I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 7 ,   p p .   2 2 8 7   ~   2 29 9   I SS N:  2 088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 5 . pp 2 2 8 7 - 2299          2287       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   Feas ibility o Sub stitut io n  of t he C o nv entiona l St ree Lig hting  Ins talla tion by  t h e P ho tov o ltaic Ca se Study o n a M u nicipa lity in  Ag a dir in Mo ro cc o       F a t i m a   O utf er din e 1 ,   L a ho u s s ine B o uh o uch 2 ,   M us t a ph a   K o urchi 3 ,   M o ha m ed  Aj a a mo u m 4 ,   Ali  M o ud den 5   1, 5 L M T I,   De p a r t m e n o f   P h y sic s,  F S A ,   Ib n   Z o h r   Un iv e rsity ,   M o ro c c o     2 , 3, 4 ERT A IER,   ES TA ,   Ib n   Z o h r   Un iv e rsity ,   M o ro c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 3 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma y   2 7 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J u n e   27 ,   2 0 1 7     In   th is  w o rk ,   w e   p re se n a   tec h n ica a n d   e c o n o m ic  stu d y   o f   th e   so lar  p o w e re d   stre e li g h ti n g   sy st e m   o f   a   m u n icip a li ty   in   th e   so u t h   o f   M o ro c c o .   T h e   sta te  o f   th e   c o n v e n ti o n a stre e li g h ti n g   s y ste m   is   f irst  a n a l y z e d   in   a   su b sta ti o n   o f   stre e li g h ti n g .   T h e n   a   siz in g   m e th o d   is  a p p li e d   t o   t h e   p h o t o v o lt a ic  in sta ll a ti o n   in   t h e   tes ti n g   a re a .   A   f in a n c ial  stu d y ,   b y   c o m p a riso n   b e tw e e n   c o n v e n ti o n a a n d   P V - b a se d   li g h ti n g ,   is  c a rried   o u sh o w in g   th e   f e a sib il it y   o th e   P V   stre e li g h ti n g . ) .           K ey w o r d s :   Dialu x   Har m o n ic s   P h o to v o ltaic   P o w er   q u ali t y   a n al y ze r   P s y s t   S tr ee t lig h ti n g   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ou t f er d in Fati m a,     L MT I ,   Dep ar tm e n t o f   P h y s ic s ,   FS A ,   I b n   Z o h r   U n iv er s it y ,   8 1 0 6 ,   Dak h la  C it y ,   Ag ad ir ,   Mo r o cc o   E m ail:  f ati m a. o u t f er d in e @ ed u . u iz. ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   T h tech n o - ec o n o m ic  s tu d y   f o r   s o lar   s tr ee lig h ti n g   s y s te m   h av b ee n   d ev elo p ed   in   m an y   s cie n ti f ic   r esear ch   w o r k s   [ 1 - 3 ] .   T h ese  s tu d ie s   co n f ir m ed   t h at  th e n er g y   co n s u m p tio n   i n   s tr ee lig h ti n g   s y s te m   i s   co n s id er ab l y   r e d u ce d   w it h   P p o w er   s o u r ce .   Ho w e v er ,   th es w o r k s   f o cu s ed   o n l y   o n   t h tech n ica f ea s ib il it y   [4 - 1 1 ] ,   an d   it ' s   m u ch   d i f f icu lt  to   f in d   s tu d ie s   o n   t h s u s ta in a b le  an d   ex h a u s ti v f ea s ib ilit y   in   liter at u r w h ich   r eq u ir an   an al y s is   o f   elec tr ic al  q u alit y   o f   p o w er   s u p p l y   i n s tallatio n   i n   ac co r d an ce   w it h   E N5 0 1 6 0   s tan d ar d   [ 1 2 , 1 3 ] ,   an d   th q u alit y   o f   t h elec tr ical  n et w o r k   co n s i s t en w it h   th s tan d ar d s   C E 1 6 1 0 0 0 - 2 - 2   [ 1 4 ]   an d   C E I 6 1 0 0 0 - 3 - 4   [ 1 5 ] .   I n   I n d ia,   s t u d y   h a s   b ee n   ca r r ied   o u in   o r d er   to   ev alu ate  t h en er g y   a n d   ec o n o m ic   ef f icie n c y   o f   t h e   s tr ee lig h ti n g   b y   t h " L it h o n i Vis u a So f t w ar e "   an d   " Ho m er   So f t w ar e "   [ 1 6 ] T h f ir s t   s o f t w ar i s   u s ed   in   o r d er   to   s i m u late  t h g r ap h ic  s tr u ct u r o f   li g h t   p o in t s   a n d   t h m ax i m u m   l u m i n o u s   f lu x   b y   ad j u s ti n g   t h ti lt   an g le   a n d   h ei g h o f   m as t;  t h s ec o n d   o n e   is   u s ed   i n   f o r   th co n ce p tio n   a n d   a n al y s i s   o f   h y b r id   p o w e r   g en er atio n   s y s te m s .   An o th er   s t u d y   [ 2 ] ,   f u l f il led   in   T aiw a n ,   h as  co n ce r n ed   an   ec o n o m ic   co m p ar is o n   b et w ee n   t h r ee   t y p es   o f   s y s te m s So lar   s tr ee li g h tin g   w it h   L E la m p ,   co n v e n t io n al  s tr ee li g h ti n g   w it h   o n   th e   o n h an d   L E la m p   an d   m er cu r y - v ap o r - la m p   o n   t h o th er   h a n d .   T h is   s tu d y   h as  s h o w n   th at ,   d esp ite  h i g h er   in s tal latio n   co s t,  t h e   s o lar   p o w er ed   L E s y s te m   i s   m o r e   ec o n o m ical  d u to   a n   en er g y   s a v i n g s   o f   u p   to   7 5 co m p ar ed   to   t h e   m er cu r y   la m p   li g h ti n g   s y s te m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 2 8 7     2 2 9 9   2288   I n   th ca s s t u d ied   in   t h is   w o r k ,   th s tr ee li g h t in g   o f   Dc h eir E l - J ih ad ia  m u n icip alit y ,   lo c ated   in   th e   s u b u r b   o f   A g ad ir   cit y   i n   Mo r o cc o ,   h as  co n s u m ed   3   3 6 4   3 0 0   k W h   d u r in g   th y ea r   2 0 1 5 .   T h is   m ea n to   th m u n icip ali t y   b i ll  o f   ar o u n d   4   1 7 8   7 5 0   MA th at  r ep r esen 2 0 o f   its   to tal  b u d g et.   T h is   w as  t h m ai n   r ea s o n   t h at  led   t h m u n ic ip ali t y   to   m o v to w ar d s   s o l u tio n s   to   o p ti m ize  th e   elec tr icit y   co n s u m p tio n   i n   s tr ee lig h ti n g ,   i n cl u d in g   s o l u tio n s   u s in g   P en er g y .   