Technical & economical evaluation of solar powered LED street lights: An overlook contributor to load-shedding

• Autorzy: Katyara S. , Staszewski Ł. , Ansari J. , Soomro A. , Akhtar F.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.01.39

Warianty tytułu

PL

Techniczne i ekonomiczne aspekty ośiwtlenia ledowego ulic

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The traditional Street Lighting System (SLS) in Pakistan is based on mercury and sodium-vapor lamps. The individual lamp in SLS consumes 60 W to 600 W from the utility system. This increased power consumption ultimately affects the commercial and residential consumers thereby causing load-shedding during the peak hours. To reduce the power consumption and to shed some load from utility network, solar powered Light Emitting Diode (LED) Street lighting system has been suggested by the ministry of planning and development of Pakistan across the country. The LEDs with an equal luminance of 72 lm/w comparing to 250 W sodium-vapor or mercury lamp consume 100 W. Since the capital cost of installing solar powered LED lighting system is higher than traditional lighting system. But on the long term planning scale, the results are very much promising, resulting in 60% saving of energy. To evaluate the technical and economical feasibility of solar powered street lighting project, this research investigates the performance and installation cost of LEDs based SLS in the urban region of Sindh, Pakistan, with two lanes having pole distance of 30 m. This study shows that the total cost of installing the solar powered LED SLS is 21.25 million PKR and 13.98 million PKR for utility powered LED SLS as compared to 5.48 million PKR for traditional SLS, except electricity charges. On average, the deployed traditional SLS consumes 547,500 kWh/yr. The payback time for suggested solar powered LED lighting system is 5.384 years. The reliability and efficacy of results were assured through HOMER software.

PL

Tradycyjny system oświetlenia ulicznego (SLS) w Pakistanie oparty jest na lampach rtęciowych i sodowych. Poszczególna lampa w systemie SLS zużywa od 60 W do 600 W od systemu uzdatniania. To wzmożone zużycie energii wpływa ostatecznie na konsumentów komercyjnych i mieszkalnych, powodując w ten sposób spadek obciążenia w godzinach szczytu. Aby zmniejszyć zużycie energii i rozładować niektóre obciążenia z sieci energetycznej, zaproponowano ministerstwo planowania i rozwoju Pakistanu w całym kraju, system oświetlenia ulicznego LED emitowanego przez energię słoneczną. Diody LED o tej samej luminancji 72 lm / w w porównaniu do lampy sodowej lub rtęciowej 250 W zużywa 100 W. Ponieważ koszt kapitału zainstalowania systemu oświetlenia LED jest wyższy niż w przypadku tradycyjnego oświetlenia. Jeśli chodzi o długoterminową skalę planowania, wyniki są bardzo obiecujące, co daje 60% oszczędność energii. Aby ocenić techniczną i ekonomiczną wykonalność projektu oświetlenia ulicznego zasilanego energią słoneczną, przeprowadzono badania dotyczące wydajności i kosztów instalacyjnych lamp SLS w rejonie miejskim Sindh, w Pakistanie, z dwoma pasami o odległości bieguna 30 m. Badanie wykazało, że całkowity koszt zainstalowania zasilanego energią słoneczną LED SLS wynosi 21,25 mln PKR i 13,98 mln PKR dla zasilanych energią elektryczną LED SLS w porównaniu do 5,48 mln PKR dla tradycyjnych SLS, z wyjątkiem opłat elektrycznych. Średnio, wdrożony tradycyjny system SLS zużywa 547 500 kWh rocznie. Czas zwrotu energii dla sugerowanego systemu oświetlenia LED wynosi 5,384 lata. Niezawodność i skuteczność wyników została zapewniona dzięki oprogramowaniu HOMER.

Słowa kluczowe

EN

LED lamp; solar power; Street Lighting System; lithium-ion battery; energy saving; HOMER software

PL

lampa LED; energia słoneczna; oświetlenie uliczne; bateria litowa; oszczędność energii; oprogramowanie HOMER

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 1
• Strony: 157--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Katyara S.

• Department of Electrical Engineering, Sukkur IBA University, Pakistan

autor

Staszewski Ł.

