents types de cellules solaires, les plus courantes et les plus pratiques sont les cellules en silicium monocristallin, polycristallin et amorphe. Dans les régions bénéficiant d'un ensoleillement suffisant, il est préférable d'utiliser des cellules en silicium polycristallin, car leur processus de fabrication est relativement simple et leur prix inférieur à celui des cellules en silicium monocristallin. Dans les régions où le ciel est souvent nuageux et pluvieux, et où l'ensoleillement est relativement insuffisant, il est préférable d'utiliser des cellules solaires en silicium monocristallin, car leurs performances sont relativement stables. Les cellules solaires en silicium amorphe sont plus adaptées aux conditions d'ensoleillement extérieur insuffisantes, car elles sont moins exigeantes en termes de luminosité. Par ailleurs, le développement de la deuxième génération de cellules solaires est sur le point de connaître une avancée majeure. Son composant principal est un film adhésif, c'est-à-dire un matériau pour cellules solaires en couches minces. 1.2 Module de circuit élévateur et sa batterie Dans ce système, l'énergie solaire captée par le panneau solaire charge la batterie via deux circuits élévateurs DCDC. Le circuit élévateur est basé sur le LM5022, et la fonction d'auto-verrouillage basse tension de la puce permet de contrôler intelligemment la charge du circuit. En ce qui concerne la relation entre la tension de sortie de la cellule solaire et la luminosité, le soir (vers 18h en été et vers 17h en hiver), la tension de sortie de la cellule solaire est inférieure à la tension d'auto-verrouillage de la puce (environ 1,25 V). Le module de contrôle interrompt alors la charge de la batterie et active l'éclairage.