I n d ee d ,   in   t h f ield   o f   s tr ee l i g h t in g ,   t h s o lar   s tr ee t   li g h i s   k in d   o f   s tr ee li g h w h ic h   i s   s u p p lied   b y   t h s o lar   P en er g y ,   t h at  is ,   it's   eq u ip p ed   w i th   s o lar   p an els  t h at  co llect  s u n li g h t h r o u g h o u th d a y   an d   tr an s f o r m   i to   elec tr icit y .   T h en ,   it  in s u r es   t h en e r g y   s to r a g i n   b atter ies   v ia   cir c u itr y .   Fin a ll y ,   to   p r o v id lig h ti n g ,   elec tr ica en er g y   i s   r esto r ed   at  n ig h t.  T h is   k i n d   o f   s tr ee lig h th u s   b ec o m e s   s e lf - s u f f icie n i n   en er g y .   it  w i ll g r ea tl y   co n tr ib u te  to   r ed u cin g   co n s u m p tio n   co s ts   as  well  as g r ee n h o u s e   g a s   e m is s io n s .   I n   t h is   co n te x t ,   to g et h er   w i th   th g r ea s u n s h i n i n   t h r e g i o n   o f   Ag ad ir   es ti m ated   at  3   144   k W h / m 2   [ 1 7 ] ,   w h a v p r o p o s ed   to   th is   m u n icip alit y   to   s t u d y   t h f e asib ilit y   o f   s u b s tit u tio n   o f   t h e   co n v e n tio n al  s tr ee t   lig h ti n g   i n s tallatio n   b y   th e   p h o to v o ltaic  in   o r d er   to   m i n i m ize  elec tr ical  en er g y   co n s u m p tio n .   T h p r esen p ap e r   is   o r g a n ize d   as   f o llo w s :   af ter   t h is   in tr o d u ctio n ,   w e   p r esen t   i n   s ec tio n   2   t h to o ls   o f   in v e s ti g atio n   u s ed .   T h en ,   i n   s ec tio n   3 ,   w e   an al y ze   d i f f er en m ea s u r e m e n ts   ca r r ied   o u t   i n   o n o f   t h co n v e n tio n al   s tr ee l ig h ti n g   s u b s tatio n s   i n   a n   ar ea   o f   Dc h e ir E J ih ad ia   m u n icip alit y .   T h en ,   w e   d escr ib in   s ec tio n   4   s izin g   m et h o d   ap p lied   to   th P in s tallatio n   o f   s tr ee lig h ti n g   i n   th tes t in g   ar ea .   Sectio n   5   co n clu d es  t h s iz in g   w it h   f i n an cia s t u d y   o f   t h i n s ta llatio n   b y   co m p ar is o n   b et w ee n   t h u s o f   co n v e n tio n al  an d   P V - b ased   lig h ti n g .   T h en ,   th tech n ical  a n d   ec o n o m ic   s tu d y   r e s u l ts   w il b p r esen ted ,   co m p ar ed   an d   d is cu s s ed   in   s ec tio n   6 .   Fin al l y ,   co n clu s io n   an d   r ef er e n ce s   c lo s th is   p ap er .       2.   DE V E L O P M E NT   T O O L S   A   p o r tab le  n e t w o r k   a n al y ze r   [ 1 8 ]   w a s   u s ed   to   s tu d y   t h s t ate  o f   p o s t   o f   t h s tr ee li g h ti n g .   T h i s   d ev ice  allo w s   to   m ak m ea s u r es  an d   to   r ec o r d   ce r tain   elec tr ical  q u an t ities   a s   w ell  a s   th p ar am eter s   w h ic h   id en ti f y   t h q u alit y   o f   a n   elec t r ical  n et w o r k .   Oth er w i s e ,   f o r   s izi n g   t h p r o p o s ed   s o lar   s tr ee t lig h tin g   s y s te m ,   th to o ls   u s ed   ar e :   -   P VS y s i s   s o f t w ar d ed icate d   to   s izin g   p h o to v o ltaic  s y s te m s   [ 1 9 ].   -   DiaL u x   s o f t w ar is   u s ed   to   ca lcu late  o p ti m u m   b r ig h tn e s s   i n   p u b lic  lig h ti n g   i n s tallatio n   [ 2 0 ].   -   Ma p I n f o   w h ic h   is   co m p u ter   to o g iv in g   r ep r esen tat io n   o f   g eo g r ap h ic  d ata  o f   lig h p o in ts   o n   g eo g r ap h ical /s atell ite  m ap s   [ 2 1 ] .       3.   M E ASURE M E NT   ANA L Y SI S O F   CO NV E NT I O NAL  ST R E E T   L I G H T I NG   SYS T E M   P r io r   to   s tu d y   a n d   s ize  o f   th e   p r o p o s ed   s o lu ti o n ,   w p r ese n t h s tate  o f   o n o f   t h s tr e et  lig h ti n g   s u b s ta tio n ,   n a m ed   " Su b s tatio n   9" ,   in   th Dch eir E l - J ih ad ia   m u n icip ali t y .   T h m ea s u r e m e n t s   w er ca r r i ed   o u as   f o llo w :   Firs tl y ,   s o m elec tr ical  q u a n tit ies  c h ar ac t er izin g   t h s u b s ta tio n ,   s u ch   a s   v o lta g e ,   cu r r en t,  p o w er   f ac to r   an d   f u n d a m e n tal  f r eq u en c y .   Seco n d ly ,   t h p ar a m eter s   id en ti f y i n g   t h elec tr ical  g r id   q u alit y   o f   th e   co n v en tio n a s u b s tatio n ,   s u ch   as   to tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n ,   h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   t h v o ltag an d   t h c u r r en t,  a n d   th eir   co m p at ib ilit y   lev e ls .   Fin all y ,   t h p o w er   co n s u m p tio n   in v o lv ed   i n   th is   co n v e n tio n al  s u b s tatio n .     3 . 1 .     T ra cing   a nd   t ra ck ing   o f   t he  ins t a lla t io n   Usi n g   Ma p I n f o   s o f t w ar e,   w h av e   tr ac k ed   co o r d in ates   o f   t h d i f f er e n l ig h p o i n ts   s u p p lied   b y   t h e   " Su b s tatio n   9"   th at  w as  c h o s e n   f o r   th i s   s t u d y .   T h is   S u b s tati o n   is   lo ca ted   in   th r eg io n   w h o s GP co o r d in ates   ar 3 0 °2 1 ' 4 6 . 8 ' '   No r th   a n d   9 ° 3 1 ' 4 2 . 2 "   W e s ( L atitu d 3 0 . 3 6 3   an d   L o n g it u d - 9 . 5 2 8 4 ) .   F ig u r 1   p r ese n ts   t h e   g eo g r ap h ical   d is tr ib u tio n   o f   7 0   lig h p o in ts   o f   v ar io u s   p o wer s   th a " Su b s tat io n   9"   s er v e s .   T h ese  li g h p o in t s   ar lis ted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   T r ac k in g   s y m b o ls   o f   lig h t p o in ts   i n   f ig u r 1   R e f e r e n c e   D e si g n a t i o n   Po w e r   ( W )   N u m b e r   o f   l i g h t   p o i n t s   P   " S u b s t a t i o n   9 "   --   --     U n d e r g r o u n d   o u t g o i n g   f e e d e r   C   2 5 0   20     O v e r h e a d   o u t g o i n g   f e e d e r   B   +   S t r e e t l i g h t s   1 5 0   e t   2 5 0   1 1   e t   1 5     O v e r h e a d   o u t g o i n g   f e e d e r   A   1 5 0   e t   2 5 0   1 1   e t   1     P r o j e c t o r   M I   4 0 0   12   T o t a l   l i g h t   p o i n t s   70   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F ea s ib ilit o f S u b s titu tio n   o f t h C o n ve n tio n a l S tr ee t Lig h tin g   I n s ta lla tio n   b th e     ( F a tima   Ou tfer d in e )   2289     Fig u r 1 .   