Sensor de movimiento frente a farolas solares del anochecer-al-amanecer

¿Cuándo debería ahorrar energía con la detección de - y cuándo debería dimensionar el sistema para toda-iluminación nocturna?

La detección de movimiento a menudo se presenta como una función de iluminación-inteligente. Sin embargo, en el caso del alumbrado público solar, la razón práctica suele ser mucho más sencilla: ahorrar energía. Si el panel fotovoltaico y la batería son relativamente pequeños, hacer funcionar la lámpara a plena potencia desde el anochecer hasta el amanecer puede consumir más energía de la que el sistema puede reemplazar y almacenar de manera confiable. Un sensor de movimiento reduce la carga media manteniendo la luz a un nivel más bajo cuando no hay tráfico y aumentando la luz cuando se detecta un vehículo o un peatón.

Eso hace que la detección de movimiento sea útil cuando el sistema solar tiene que funcionar dentro de un presupuesto energético ajustado. No es automáticamente la elección correcta simplemente porque hay un sensor disponible.

Piense en el sistema como un equilibrio energético. Cada noche, la lámpara consume energía, mientras que el módulo fotovoltaico debe devolver suficiente energía a la batería durante el día. Si la generación solar disponible y la capacidad de la batería son limitadas, reducir la potencia nocturna promedio de la lámpara puede marcar la diferencia entre un sistema que sobrevive a la noche y uno que se queda sin energía antes del amanecer.

En términos simples:

• PV más pequeño + batería más pequeña → mayor necesidad de reducción de carga.
• Menor potencia promedio de la lámpara → funcionamiento nocturno utilizable más prolongado.
• Detección de movimiento → una forma de reducir el consumo medio de energía.
• Batería fotovoltaica + del tamaño adecuado → menos necesidad de depender de la detección de movimiento.

La detección de movimiento es una opción natural para lugares donde las personas o los vehículos están presentes sólo ocasionalmente. No es necesario que la luz permanezca a su máxima potencia cuando nadie está usando la carretera o el espacio.

Las arterias urbanas y las autopistas tienen requisitos de iluminación diferentes. La cuestión no es sólo cuánta energía consume la lámpara. También es cuando se dispone del nivel de luz requerido.

Muchos sensores de movimiento independientes utilizados en farolas solares tienen un alcance de detección práctico de alrededor de 15 m, aunque el alcance real depende del sensor, la posición de montaje, la lente, el tamaño del vehículo, la velocidad y las condiciones del lugar. Ahora imagine una lámpara montada en un poste de 10 m a lo largo de una carretera. Si un vehículo circula rápidamente, puede entrar en la zona de detección efectiva poco tiempo antes de llegar al poste. La lámpara puede cambiar a máxima potencia, pero el tiempo puede ser más tarde de lo que desearía en una carretera que requiere una iluminación continua y predecible.

Figura 2. Una distancia de detección corta se vuelve más importante a medida que aumenta la velocidad del vehículo.

El punto clave: la distancia de detección no es lo mismo que la cobertura de iluminación

Un sensor puede detectar un vehículo solo después de que ese vehículo ingresa a su zona de detección. Esto es diferente a diseñar la carretera de modo que el nivel de iluminación requerido ya esté disponible a lo largo de la misma. Para ubicaciones de baja-velocidad y poco-tráfico, esta diferencia puede ser aceptable. En una vía arterial o autopista muy transitada, puede convertirse en una característica operativa indeseable.

Si una carretera necesita una iluminación eficaz durante toda la noche, la primera pregunta de ingeniería debería ser si el sistema fotovoltaico y de baterías es lo suficientemente grande para proporcionarla. Esto significa tener en cuenta la potencia de las lámparas, las horas de funcionamiento, la irradiación solar local, la capacidad utilizable de la batería, las pérdidas del sistema, los efectos de la temperatura y la autonomía requerida.