• Department of Electrical Power Engineering, Wroclaw University of Science and Technology, Poland

autor

Ansari J.

• Department of Electrical Engineering, Sukkur IBA University, Pakistan

autor

Soomro A.

• Department of Electrical Engineering, Sukkur IBA University, Pakistan

autor

Akhtar F.

• Department of Electrical Engineering, Sukkur IBA University, Pakistan

Bibliografia

• [1] http://icci.com.pk/data/downloads/63/1293619048_1.pdf
• [2] Hafiz Bilal Khalil “Energy Crisis and potential of solar energy in Pakistan” Renewable and Sustainable Energy Reviews 31 - Vol 91(4) December 2013
• [3] http://www.cpec.gov.pk/brain/public/uploads/documents/China- Pakistan-Economic-Corridor-English-Booklet.pdf
• [4] N. R Velaga , A. Kumar, “Techno-economic Evaluation of the Feasibility of a Smart Street Light System: A case study of Rural India”,2012, Social and Behavioral Sciences, Vol.62, pp. 1220 – 1224
• [5] A. Athanasia, L. Papatsoris, D. Anastassios “The Economic of Photovoltaic Stand-Alone Residential Households :A Case Study for Various European and Mediterranean Location”. Heslingtong : Department of Electronics University of York, 2000
• [6] B. J. Huang, M. S Wu, H. H. Huang “Economic Analysis of Solar-Powered Led Roadway Lighting” Proceedings of ISES World Congress 2007 (Vol. I – Vol. V) pp 466-470
• [7] L. Al-Kurdi , R. Al-Masri A. Al-Salaymeh “Economical Investigation of the Feasibility of Utilizing the PV Solar Lighting for Jordanian Streets” Int. J. of Thermal & Environmental Engineering Volume 10, No. 1 pp. 79-85 (2015)
• [8] J. Tsado, M.A Ganiyu , “Engineering economics of solar based street lighting in Nigeria”, Journal of economics and engineering, 3(1), 13-16 (2012).
• [9] B. Xuemei , “RIZHAO, CHINA: Solar-Powered City”, World Watch, (2007) Vol. 20(2), pp. 31-60
• [10] K.A Kumar, K. Sundereswaran, P.R Venkateswaram, S. Palani, B.R Naina “Design, implementation and economic analysis of sustainable LED roadway lighting system in industrial environment” (2015) International Conference on Industrial Instrumentation and Control (ICIC), IEEE explorer
• [11] http://www.solar-street-light.com/content/23-solar-street-lightsconstruction
• [12] S. d Ingegneria “The solar LED street light” Master of Science Degree in Electrical Engineering Degree Thesis, Department of Information Technology, UNIVERSITY OF PADUA July 2013
• [13] P. Fabrício. V. Lucila, M.S. Campos, N.C Filho, “Sustainability constraints in techno-economi analysis of general lighting retrofits” Journal Energy and Building, Vol. 5 (2), pp.500-507 (2012)
• [14] C. K Gan, A. F Sapar, Y. C Mun, K. E Chong, “ Technoeconomic Analysis of LED Lighthing: A case Study in UTeM’s Faculty Building”, in Malaysian Technical Universities Conference on Engineering & Technology (2012), MUCET 2012, pp.208-216
• [15] I.S Mardikaningsih, W. Sutopo, M. Hisjam, R. Zakaria “ Techno-economic Feasibility Analysis of a Public Street Light with Solar Cell Power” Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2016 Vol II, IMECS 2016, March 16 - 18, 2016, Hong Kong
• [16] IEEE Std.2362TM-2003. IEEE Guide for selection, charging, test, and evaluation of lead-acid batteries used in stand-alone photovoltaic (PV) system
• [17] B.J Huang, M.S Wu, C.J Wu. Development and field test of a long-lasting solar LED lighting system, Word Renewable Energy Congress IX August 19-25, 2006 p. 590.
• [18] H. S. Al. Mohammed "Large Scale Desalination: A Comparative Cost Affective Economic Analyses of Nuclear, Gas and Solar Powered Plants", Theoretical Economics Letters, 2015.
• [19] American National Standard Practice for Roadway Lighting. Illumination Engineering Society of North America Report #RP- 8-00, August 1999.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).