Сонячна лампа – це світильник, що складається з світлодіодної лампи, фотоелектричної сонячної панелі та акумуляторної батареї. Зовнішні конструкції можуть мати лампу, сонячну панель і батарею, вбудовані в один блок.

Ще кілька років тому думка про те, щоб живити світло від енергії Сонця, видавалася науковою фантастикою. Проте сьогодні сонячні панелі можна побачити на дахах будівель та будинків, а також на вуличних ліхтарях у деяких містах.

З моменту появи новітніх сонячних елементів у лабораторії Bell Labs у 1954 році, прогрес в ефективності сонячних елементів для перетворення світла на електрику у поєднанні з новітніми технологіями виробництва у поєднанні з ефективністю масштабу привели до міжнародного розвитку сонячної фотоелектричної енергетики.
Станом на 2016 рік світлодіодні лампи споживають лише близько 10% енергії, необхідної лампам розжарювання. Ефективність виробництва світлодіодних ламп призвела до їхнього зростання в якості альтернативи іншим формам електричного освітлення.

Те, що колись було мрією, стало дійсністю. Більше того, сонячна енергія може бути навіть під рукою у вигляді калькулятора, що працює на сонячних батареях. Якщо у вас вдома є сад або ландшафтний дизайн, ви навіть можете мати ліхтарі на сонячних батареях, що вказують вам шлях вночі.

Висвітлення будинку на сонячних батареях може замінити інші джерела світла, такі як свічки або гасові лампи. Сонячні лампи мають нижчі експлуатаційні витрати, ніж гасові лампи, оскільки, на відміну від палива, вони одержують відновлювану енергію від сонця. Сонячні лампи також не забруднюють повітря у приміщенні, як гасові лампи. Однак сонячні лампи зазвичай мають вищу початкову вартість і залежать від погодних умов.
Сонячні лампи, що використовуються в сільських районах, часто мають можливість живити інші пристрої, наприклад, заряджати мобільні телефони.

З чого складається сонячна лампа

Активація та деактивація електричного освітлення відбувається за допомогою блоку керування. Світильники автоматично вмикаються в сутінках і вимикаються на сході сонця. Деякі моделі оснащені датчиком присутності, який заощаджує заряд батареї і вмикається лише за потреби.

1.Сонячна панель

Сонячні панелі виготовляються із кристалів, що складаються з ковалентних зв’язків між електронами у зовнішній оболонці атомів кремнію. Кремній – це напівпровідник, який не є ні металом, що проводить електрику, ні ізолятором, що його не проводить. Напівпровідники зазвичай не проводять електрику, але за певних умов проводять. У цьому випадку він проводить електрику під впливом світла.
Сонячний елемент має два різні шари кремнію. Нижній шар має мало електронів і тому має невеликий позитивний заряд через негативну природу електронів. Верхній шар містить більше електронів та має невеликий негативний заряд.
Між цими двома шарами створюється бар’єр, але коли потік світлових частинок, які називаються фотонами, проникає всередину, вони заряджають атоми кремнію. Електрони переходять із ковалентних зв’язків на наступний енергетичний рівень із верхньої оболонки на нижню. Це просування електронів дозволяє їм вільно переміщатися всередині кристала і генерувати електричний струм. У міру проходження більшої кількості світла та переміщення більшої кількості електронів, між ними протікає більший струм. Цей процес називається фотовольтаїкою та фотоелектричним ефектом. Фотоелектрична система, що буквально означає поєднання світла та напруги, використовує сонячні батареї для перетворення сонячного світла безпосередньо в електрику.
Сонячна панель складається з різних шарів матеріалів у такому порядку:

• скло, інкапсуляція,
• кристалічні елементи,
• інкапсуляція, задній лист,
• розподільна коробка,
• каркас.

Інкапсуляція захищає від вологи та забруднюючих речовин, які можуть спричинити проблеми.

2.Батареї

Батарея зазвичай знаходиться у металевому або пластиковому корпусі. Усередині корпусу знаходяться електроди, такі як катод та анод, де відбуваються хімічні реакції. Між катодом і анодом також є сепаратор, який запобігає реакції електродів один з одним і в той же час забезпечує вільний потік зарядуміж ними. Зрештою, колектор передає заряд від батареї назовні.
Як правило, в акумуляторах сонячних ламп використовується технологія електроліту гелю з високими показниками глибокого розряду, що дозволяє використовувати їх в умовах екстремальних температур. Також можуть використовуватися свинцево-кислотні, нікель-металгідридні, нікель-кадмієві та літієві батареї.
Ця частина лампи накопичує енергію, отриману від сонячних батарей, і видає її за потреби вночі, коли світлова енергія недоступна.
Загалом ефективність перетворення фотоелектричної енергії обмежена з фізичних причин. Приблизно 24% довгохвильового сонячного випромінювання не поглинається. 33% йде у довкілля як тепла, у своїй додаткові втрати становлять близько 15-20%. Тільки 23% поглинається, що означає, що акумулятор є важливою частиною сонячної лампи.

3.Контролер заряду

Ця секція керує всіма операційними системами та захищає заряд батареї. За будь-яких умов, включаючи екстремальні погодні умови з великою різницею температур, батарея не може бути перезаряджена або перерозряджена та надалі пошкоджена.
Ця секція включає додаткові компоненти, такі як світлорегулятори, регулятори часу, звуку, температурної компенсації, захисту освітлення, захисту від зворотної полярності, а також перемикач змінного струму, який забезпечує нормальну роботу чутливих резервних навантажень при відключенні електроенергії.