A r ea   s u p p lied   b y   t h e   " Su b s tatio n   9 "   w i th   t h tr ac k i n g   s u m m ar ized   in   tab le  1       As a n   il lu s tr atio n ,   to   ev a lu ate   th v al u es   o f   e lectr ical  q u an ti t ies,  as   w ell   as  th e   elec tr ical  p e r f o r m an ce   q u alit y   o f   " Su b s tatio n   9 " ,   w m ak u s o f   q u a n ti ties   ad o p ted   b y   E N5 0 1 6 0   s tan d ar d   [ 1 2 ]   s u m m ar ized   in   T ab le   2.       T ab le  2 .   T h lim it v al u es a cc o r d in g   to   th E N5 0 1 6 0   s tan d a r d   [ 1 2 ]   Qu a n t i t y   V a l u e s     M i n .   M a x .   T o l e r a n c e   ( % )   V o l t a g e   (V)   2 0 7   2 5 3   ± 1 0 %   ( o f   2 3 0   V)   F u n d a me n t a l   f r e q u e n c y   ( H z )   4 9 . 5   5 0 . 5   ± 1 ( o f   5 0   H z )   I mb a l a n c e   (V)   4 , 6   2 ( o f   2 3 0   V)   T H D f   i n   v o l t a g e   ( %)   ---   ---   0   t o   5   T H D f   i n   c u r r e n t   ( %)   ---   ---   0   t o   1 0       3 . 2 .     E lect rica l qua ntit ies  ev o lutio n U,   I ,     et   F   3 . 2 . 1.     P ha s es   v o lt a g U   Fig u r 2   s h o w s   t h ev o l u tio n   o f   th v o lta g U   o f   th th r ee   p h ases   d u r in g   o n d a y b et w e en   1 3 h   o f   08   J u ly   2 0 1 5   an d   1 5 h   o f   0 9   J u l y   2015.           Fig u r 2 .   E v o lu tio n   o f   th t h r e p h ases   v o ltag e   U   s u p p l y i n g   t h " Su b s tatio n   9 "         Fo llo w i n g   an al y s is   o f   t h ab o v p ar a m eter ,   w f i n d   t h at  th v o ltag U   o f   th t h r ee   p h a s es  is   lo w er   th an   ± 1 0 %   o f   n o m i n al  v o lta g 2 3 0   as  s tip u lated   b y   th s tan d ar d   E N5 0 1 6 0   [ 1 2 ] .   I n d ee d ,   ac co r d in g   to   th is   f i g u r e,   t h m ax i m u m   v al u is   ap p r o x i m atel y   2 5 0   ( <   253   V)   an d   th m in i m u m   v al u is   ab o u 2 3 3   (>   207   V)   lead in g   to   n o n - o v er lo ad ed   elec tr icity   n e t w o r k .   "Po s t 9 "   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 2 8 7     2 2 9 9   2290   W also   n o te,   in   f i g u r 2 ,   v o ltag i m b a lan ce   b et w ee n   p h a s es.  B u th i s   i m b alan ce   d o es  n o ex ce e d   th E N5 0 1 6 0   s tan d ar d   [ 1 2 ]   li m it  o f   2 %.  Fo r   ex a m p le,   o n   0 9   J u ly   2 0 1 5   ab o u 3 h 3 0 ,   U ma x   =   U 1   -   U 3   2 4 5 . 5   -   244   =   1 . 5   V   <   4 . 6   V.     3 . 2 . 2 .     P ha s es  c urre nt  I   Fig u r 3   s h o w s   th te m p o r al  v ar iatio n   o f   th c u r r en I   i n   th t h r ee   p h ases   o f   th " Su b s tatio n   9"   p o w er   s u p p l y .   W o b s er v t h a th th r ee   cu r v es  co r r esp o n d in g   to   p h ase  c u r r en t s   p r esen c u r r en p ea k s   d u r in g   s tar tin g   o f   t h s tr ee l ig h ti n g   l a m p s ,   at  1 9 h 4 5   o f   0 8   J u l y   2015   as  s h o w n   i n   F i g u r 3 .   A t   a r o u n d   1 1 h 0 0   o f   th e   f o llo w in g   d a y ,   th li g h ti n g   w a s   f o r ce d   to   d eter m in t h lig h p o i n ts   s u p p lied   b y   t h s u b s ta tio n   9 .   T h ese  cu r r en p ea k s   ar ap p r o x i m at el y   1 . 4   ti m es  t h n o m in a cu r r en I n   ( I n 1   =   28   A ,   I n 2   =   48   A ,   I n 3   =   72   A ) .   th e   v ar io u s   p u ls e s   o cc u r r in g   o n   t h cu r v es o f   p h a s es 1   an d   2   in   t h r an g o f   10   at   1 4 h 4 0   o f   0 8   J u ly   2015   s h o wn   in   f ig u r 3 ,   ar d u to   an o th er   ad d itio n al  lo ad   s u p p lied   b y   th p h ase s   1   an d   2 .   I co r r esp o n d s   to   te m p o r ar y   s u p p l y i n g   o f   m ain ten a n ce   en g in es b y   t h " Su b s tat io n   9" .         Fig u r 3 .   Var iatio n   o f   th t h r e p h ases   c u r r en I   s u p p l y in g   t h " Su b s tatio n   9 "       W also   n o te  th at  lo ad   cu r r e n is   s tab le  th r o u g h o u t h li g h t in g   p er io d ,   esp ec iall y   f o r   p h ase  3   f o r   w h ic h   I 3     72   A .   Fo r   th o th e r   t w o   p h ases ,   t h m ea n   v al u e   o f   th cu r r en t s   I 1   an d   I 2   ar r esp ec tiv el y   ab o u t   28   an d   48   A .   th i m b ala n ce   b et w ee n   I 1 I 2   an d   I 3   is   d u to   th lig h t p o in t s   i n eq u alit y   s u p p lied   b y   t h ese  li n es .   I n d ee d ,   th p h ases   1   an d   2   s u p p l y   1 2   an d   2 6   s tr ee tlig h ts   r esp ec tiv el y ,   w h ile  t h p h ase  3   alo n s u p p lies   3 2   s tr ee tlig h t s .   I n   o r d er   to   co r r e ct  th is   i m b alan ce ,   t h m u n ici p alit y   m u s b alan ce   th t h r ee   p h ases   b y   c h ar g i n g   th e m   a l m o s t id en tical l y .     3 . 2 . 3 .     P o w er   f a ct o r   T h s ta te m e n t s   i s s u ed   b y   n et w o r k   an al y ze r   i n cl u d t h e v o lu tio n   o f   p o w er   f ac to r   ,   as  s h o w n   i n   F ig u r 4   f o r   th th r ee   p h a s es o f   t h " Su b s tatio n   9 " .   W f in d   th at,   f o r   t h t w o   p h a s es  1   an d   3 ,   1   an d   3   ev o l v e   al m o s i n   th s a m d ir ec tio n   w it h   an   a v er ag v al u o f   ab o u 0 , 7 .   