Smart Street Lamp Design and Application with PV Panel and Grid Integration

Abstract

Energy, approximately %80 part is supplied from fossil fuels, has a strategic importance for countries. Also, it is one of the most critical parameters determining the development levels, international relations and quality of life of the countries. Our country is highly dependent on foreign countries in terms of energy and this dependency causes economic and political risks. In this respect, it is important to use produced energy efficiently, to manage renewable energy sources and to reduce energy consuming for our country. Studies on smart and LED lighting subjects have increased in the lighting systems which is one of the areas which solar energy is highly preferred. In this study, an intelligent street lighting system is designed and energized by PV integrated grid. In the realized system, the energy obtained from the sun through the PV panel is stored in a battery during the day and used for system lately. The light intensity of the LED street lamp varies depending on vehicle or pedestrian traffic. In addition, if the energy stored in the battery falls below the specified level, energy demand of the system is supplied by grid uninterruptedly. Designed system is controlled via Arduino card and the required software and hardware devices are designed succesfully.

Keywords

• Smart Street Lamp
• Solar energy
• High power LED
• Energy efficiency
• Arduino

Fotovoltaik Panel ve Şebeke Entegrasyonlu Akıllı Sokak Lambası Tasarımı ve Uygulaması

Abstract

Enerjinin yaklaşık %80’lik kısmının fosil yakıtlarından karşılandığı dünyamızda, enerji ülkeler için stratejik bir öneme sahiptir. Enerji ülkelerin gelişmişlik düzeylerini, uluslararası ilişkileri ve yaşam kalitesini belirleyen en önemli parametrelerden birisidir. Ülkemiz enerji bakımından dışa bağımlı olup bu bağımlılık ekonomik ve politik riskleri beraberinde getirmektedir. Bu bakımdan ülkemiz için üretilen enerjinin verimli kullanılması, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönenilmesi ve enerjinin tüketilmesinde akılcı yolları kullanılarak tasarruf edilmesi önem arz etmektedir. Güneş enerjisinden yararlanarak enerjinin çok tüketildiği alanlardan biri olan aydınlatma sistemlerinde Akıllı ve LED’li aydınlatma konusu üzerine yapılan çalışmalar artmıştır. Bu çalışmada şebeke ile tümleşik PV panel kullanılarak akıllı sokak aydınlatması tasarlanmış ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen sistemde gündüz PV panel vasıtasıyla güneşten elde edilen enerji led’li sokak lambasında kullanılmak üzere aküde depolanmaktadır. Led’li sokak lambasının ışık şiddeti araç veya yaya trafiğine göre değişmektedir. Ayrıca aküde depolanan enerjinin belirlenen seviyenin altına düşmesi durumunda şebeke üzerinde takviye edilerek sistemin kesintisiz enerjilendirilmesi sağlanmıştır. Sistem denetimi Arduino üzerinden gerçekleştirilmiş olup sistem için gerekli olan yazılımsal ve donanımsal aygıtlar başarılı bir şekilde tasarlanmıştır. 

Keywords

• Akıllı sokak lambası
• Güneş enerjisi
• Yüksek Güçlü LED
• Enerji verimliliği
• Arduino

References

1. Richards, M., & Carter, D. (2009). Good lighting with less energy: Where next?. Lighting Research and Technology, 41(3), 285.
2. De Paz, J. F., Bajo, J., Rodríguez, S., Villarrubia, G., & Corchado, J. M. (2016). Intelligent system for lighting control in smart cities. Information Sciences, 372, 241-255.
3. Filimonova, A. A., Barbasova, T. A., & Shnayder, D. A. (2017). Outdoor lighting system upgrading based on Smart Grid concept. Energy Procedia, 111, 678-688.
4. Rajab, Z., Khalil, A., Amhamed, M., & Asheibi, A. (2017, March). Economic feasibility of solar powered street lighting system in Libya. In 2017 8th International Renewable Energy Congress (IREC) (pp. 1-6). IEEE.
5. Özçelik, M. A. (2017). The design and implementation of PV-based intelligent distributed sensor LED lighting in daylight exposed room environment. Sustainable Computing: Informatics and Systems, 13, 61-69.
6. Masoud, M. I. (2015, February). Street lighting using solar powered led light technology: Sultan qaboos university case study. In 2015 IEEE 8th GCC Conference & Exhibition (pp. 1-6). IEEE
7. Çolak, İ., İbrahim, S. E. F. A., BAYINDIR, R., & DEMİRTAŞ, M. (2007). Güneş Enerjisi Kaynaklı LED Armatür Tasarımı. Politeknik Dergisi, 10(4), 347-352.
8. Popović-Gerber, J., Ferreira, J. A., & van Wyk, J. D. (2011). Quantifying the value of power electronics in sustainable electrical energy systems. IEEE Transactions on Power Electronics, 26(12), 3534-3544.

9. Barra, K., & Rahem, D. (2014). Predictive direct power control for photovoltaic grid connected system: An approach based on multilevel converters. Energy Conversion and Management, 78, 825-834.