Una vez que el sistema tiene el tamaño correcto, el funcionamiento del atardecer-al-amanecer puede proporcionar una iluminación predecible sin esperar a que el tráfico encienda la lámpara. La detección de movimiento aún se puede utilizar cuando el diseño de iluminación y la clasificación de la carretera lo permitan, pero no debe usarse simplemente para compensar un sistema solar de tamaño insuficiente en una carretera que requiere iluminación continua.

Un estudio de campo útil es el de Pasolini et al., publicado en Sensors en 2024. Los investigadores compararon varias estrategias de alumbrado público-adaptativo utilizando datos de tráfico reales e instalaciones operativas en Italia y Vietnam. El estudio es importante aquí porque no consideró la detección de movimiento como universalmente superior: su desempeño medido dependió de la carretera, las condiciones del tráfico y la estrategia de control.

En la observación de 463-días del estudio de una carretera M3 en Cesena, la farola de referencia de 100 W consumió 549,4 kWh con una estrategia de reloj-astronómico y 415,0 kWh con una estrategia de detección de movimiento-de 1-minuto. En una carretera M4 en Biassono, los datos de 115 días mostraron 135,9 kWh para la caja del reloj astronómico y 121,5 kWh con detección de movimiento de 1 minuto. Estas son medidas específicas del sitio, no un porcentaje de ahorro universal.

Más importante aún, el mismo estudio encontró que su enfoque de Instalación Totalmente Adaptable (FAI) podría lograr mayores ahorros que la detección de movimiento en los casos monitoreados M3 y M4. Esto respalda una lección de ingeniería más amplia: el mejor método de control depende de la carretera y de los requisitos de iluminación, en lugar de simplemente agregar un sensor de movimiento a cada farola.

Referencia de investigación:Pasolini, G. et al. (2024). "Evaluación integral del contexto-Alumbrado público adaptativo: aspectos técnicos, conocimientos económicos y mediciones de implementaciones a gran-escala y largo-plazo". Sensores, 24(18), 5942. DOI: 10.3390/s24185942.

El enfoque de Suntisolar para muchas aplicaciones de iluminación vial-es incorporar suficiente capacidad fotovoltaica y de batería en el sistema para que la lámpara pueda funcionar eficazmente durante la noche, en lugar de hacer que la detección de movimiento sea la única manera de reducir el consumo de energía.

Por ejemplo, la gama Z88 de Suntisolar está diseñada para aplicaciones de mayor-rendimiento, mientras que la cartera de productos también incluye diferentes configuraciones para ramales, caminos rurales, áreas de estacionamiento y comunidades. La configuración exacta de la energía fotovoltaica y la batería siempre debe seleccionarse en función del recurso solar del sitio, el nivel de iluminación requerido, las horas de funcionamiento y la autonomía.

Para una carretera principal, esto conduce a un principio de diseño simple: si el proyecto requiere iluminación continua, utilice un sistema fotovoltaico y de batería de tamaño suficiente y deje que la luminaria funcione según sea necesario. No reduzca las necesidades de iluminación sólo porque el sistema solar sea demasiado pequeño.

Los sensores de movimiento tienen una función clara en el alumbrado público solar: reducen la carga media cuando la vía o el espacio no se utilizan. Eso los hace especialmente útiles cuando la capacidad fotovoltaica y de la batería es limitada y el tráfico es intermitente.

Pero un sensor de movimiento no debe considerarse una actualización universal. En las principales vías urbanas y autopistas, donde el tráfico es más rápido y la iluminación debe ser continua, suele ser más importante dimensionar correctamente el panel fotovoltaico y la batería para que la lámpara pueda proporcionar la luz necesaria durante toda la noche.

Esa es la diferencia entre utilizar un sensor para compensar la capacidad energética limitada y diseñar una farola solar con suficiente capacidad energética desde el principio.

1. Pasolini, G. et al. (2024). Sensores 24(18), 5942. "Evaluación integral del contexto-Alumbrado público adaptativo..." https://doi.org/10.3390/s24185942

2. Información del producto Suntisolar Z88 120W: https://www.suntisolar.com/z88-120w-smd-specification-2.html