On   th co n tr ar y ,   2   is   u n s tab le  d u to   d ef ec in   t h p h ase  li n 2 ,   an d   p o s s ib l y   d u to   f l ick er i n g   s tr ee t li g h t ,   an d   also   to   te m p o r ar y   s u p p l y in g   o f   m a in te n a n ce   en g i n e s.   Ot h er w is e,   th e   av e r ag to tal  p o w er   f ac to r   m e asu r ed   i n   t h i n s tallatio n   o f   s tr ee li g h ti n g   i s   ap p r o x im a tel y   0 , 7 ,   w h ich   is   n o r ea ll y   o p ti m al  s i n ce   m o s la m p s   in s talled   d o n ' h a v e   p o w er   co r r ec tio n   ca p ac ito r .   T h m u n icip alit y   m u s t i n s tall c ap ac ito r s   in   o r d er   to   r ea ch   p o w er   f ac to r   clo s to   0 , 9 5 .       Fig u r 4 .   E v o lu tio n   o f   th p h a s es p o w er   f ac to r     o f   " Su b s tat io n   9"     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F ea s ib ilit o f S u b s titu tio n   o f t h C o n ve n tio n a l S tr ee t Lig h tin g   I n s ta lla tio n   b th e     ( F a tima   Ou tfer d in e )   2291   3 . 2 . 4.     Net w o rk   f re qu enc y   Am o n g   t h elec tr ical  q u an titi es  in   th " Su b s tatio n   9 " ,   w e   illu s tr ate  i n   f ig u r 5   th f u n d a m e n tal   f r eq u en c y   F   m ea s u r ed   an d   th at  is   les s   th a n   ± 1 o f   th e   n o m i n al  v al u 5 0   Hz  im p o s ed   b y   th e   s ta n d ar d   E N5 0 1 6 0   [ 1 2 ] .   I n d ee d ,   th m ea s u r ed   v al u es,  F max   an d   F min   ar e   eq u al  to   5 0 . 0 6   Hz   <   5 0 . 5   Hz   an d   4 9 . 9 5   Hz   >   4 9 . 5   Hz  r esp ec tiv el y ,   w h ich   r ep r esen t s   th ac ce p tab le  v ar iatio n s .           Fig u r 5 .   Fu n d a m e n tal  f r eq u e n c y   F   o f   t h s u p p l y   v o ltag o n   th " Su b s tat io n   9 "       3. 3   P a ra m et er s   i dentif y ing   t he  elec t ricit y   net wo rk   qu a li t y   3. 3 . 1.     T o t a l ha rm o nic  dis t o r t io f a ct o r   I n   o r d er   to   ass ess   t h elec tr i cit y   n et w o r k   q u alit y   o f   " Su b s tatio n   9 " ,   w u s o n o f   th e   d ed icate d   p ar am eter s ,   n a m ed   to tal  h ar m o n ic   d is to r tio n   TH D f .   T h is   is   d ef i n ed   as   t h r atio   b et w ee n   th e   to tal  e f f ec ti v e   v alu o f   t h h ar m o n ic s   o f   s i g n al  U   o r   I ,   an d   th ef f ec ti v v alu o f   its   f u n d a m e n tal  c o m p o n en t.  T h is   i s   p ar am eter   d ef in i n g   th o v er all   d is to r tio n   o f   th p er io d ic  q u an tit y .   T h THD f   r ef lects  s u b s t an tiall y   i n cr ea s o f   J o u le  ef f ec i n   th lin es  an d   d ev ice s .   W d is tin g u i s h   t w o   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n :     THD V   co r r esp o n d in g   to   t h to t al  h ar m o n ic  d is to r s io n   i n   v o lta g e.     THD I   r ep r esen ti n g   t h to tal  h a r m o n ic  d is to r s io n   in   c u r r en t.           Fig u r 6 .   Var iatio n   o f   th to tal   h ar m o n ic  d is to r tio n   o f   f u n d a m en tal   :     ( a )   v o ltag an d   ( b )   cu r r en t,  co n ce r n i n g   th s u p p l y   o f   " Su b s t atio n   9 "       A cc o r d in g   to   m ea s u r e m e n r esu lt s   s h o w n   i n   f i g u r 6 - a ,   w f i n d   th at  th to tal  h ar m o n ic  d i s to r tio n   i n   v o ltag V T HD   is   le s s   t h an   5% ,   w h i c h   is   ac ce p tab le  u n d er   th E N5 0 1 6 0   [ 1 2 ] .   T h u s ,   t h i s   elec tr ical  g r id   is   en v ir o n m e n tal l y   n o n - p o llu ti n g   in   v o lta g e,   w h ic h   is   n o th e   ca s f o r   cu r r en t.  I n d ee d ,   th s p ec tr u m   o n   f i g u r e   6 - b   s h o w s   t h at   th e   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   in   cu r r e n t   I TH D   is   ab o u 1 3 , 8 f r o m   2 0 h   t o   0 6 h 1 5   of   09   Ju l y   2015 ,   ex ce ed in g   10%   r eq u ir ed   b y   t h s tan d ar d .   T o   m i n i m i ze   th I TH D ,   w m u s s e u p   p ass iv e   h ar m o n i c   f ilter   [ 2 2 - 24 ],   w h ic h   is   e n v is a g ed   in   t h n ea r   f u t u r b y   t h m u n icip ali t y .   ( a )   ( b)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 2 8 7     2 2 9 9   2292   T h er is   also   a   h ig h   I THD   b et w ee n   1 9 h 3 0   a n d   2 0 h   w h i c h   is   n o d u to   th e   s tr ee t   li g h ti n g :   Si n ce   t h e   lig h ti n g   b eg i n s   o n l y   at  2 0 h ,   t h en   t h I THD   is   n o ca u s ed   b y   t h i g n i tio n   o f   t h la m p s ,   b u b y   an   i m p ac o f   o th er   lo ad s   s u p p lied   b y   t h p h ase  2 ; n a m e l y   t h m ain te n a n ce   w o r k s   n ea r   th " Su b s tatio n   9 " .       3. 3 . 2 .     H a rm o nic  s pect ru m   o f   v o lt a g a nd   curr ent   T h lam p s   u s ed   in   s tr ee li g h t in g   ar n o n - li n ea r   lo ad   co r r esp o n d in g   to   d ef o r m ed   cu r r en d r a w ,   an d   th e n   to   an   h ar m o n ic  r ic h   c u r r en t.   Fro m   t h m ea s u r e m e n ts   tak e n   o n   t h r e p h ase s   L 1 ,   L 2   a n d   L3   o f   " Su b s tat io n   9" ,   as   s h o wn   i n   f i g u r 7 ,   th cu r r e n h ar m o n ics  H In   a r m o r p r ed o m i n a n t h an   t h v o ltag e   h ar m o n ic s   H Vn .   T h i s   i s   d u to   t h i m p ac t   o f   lo ad s   w h o s e   cu r r en ex ce e d s   1 6   A .   T h s p ec tr al  lin e s   H In   as  w ill  a s   H Vn   co r r esp o n d   to   th o d d   h ar m o n ics   r an k s   o f   o r d er   3 ,   5 ,   7 ,   9 ,   1 1 ,   etc.   I n   f ac t,  th h ar m o n ics  ar e   ch ar ac ter ized   b y   t h eir   o d d /ev en   r an k .   