Udvikling af intelligent solar gadebelysning

Gadebelysning tegner sig for cirka 25% af de offentlige energibudgetter i moderne byer over hele verden, inklusive Danmark. På grund af den betydelige andel af et offentligt energibudget, der er afsat til gadebelysning, giver mere energieffektiv og smartere gadebelysning en mulighed for markant at reducere omkostninger og miljøpåvirkninger forbundet med strømforsyning af sådan infrastruktur. I Danmark er der adskillige udfordringer med at udvikle et robust solcelledrevet gadebelysningssystem, der er i stand til at opretholde den krævede lux-output på mellemstore til højt trafikerede veje 365 dage om året, da sol-ressourcen er begrænset 3-4 måneder om året. Vi agter at skabe en autonom solcelledrevet belysningsløsning, der er i stand til at opfylde lux-krav på danske veje 365 dage om året, og som kan fungere pålideligt i både dansk og internationalt klima.

Projektbeskrivelse

Formålet er at skabe en autonom soldrevet belysningsløsning, der kan leve op til lux-kravene på danske veje 365 dage om året, og som kan fungere pålideligt i både dansk og internationalt klima.
Vi ønker at udvikle og demonstrere et sådant autonomt soldrevet system og har delt programmet op i 5
områder;

Energikonvertering; under reducerede lysforhold. Det nuværende DC/DC konverteringsstadie vil blive
forbedret til at højne energiproduktionen i lavt-lysscenarie og give en stigning i energihøstningsevnen.
Dette opnås ved at optimere ladekredsløbselektronikken på flere områder, herunder muliggøres maksimal energihøst (MPPT) for alle solpaneloverflader. Til denne opgave anvendes et DTU-patent licenseret af projektpartneren Nordic Firefly, i et ikke trivielt proprietær 7 ports ladekredsløbsdesign.

Energigenerering; udvidelse af det dynamiske område udover hvad nuværende PV-paneler er i stand til. Vi vil gøre brug af nye innovationer indenfor solceller, der udvider det dynamiske område de kan absorbere lys fra. Vi designer, prototypefremstiller og tester et ny PV-panel. Dette bringer vores PV- paneler tættere på ’full spektrum’, som er den ’hellige gral’ indenfor PV-paneler. Sådanne paneler findes ikke idag til gadelamper og skal udvikles fra bunden. Desuden anvendes andre innovationer til at udvide/frigøre absorberoverfalden, og et proprietær elektrisklederdesign vil også blive udviklet, til fastgørelse over/under cellerne, for yderligere at maksimere energihøstningspotentialet.

Energilagring; både pålidelig og effektiv elektrisk energilagring er nødvendig for at kompensere for ’huller’ i solindstrålingen og kravet til strømmen, såvel som modstandsdygtighed over for hårde klimatiske forhold. De nyeste batteri- og kondensatorteknologier bliver testet mod hinanden og evalueret, mhp. at skabe en hybridløsning. Projektpartner Nerve Smart Systems udvikler et skræddersyet management system for det elektriske energilagringssystem, baseret på dets patenterede, nyudviklede ’Nerve Switch’, som muliggør forøget effektivitet/levetid og øget fleksibilitet i tilpasning til ladekredsløbets MPPT’er.

Levering af lys; i henhold til lux-kravene (super optimeret LED armatur og optik). Et nyt modulært LED armatur udvikles med førende LED chips/optik. Optikplatformen bliver udskiftelig afhængig af den lysprofil, der ønskes opnået. Yderligere udvikles et nyt innovativt PCB-design. Målet er at skabe et armatur, der kan levere mere end 220 lux per watt, som ikke findes idag.

Overvågning og intelligens; Levering af rette lys på rette tidspunkt og samtidig spare på energien.
Vi udvikler en overvågningsplatform med sensorer (hardware), hvor vi implementerer maskinlæring
(software). Vi skaber en intelligent algoritme, der er i stand til at identificere menneskelige objekter (bil,
cykel, fodgænger vs. dyr etc.) og kun skrue op/ned for lyset når et menneskeobjekt passerer lampen.

Med ovenstående innovationer løser vi udfordringen om at levere lys 365 dage om året på danske veje, med danske lux-krav, ved at kombinere innovationer indenfor hardware og software (ML). Det er alene samspillet mellem hardware/software, der kan sikre succes i at løse denne udfordring.

Resultater

Projektet skulle videreudvikle og teste Living Energy Lighting’s (LEL) smarte soldrevne off-grid gadebelysnings-løsning (med integreret overvågningssystem). Projektets formål var at udvikle en autonom solcelledreven gadelampe med høj energieffektivitet – selv ved svage lysforhold. Lampen skulle kunne leve op til danske LUX-krav året rundt, og fungere pålideligt i både det danske klima og internationalt. Løsningen skulle være 25-50 % billigere end traditionelle løsninger på markedet (med den størst opnåede besparelse i udviklingslande). Projektet testede og demonstrerede løsningen i Danmark og i Nigeria.


Projektet introducerede to nye tekniske koncepter: 1) en opsplitning af solcellearealet i undersektioner til optimal lysopsamling og 2) en "7-port konverter", der sigtede mod at optimere effekten. Sidstnævnte viste sig dog at være for dyr en løsning ift. en relativt lille effektoptimering. Projektet udviklede i stedet en 3-port konverter til løsningen.


Konverteren har en høj effektivitet af energikonvertering fra solpaneler til batteri (over 96 % generelt og 87-95 % ved svage lysforhold) og også over 96 % konverteringseffektivitet ved konvertering af energi fra batteri til LED om natten.


Forretningsmodellen er at sælge "lys som en service" med månedlig betaling. Der satses stort på det afrikanske marked, der planlægger store investeringer i gadebelysning. Gadelampen SolarGlow deltager i flere udbud i ulande og er potentielt allerede på vej til markedet.


Projektet har skabt en gadelampe, som har potentiale til at fortrænge eksisterende gadelamper i ulande, som i dag får strøm fra elnettets dieselbaserede produktion. Også i Danmark kan den udviklede lampe have et potentiale, især hvor der skal installeres gadebelysning i områder, hvor der ikke allerede er placeret el-ledninger.

Key figures

Periode:
2020 - 2021
Bevillingsår:
2019
Egen finansiering:
5,95 mio.
Støttebeløb:
8,05 mio.
Støtteprocent:
58 %
Projektbudget:
14,00 mio.

Kategori

Program
EUDP
Fælles overordnet teknologiområde
Smart Grid og systemer
Projekttype
Forskning
Journalnummer
64019-0589

Deltagere

Living Energy Lighting ApS (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Living Energy Lighting ApS 2.02 mio. 2.02 mio.
Nordic Firefly A/S 1.84 mio. 1.84 mio.
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 1.57 mio. 0.18 mio.
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 1.12 mio. 0.18 mio.
Force Technology 0.48 mio. 0.72 mio.
Nerve Smart Systems ApS 1.02 mio. 1.02 mio.

Kontakt

Kontakperson
Jørgen Laustsen
Adresse

Frederiksborgvej 399
Postnr.: 4000
Roskilde

Telefon: 26718673