T h ev en   h ar m o n ics  ar o f te n   n eg l ig ib l in   in d u s tr y ,   b ec au s e   t h e y   ar ca n ce lled   b y   t h s i g n al  s y m m etr y .   I n   ad d itio n ,   th ese  e v en   h ar m o n ics  o n l y   e x is in   t h p r esen ce   o f   D C   co m p o n en t,  co n tr ar y   to   th o d d   h ar m o n ics  ( 3 ,   5 ,   7 )   w h ic h   ar a m p ler   o n   th p u b li elec tr icit y   g r id .           Fig u r 7 .   Sp ec tr u m   o f   t h s et  o f   h ar m o n ics :   (a )   H Vn   an d   ( b )   H In   o f   th g r id   in   ca s o f   " Su b s tatio n   9 "       Fo llo w i n g   th s p ec tr u m   a n al y s is   in   f ig u r 7 ,   w s u m m ar ize  in   tab le  2   an d   3 ,   th v alu es  o f   m ea s u r ed   a m p lit u d es  ( A H V n - m   an d   A HIn - m   in   %)   co r r esp o n d in g   to   t h s p ec tr al  lin e s   H Vn   a n d   H In   f o r   d i f f er en r a n k s .   T h e   A HV n - n   a n d   A HIn - n   to ler ab le  lev e ls   f o r   th a m p lit u d es  o f   li n es  H Vn   an d   H In ,   ac co r d in g   to   C E I 6 1 0 0 0 - 2 - 2   [ 1 4 ]   f o r   lo w   v o ltag g r id   5 0   Hz,   ar p r esen ted   i n   T ab le   3   an d   T a b le  4.       T ab le  3 .   C o m p atib ilit y   le v els  f o r   H Vn   o n   th g r id   s u p p l y in g   t h " Su b s tatio n   9 "   Order s   o d d   n o n - m u l t i p l e o f   3   Order s   o d d   m u l t i p l e o f   3   n   A H V n - m   ( % )   A H V n - n   ( % )   [ 1 4 ]   n   A H V n - m   ( % )   A H V n - n   ( % )   [ 1 4 ]   5   1 . 3   6   3   0 . 5   5   7   0 . 7   5   9   0 . 3   1 . 5   11   0 . 3   3 . 5   15   0   0 . 3   13   0 . 1   3   21   0   0 . 2   17   0   2   > 2 1   0   0 . 2   19   0   1 . 5         23   0 . 1   1 . 5         25   0   1 . 5         > 2 5   0   0 . 2   +   1 2 . 5 / n             Fro m   th ese  tab les  3   an d   4 ,   w e   co n clu d o n   o n h an d ,   th at  t h lev els  o f   h ar m o n i c s   H Vn   an d   H In   o f   th s tatio n   u n d er   test ,   lar g el y   m e et  th s ta n d ar d ,   ex ce p th t wo   cu r r en h ar m o n ics  H I 15   an d   H I 17 .   On   th o t h er   h an d ,   as  s h o w n   i n   F i g u r 7 ,   th cu r r en h ar m o n ics  H I 3   as  w ell  a s   th v o lta g h ar m o n ic s   H V 5   [ 1 3 ]   ar am p ler   th an   th o t h er s .   In d ee d ,   H I 3   a n d   m u l tip les o f   3   ar g en er ated   b y   s i n g le - p h ase  lo ad s   s in ce ,   i n   th is   ca s e,   t h HP la m p s   ( Hig h   P r ess u r So d iu m )   ar p o w er ed   b y   o n p h a s li n e.   T h ese  H In   ar p ar ticu lar l y   d am a g i n g   to   th r ee - p h ase  p o w er   at  t h s tatio n ,   b ec au s o f   t h h i g h   c u r r en t   p r o d u ce d   in   th n e u tr al  co n d u cto r   lead in g   to   p r o d u ctio n   o f   an   ex ce s s i v h e atin g   o f   n e u tr al  w ir e.         ( a )   ( b)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F ea s ib ilit o f S u b s titu tio n   o f t h C o n ve n tio n a l S tr ee t Lig h tin g   I n s ta lla tio n   b th e     ( F a tima   Ou tfer d in e )   2293   T ab le   4 .   C o m p atib ilit y   le v els  f o r   H In   d em a n d ed   b y   t h " Su b s tatio n   9 "   Order s   n   o d d   n o n - m u l t i p l e o f   3   Order s   n   o d d   m u l t i p l e o f   3   n   A H I n - m   ( % )   A H I n - n   ( % )   [ 1 5 ]   N   A H I n - m   ( % )   A H I n - n   ( % )   [ 1 5 ]   5   3 . 3   1 0 . 7   3   1 1 . 5   2 1 . 6   7   3 . 5   7 . 2   9   3   3 . 8   11   3   3 . 1   15   1 . 2   0 . 7   13   1 . 7   2 . 0   21   0   0 . 6   17   1 . 7   1 . 2   27   0   0 . 6   19   0 . 7   1 . 1   33   0   0 . 6   23   0   0 . 9   3 9   0   0 . 6   25   0   0 . 8         29   0   0 . 7         31   0   0 . 7         3 5   0   0 . 6             3. 4   E nerg y   c o ns u m ptio n   T h p o w er   co n s u m p t io n   E c   ( en   k W h )   i s   t h b asi s   d ata  f o r   i m p r o v e m en w o r k   o f   s tr e et  lig h ti n g   s y s te m .   It ' s   r elate d   to   th lig h t in g   t i m a n d   eq u ip m e n t s   s tate.           Fig u r 8 .   E v o lu tio n   o f   th e n e r g y   co n s u m ed   b y   t h " Su b s tati o n   9 "   d u r in g   t h n ig h t       As  s h o w n   i n   f ig u r 8 ,   th p o w er   co n s u m p t io n   in cr ea s e s   lin e ar l y   f r o m   2 0 h   o f   8   J u l y   2015   u p   to   ab o u 6 h   o n   th n ex d a y .   T h p o w er   an al y ze r   p r o v id in g   th c u m u lati v en er g y ,   w n o te  th a th a m o u n o f   t h i s   en er g y   E c   co n s u m ed   d u r in g   t h n ig h t,  is   275   k W h .   T h i s   is   r ea ch ed   w h e n   E c   s tab ilize s   ar o u n d   6h  o f   0 9   J u l y   2015   o n   th c u r v e.   I n   f ac t,  i f   w d i v id b y   9 2   d a y s ,   Ec 3 , 20 15   =   19   2 0 6   k W h   co r r esp o n d in g   to   t h co n s u m ed   cu m u lat iv e n er g y   an d   ch ar g e d   d u r in g   t h th ir d   q u ar ter   o f   2 0 1 5 .   T h is   lead s   to   d aily   co n s u m p tio n   o f   ab o u t   2 10   k W h   w h ich   i s   s li g h tl y   clo s to   th at  m ea s u r ed   ( 2 7 5   k W h )   an d   s h o w n   i n   f ig u r 8   f o r   d a y .       4.   PV   SYST E M   DE SI G N   Her ein af ter ,   w p r o p o s s izi n g   m et h o d   o f   s tan d - alo n P s y s te m ,   w h ich   w il p r o v id elec tr icit y   to   v ar io u s   li n es  s u p p lied   b y   th " Su b s tatio n   9 " .   T h m et h o d   co n s is t s   o f   d i m e n s i o n in g ,   in   P Vs y s 5 . 0   s o f t war [ 1 9 ] ,   th P V   p an els  to   b in s ta lled   in   th is   s o lar   s tr ee li g h tin g   s y s t e m .   T h is   s o f t w ar r eq u ir es  s o m e   ch ar ac ter i s tics   o f   th e   s t u d y   ar ea ,   s u c h   a s ;   g eo g r ap h ical   d ata,   p h o to m e tr i d ata  an d   th e   en er g y   r eq u ir e m en t.  S u b s eq u e n tl y ,   t h s o f t war g en er ate s   a   t y p o f   P m o d u le  an d   o f   s u itab le  b atter y .   T h ap p r o ac h   to   b tak en   f o r   th s izi n g   is   as  f o llo w s   [ 2 5 ]:     T r ac k in g   an d   tr ac i n g   o f   t h i n s tallatio n ;     Sizin g   o f   t h la m p s ;     Def i n itio n   o f   th e n er g y   r eq u ir e m en t ;     Dete r m i n atio n   o f   th p ea k   p o w er   o f   t h p h o to v o ltaic  p an e ls ;     C alc u latio n   o f   t h b atter y   ca p a cit y ;     C h o ice  o f   c h ar g co n tr o ller .   Sizin g   P s y s te m   r eq u ir es  k n o w led g o f   d ail y   a v er ag i r r ad ian ce   I rd   at  th p lace   o f   i n s tal latio n .   T ab le  5   p r esen ts   th m eteo r o lo g ical  d ata  in   t h te s ti n g   ar ea .   T h ese  d ata  ar o b tain ed   u s i n g   s i m u latio n   to o l   P Vg is - C M S A F [ 2 6 ] ,   in co r p o r atin g   ir r ad ian ce   d ata  I rd ,   d u r in g   th p er io d   f r o m   1 9 9 8   to   2 0 1 1 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 2 8 7     2 2 9 9   2294       T ab le  5 .   A v er ag d ail y   ir r ad ian ce   I r d   in   t h test i n g   ar ea   f r o m   1 9 9 8   to   2 0 1 1   M o n t h   Ju n a .   F e b .   M a r .   A p r .   M a y   Ju n e   Ju l y   A u g .   S e p t .   O c t .   N o v .   D e c .   Irr a d i a n c e   I rd   ( k W h / m 2 / d )   3 , 8 9   4 , 7 2   6 , 2 7   7 , 0 7   7 , 6 7   7 , 5 0   7 , 5 4   6 , 9 4   6 , 0 6   5 , 1 1   4 , 1 1   3 , 4 5       4 . 1 .   Sizin g   lig ht  f ix t ures     I n   th ca s o f   th co n v e n tio n al  s tr ee li g h tin g ,   t h lo ad s   to   b s u p p lied   ar m ai n l y   la m p s   in   p o w er s   o f   1 5 0 ,   2 5 0   an d   4 0 0   W .   Fo r   o u r   s o lu tio n ,   b o th   f o r   en v ir o n m en tal  an d   ec o n o m ic  r ea s o n s ,   w o p f o r   L E Ds  la m p s   ( Lig h E mittin g   Dio d e )   r ep lacin g   co n v en tio n al  la m p s .   T h ese  L E Ds  la m p s   w er ch o s en   b y   m ea n s   o f   th e   DiaL u x   4 . 1 2   s o f t w ar [ 2 0 ] .   Fig u r e s   9   an d   1 0   s h o w   co m p a r ativ ex a m p le,   g iv e n   b y   th m an u f ac t u r e r s   [ 2 7 ] ,   b et w ee n   th p h o to m etr ic  r es u l ts   o f   co n v en tio n al  HP la m p   in   p o w er   o f   150   W   an d   th at  o f   eq u iv ale n t   L E Ds   la m p   [ 2 8 ] .   W ith   r esp ec to   p h o to m etr ic  p r o p er ties   g iv en   in   F ig u r es  9   an d   1 0 ,   th m a n u f ac t u r er s   d e f in o n   t h e   o n h a n d ,   t w o   "C - p lan e " C0 - C 1 8 0   n a m ed   th e   tr an s v er s p l an p er p en d icu lar   to   t h li g h f i x tu r e   ax i s   a n d   t h e   lo n g it u d i n al  p lan C 9 0 - C 2 7 0   p ass in g   t h r o u g h   t h ax i s   o f   lig h f ix t u r e.   On   t h o th er   h a n d ,   th e y   d e f i n th e   p ar am eter     w h ic h   r ep r esen ts   t h v ie w i n g   an g le  w h er ei n   w ca n   o b s er v th l i g h f ix tu r e.   Fig u r es  9   a n d   1 0   illu s tr ate  t h l u m in o u s   in te n s it y   d is tr ib u tio n   in   C d / k L m ,   e m i tted   in   g i v e n   d ir ec tio n   w it h i n   th t w o   p lan es  C 0 - C 1 8 0   an d   C 9 0 - C 2 7 0 .   W n o te  th at  th lig h f ix tu r e   ef f icie n c y     o f   th e   HP la m p   in   p o w er   o f   1 5 0   W   u p   to   8 2 %,  is   cl o s er   ( 8 4 %)  to   th at  o f   t h lig h f i x tu r o f   eq u i v alen L E D s   la m p .   T h is   ef f icien c y   i s   d ef i n ed   as t h r atio   o f   th l u m in o u s   f l u x   e m itted   b y   t h li g h f i x t u r an d   th at  o f   t h la m p .   Fo llo w i n g   o u r   co m p ar ati v s tu d y   o f   d if f er en t y p e s   o f   H P la m p s   u s ed   in   co n v en t io n al  s tr ee t   lig h ti n g ,   tab le  6   s u m m ar izes t h s i m u latio n   r es u lt s   o b tain ed   in   th D ia L u x   s o f t w ar e .       T ab le  6 .   C o m p ar is o n   o f   s o m p ar am eter s   o f   s elec ted   L E Ds  s u b s tit u ti n g   la m p s     u s ed   in   co n v e n tio n n el  s tr ee t li g h t in g   R e p l a c e m e n t   L E D s   C o n v e n t i o n a l   l a m p   L i g h t   e f f i c i e n c y     ( L m / W)   L u m i n o u s fl u x   ( L m )   Po w e r     ( W )   EL 3 0 0 0 - D C   P h i l i p s   [ 2 8 ]   S H P   1 5 0   [ 2 7 ]   9 1   A g a i n st   1 0 4   3 0 0 0   A g a i n s t   1 7   500   3 3   A g a i n st   1 6 9   U P 2   S u n n a   D e si g n   [ 29 ]   S H P   2 5 0   [ 3 1 ]   1 1 2   A g a i n s t   1 2 1   5 6 0 0   A g a i n s t   3 3   300   5 0   A g a i n st   2 7 6   YY - S T 9 0 W   S a ma  T e c h n o l o g i e   [ 3 0 ]   S H P   4 0 0   [ 3 2 ]   1 1 0   A g a i n s t   1 3 0   9 9 0 0   A g a i n s t   5 6   500   9 0   A g a i n st   4 3 3       4 . 2   Ca lcula t i o n   o f   t he  elec t r ica l e nerg y   re qu ire m ent   T h is   en er g y   is   r eq u ir e d   f o r   th d es ig n   o f   p h o to v o lta ic  g e n e r ato r   ( PV G )   an d   th s t o r ag c ap ac it y   o f   th b atter y   w i t h   a n   ad eq u ate  se r ies/ p ar allel  m o d s elec t e d   f o r   th eir   in ter co n n ec tio n s .   C o n s id er in g   th lig h t   p o in th at  co n s u m e s   3 3   W ,   f o r   an   av er ag o f   1 3   h /d a y ,   t h elec tr ical  en er g y   r eq u ir e m e n is   ap p r o x i m a tel y   E c   =   430   W h /d .         Fig u r 9 .   P h o to m etr ic  c u r v e   o f   t h la m p   P h ilip s   SGS4 5 3   C   GB   1 So n - T p p 1 5 0 W   SGR   C R   P 6   [ 2 7 ]     Fig u r 1 0 .   P h o to m etr ic  cu r v o f   th L ed   la m p   o f   th e   Mo d el  E L 3 0 0 0 - DC ,   P h ilip s ,   E co lite [ 2 8 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       F ea s ib ilit o f S u b s titu tio n   o f t h C o n ve n tio n a l S tr ee t Lig h tin g   I n s ta lla tio n   b th e     ( F a tima   Ou tfer d in e )   2295   4. 3 .   Sizin g   o f   t he  P M o du l es   W ith   th d ata  in   th p r ev i ous   p ar ag r ap h ,   it  is   p o s s ib le  to   k n o w   th n u m b er   o f   P m o d u le s   n ee d ed   to   co v er   elec tr icit y   d e m a n d .   T h is   i n v o l v es   f ir s tl y   ca lc u lati n g   en er g y   w h ic h   t h P m o d u le s   h a v to   p r o d u ce   ev er y   d a y   [ 25 ] - [ 33 ]:     4 . 3 . 1 .     E nerg y   pro du ce d by   a   P pa nel   A cc o r d in g   to   th in f l u e n ce   o f   s ev er al  p ar a m eter s ,   f o r   an   ex p ec ted   en er g y   r eq u ir e m e n E c   to   s u p p l y   s in g le  li g h t p o in t,  th e n er g y   E p   to   p r o d u ce   b y   s i n g le  P m o d u le  is   g i v en   b y   th f o llo w i n g   r elatio n .     =                     ( 1 )     W h er k   r ep r esen t s   a   co ef f icie n d ep en d e n o n   t h m eteo r o lo g ical  u n ce r tain t y ,   th e   u n co r r ec ted   tilt   o f   th P m o d u les  ac co r d in g   t o   th s ea s o n ,   th o p er atin g   p o in o f   th m o d u le s   th at  i s   r ar ely   o p ti m al,   th e   p er f o r m a n ce   o f   c h ar g e - d is c h a r g o f   th b atter ies  ( 8 0 %),   th ca b le  lo s s es,  etc.   Fo r   th s t an d - alo n s y s te m s ,   th at  is   w it h   s to r a g u n it  s u c h   as  b atter ies,  th i s   co ef f icie n k   is   g e n er all y   b et w ee n   0 . 5 5   an d   0 . 7 5   [ 3 4 ] .   C o n s id er in g   i n   o u r   ca s e,   a n   av er ag v al u k   =   0 . 6 5 ,   th is   allo w s   u s   to   esti m ate  th v al u o f   E p   at  6 6 0   W h /d .     4 . 3 . 2 .     Ca lcula t io n o f   t he  pea k   po w er   o f   t he  P VG   t o   ins t a ll   T h p ea k   p o w er   P c   o f   s i n g le  P m o d u le  i s   ca lcu lated   b y   th f o llo w in g   r elatio n :     =                     ( 2 )     W h er I r   is   th av er ag a n n u al  d ail y   ir r ad iatio n   a n d   G   =   1   k W / m 2   is   t h r ad iatio n   i n   s ta n d ar d   m ea s u r e m e n t   co n d itio n s   ( ST C Sta n d ar d   T est  C o n d itio n s ) .   I n   o u r   s t u d y ,   ac co r d in g   to   d ata   o f   t h e   tab le  5 ,   I r   i s   ab o u 5 . 8 6   k W h / m 2 /d ,   w h ic h   g iv es  u s   p ea k   p o w er   P c   o f   ap p r o x i m atel y   1 1 3   W p   ( P ea k   W at t ) .     4 . 3 . 3 .     Det er m ina t io n o f   nu mb er   o f   s o la pa nel   Ou r   c h o i ce   w en to   p o l y cr is tallin P m o d u le s   t y p e   SP P 8 1 - 12 ,   w h o s tech n ical  s p ec if ic atio n s   ar e   g iv e n   i n   T ab le  7   [ 2 8 ].   As  t h r ad iatio n   G   d o es  n o r ea ch   1   k W / m 2   a n d   t h at  t h ese   P p an els  h av e   p ea k   p o w e r   P MPP   o f   80   W p ,   s in g le   m o d u le  w ill b s u f f icien t to   s u p p l y   li g h t p o in t o f   p o w er   3 3   W   ac co r d in g   to   eq u atio n   ( 3 ) .     =                    ( 3 )       T ab le  7 .   C h ar ac ter is tics   o f   t h s elec ted   P m o d u le  ( SP P 8 1 - 1 2 )   [ 2 8 ]   Ki n d   o f   c e l l s   P o l y - c r y st a l l i n e   N u m b e r   o f   c e l l c o n n e c t e d   i n   s e r i e s   36   D i m e n si o n s   ( mm )   9 1 5   x   6 7 0   x   3 5   W e i g h t   ( K g )   8   E l e c t r i c a l   c h a r a c t e r i st i c ( S T C )   P M P P   ( W )   80   V M P P   (V)   18   I M P P   ( A )   4 . 6   V OC   (V)   2 1 . 6   I SC   ( A )   5 . 0 6       4. 4 .   Ca lcula t i o o f   t he   c a pa cit y   o f   ba t t er y   Fo r   P b ased   s y s te m s ,   s to r ag e   b atter ies ar n ee d ed .   I n   o r d e r   to   d esig n   t h e m ,   w e   p r o ce ed   as   f o llo w s :     D e ter m i n atio n   o f   th n u m b er   o f   d a y s   b atter y   li f r eq u ir ed   N j     E v alu a tio n   o f   t h d ep th   o f   d is ch ar g D   ( en   %)  ac ce p tab le   f o r   th t y p o f   ch o s en   b atter y     C alcu latio n   o f   b atter y   ca p ac it y   C   ( Ah )   to   i m p le m e n w h o s v o ltag i s   U   ( V) ,   =                       ( 4)   Fo r   d aily   en er g y   co n s u m p tio n   E c   o f   ab o u 4 3 0   W h   w ith   a u to n o m y   N j   esti m ated   2   d ay s ,   f o r   v o ltag e   U   =   12   V,   th er s h o u ld   b a   b atter y   ca p ac it y   C   o f   ab o u t   9 0   Ah   ad m itti n g   a   d ep th   o f   d i s ch ar g D   in   t h o r d er   o f   8 0 %.  I n   o u r   ca s e,   w o p ted   f o r   th b atter y   o f   t h t y p GE L /1 2 o f   ca p ac it y   o f   9 0   Ah   [2 5 35 ].       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 7   :   2 2 8 7     2 2 9 9   2296   4. 5 .   Desig n o f   t he  cha rg co ntr o ller   An y   s ta n d - alo n p h o to v o ltaic  s y s te m   r eq u ir es   c h ar g e/d is c h ar g r e g u latio n   o f   t h b atter i es.  I t's   t h e   r o le  o f   t h s o lar   co n tr o ller   w h ic h   e n s u r es  th e   p r o tectio n   o f   b atter ie s   a g ain s s u r ch ar g as   w ell   as   d ee p   d is ch ar g e.   I also   allo w s   to   b p r o tecte d   ag ain s r ev er s cu r r en w h i le  en s u r i n g   t h te m p e r atu r co n tr o l;  th i s   is   w h y   t h ch ar g co n tr o ller   s h o u ld   al w a y s   b in s talled   n e x to   th b atter ies.  T h is   ch ar g e   co n tr o ller   w il b e   s ized   ac co r d in g   to   th f o llo w i n g   p ar a m e ter s :     T h n o m in a l v o lta g U : is t h b atter y   v o lta g e : 1 2   V.     T h m a x i m u m   c u r r en t o f   th c h ar g co n tr o ller   I e : is t h m ax i m u m   o p er atin g   cu r r e n t o f   t h g en er ato r .   I m u s b b ac k ed   ea s il y   b y   t h ch ar g co n tr o ller .   T o   esti m ate  t h c u r r en t,  w ta k c o ef f icie n o f   1 , 5   to   en s u r a   s a f et y   m ar g in .   A s   a   r esu lt,  f o r   th e   m a x i m u m   c u r r en I max   =   4 . 6   o f   t h P V   p an el,   I e   i s   n ea r l y   7   A .   A s   s ta n d ar d   v al u e,   w c h o o s I e   =   10   A   [ 3 6 ].     T h o u tp u t   cu r r en I s   =   10   A   [ 3 6 ].   C o n s id er in g   th ab o v e,   w o p ted   f o r   th t y p o f   ch ar g co n tr o ller   ST E C A   P R 1 0 1 0   So lar ix   10A - 1 2 w h o s tech n ical  s p e cif icatio n s   ar s u m m ar iz ed   in   tab le  8   [ 3 6 ].       T ab le  8 .   C h ar ac ter is tics   o f   t h s elec ted   ch ar g co n tr o ller   ST E C A   P R 1 0 1 0   So lar ix   1 0 A - 1 2 [ 3 6 ]   Pa r a m e t e r s     V a l u e   V o l t a g e   o f   t h e   sy st e m   O w n   c o n su mp t i o n   O p e n - c i r c u i t   v o l t a g e   o f   P V G   I n p u t   c u r r e n t   B a t t e r y   v o l t a g e   O u t p u t   c u r r e n t   12   V   < 4   mA   <   4 7   V   10   A   9   à   1 7   V   10   A   Pa r a m e t e r s     V a l u e   En d - of - c h a r g e   v o l t a g e   F a st   c h a r g e   v o l t a g e   Eq u a l i sa t i o n   c h a r g e   R e c l o se   r e f e r e n c e   p o i n t   ( L V R )   D e e p   d i sc h a r g e   p r o t e c t i o n   ( L V D )     1 3 . 9   V   1 4 . 4   V   1 4 . 7   V   1 2 . 4   t o   1 2 . 7   V   1 1 . 2   t o   1 1 . 6   V       5.   E CO NO M I E VALU AT I O O F   T H E   P RO J E CT   I n   o r d er   to   ca r r y   o u a n d   to   j u s ti f y   t h c h o s en   s o lu t io n   i n   o u r   tech n ical  s tu d y   o f   t h s tr ee lig h ti n g   s y s te m   o f   Dc h eir a - E l   J ih ad ia   m u n icip ali t y ,   a n   ec o n o m ic   s t u d y   is   r eq u ir ed .   T h is   i s   co v er e d   in   s o m e   d etail  i n   th is   s ec tio n .   I n   o r d er   to   g et  s en s f o r   th e   a m o u n t   o f   t h i n v est m e n f o r   th P s y s te m ,   w s tar t   b y   c alcu lati n g   th o r ig i n al   in v e s t m e n t.  T h i s   ca lcu latio n   is   b ased   o n   th p r ice  o f   ea c h   co m p o n en t   o f   t h e   in s tallatio n   w h ile   in te g r atin g   t h i n s tal latio n   co s o f   t h li g h ts .   T h en ,   w d e ter m i n th a n n u al  co s o f   e n er g y   co n s u m p tio n   u s i n g   b asic   d ata.   I n   f ac t,  t h is   d ata  is   th e   p r o d u ct  o f   o p er atin g   h o u r s ,   t h p o w er   co n s u m p tio n   a n d   t h u n it  co s t .   Fin all y ,   w est i m a te  th a n n u a l o p er atin g   co s t a f ter   ca lcu lati n g   t h an n u al  co s t o f   m ai n te n a n ce .     5 . 1 .   O rig ina l In v est m ent   I is   d ef in ed   as  th s u m   o f   th ac q u is itio n   co s an d   th lab o u r   co s f o r   th in s tallatio n .   I n d ee d ,   th P V   s y s te m   m ater ial s   is   ab o u 9 0 5   830   MA D,   w h ile  t h e   lab o u r   is   ap p r o x im ate l y   5   250   MA D .   W h er ea s   th co s o f   eq u ip m e n t o f   t h co n v en t io n al   in s tal latio n   d id   n o t e x ce ed   391   700   MA D ,   w it h   lab o u r   co s t o f   th i n s ta llatio n   o f   ap p r o x i m atel y   15   750   MA D .     5 . 2 .   Annu a c o s t   o f   t he  ener g y   co ns u m ptio n   T h co s o f   a n n u al  e n er g y   co n s u m p t io n   i s   t h p r o d u ct  o f   t o tal  p o w er   o f   t h la m p s   b y   t h li g h ti n g   h o u r s   p er   y ea r   ( 4 5 3 0 h )   an d   t h p r ice  o f   t h K ilo w att - h o u r   (1 , 1 1 0 7 1   MA D) .   T h is   av er a g an n u al   c o s f o r   th e   co n v e n tio n al  i n s tallatio n   is   a b o u 69   2 0 0   MA D .   I n   th ca s o f   P s y s te m   w h er co n s u m p tio n   is   f r ee ,   th e   eq u iv ale n t o f   a n n u al  co s t i s   ab o u 18   000   MA D .     5 . 3 .   A nnua l   o pera t ing   co s t   I in clu d e s   th a n n u al  co s o f   en er g y   co n s u m p tio n   C a   an d   t h an n u al  co s o f   m ai n ten a n c C m   w h ic h   co r r esp o n d s   to   th r ep lace m en co s t.  T h co n v en tio n al  s y s te m   h a s   g e n er ated   s ig n i f ican co s o f   ab o u t   73   2 8 0   MA D ,   w h ic h   C m   is   ab o u 4   080   MA D .   On   t h co n tr ar y ,   t h o p er atin g   co s f o r   th e   P s y s te m   is   o n l y   14   2 5 0   MA D   co r r esp o n d in g   o n l y   to   t h an n u al  co s t o f   m ai n t en an ce .     5 . 4 .   T o t a l o pera t in g   c o s t   f or   25  y e a rs   T h o p e r atin g   co s is   ca lc u la ted   f o r   g iv en   p er io d .   T h is   p er io d   is   co n s id er ed   as  th m ax i m u m   lif eti m o f   P p an els,  w h ich   is   eq u al  to   2 5   y ea r s   [ 3 3 - 37 ] .   Fo r   th at  p u r p o s e,   w p r o ce ed   f ir s to   u p d ate  t h e   p r ices a cc o r d in g   to   th f o llo w i n g   eq u atio n   [ 3 8 ] :     = 0   ( 1 + )                 ( 5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.