Принцип роботи сонячної лампи

Світлодіодне освітлення використовується завдяки його високій світловіддачі та тривалому терміну служби. Під керуванням контролера заряду постійного струму безконтактне керування автоматично вмикає освітлення в темний час доби і вимикає його вдень. Воно також може бути поєднане з таймером для автоматичного включення та вимкнення штор у різний час доби.
Чіпи включають мікросхеми (R), B-, B+, S- і S+. S + і S – з’єднані з сонячною батареєю проводами, один з яких заряджений позитивно, а інший – негативно. У цьому випадку B- та B+ підключені до двох акумуляторів. Коли вони підключені, через світлодіоди з’являється світло.

Більш детально: як працюють сонячні батареї

Які переваги у використанні?

1. 1. Сонячні світильники не потребують шнура живлення, що спрощує встановлення та обслуговування.
   2. Лампа на сонячній батареї приносить користь домовласникам, знижуючи витрати на обслуговування та електроенергію.
   3. Сонячні лампи можна використовувати в районах без електромережі або у віддалених районах без надійного електропостачання. Існує безліч історій про те, як люди страждають від хвороб легень, ушкоджень очей, опіків, а іноді й від смерті просто тому, що у них немає здорової альтернативи для нічного освітлення. Жінки вважають небезпечним ходити до туалету на вулиці після настання темряви. Пологи приймають акушерки, які використовують лише одну свічку. Студенти не можуть навчатися після настання темряви через відсутність світла, що призводить до неписьменності та безмежної бідності. Такою є реальність для більш ніж одного мільярда людей у всьому світі.
   4. Відсутність освітлення рівносильна постійної бідності у всьому світі. Виробництво сонячної енергії обмежене погодними умовами і може бути менш ефективним, коли хмарно, волого чи взимку.
   5. Домашні господарства, що переходять із гасових ламп на сонячні, також виграють від ризиків для здоров’я, пов’язаних із викидами гасу. Гас часто негативно впливає на легені людини.
   6. Використання сонячної енергії зводить до мінімуму забруднення повітря в приміщенні, яке гас пов’язує із проблемами зі здоров’ям. Однак, сонячні батареї виготовляються з кремнію та інших токсичних металів, включаючи свинець, і від них важко відмовитися.
   7. Глибоке однорідне освітлення і дуже довгий термін служби.
   8. Світильники також можуть бути оснащені сонячними батареями, вбудованими в лампи або розташованими поруч (наприклад, на стінах або стелях зон активності), як, наприклад, в екологічному парку Сучжоу (Китай), але для цього потрібна невелика електрична мережа.

li>

1. Технічне обслуговування зводиться до заміни батарей кожні 2-10 років, залежно від типу та використання.
2. Всі компоненти можуть бути включені до потоку вторинної переробки або використані повторно.

Сонячні ліхтарі покращують навчання студентів, які живуть їх у сім’ях без електрики. Коли некомерційна організація Unite-to-Light подарувала сонячні лампи віддаленій школі в КВА Зулу Натал, Південна Африка, результати іспитів та успішність підвищилися на 30%. Світло дає учням час навчання після настання темряви.
Експериментальне дослідження 2017 року в неелектрифікованих районах північної частини Бангладеш показало, що використання сонячних ліхтарів збільшило загальні витрати домогосподарств, збільшило час, який діти проводять за навчанням, і підвищило успішність у школі. Однак це не спричинило значного підвищення успішності дітей.

Стаття на тему: 9 переваг сонячної енергії

Проблеми та недоліки

Вони пов’язані з нічним довкіллям, кліматом, безпекою енергозбереження, неприємними відчуттями та зменшенням світлового забруднення.
Світлодіодні світильники дозволяють освітлювати “просто”. Яскрава потужність легко формується вночі відповідно до розкладу або за допомогою детектора проходу. Таким чином, споживання енергії значно знижується, а функції розмітки та освітлення завжди виконуються.
Завдання економії енергії та викидів парникових газів є важливим. На думку Ecofin, “ООН нагадує нам, що на громадське висвітлення припадає 5% пригніченої електроенергії у світі і що існують економічно ефективні технології для економії цієї величезної енергії. . країнах, таких як Пакистан.

Використання сонячного світла для дому

Сонячні вуличні ліхтарі забезпечують вуличне освітлення без використання електричної мережі. Вони можуть мати окремі панелі для кожної лампи системи або можуть мати велику центральну сонячну панель та акумуляторну батарею для живлення кількох ламп.

Існує безліч моделей та різновидів лампи сонячного світла. Але глобально поділяються на два типи:

• Внутрішні
• Зовнішні

Внутрішні сонячні лампи, також звані безшахтні або безкамерні, мають окремо встановлені сонячні панелі і використовуються для загального освітлення в тих випадках, коли централізована сонячна установка працює чітко без збоїв. Це стосується місць з постійним достатком сонячного світла.
Генерована енергія є досить зручною та головне економічно вигідною та чистою.

Ці ліхтарі забезпечують зручний та економічно ефективний спосіб освітлення дороги в нічний час без необхідності використання мережі змінного струму для пішоходів та водіїв. В системі можуть бути окремі панелі для кожного ліхтаря або може бути велика центральна сонячна панель і акумуляторна батарея для живлення кількох ліхтарів.

У сільській місцевості

У країнах, що розвиваються, сонячні ліхтарі є недорогою альтернативою сонячним домашнім системам (СВС), які забезпечують чотири-п’ять годин високоякісного освітлення. Вони забезпечують якісніше освітлення, ніж свічки або гасові лампи. Вони також використовуються для забезпечення вуличного освітлення у сільській місцевості. У цьому випадку зазвичай використовуються сонячні ліхтарі на світлодіодах (LED). У розвинених країнах сонячні ліхтарі зазвичай використовуються на відкритому повітрі для освітлення саду та вулиці, а також для відпочинку на природі, наприклад, на морі або в кемпінгу. Сонячне світлодіодне освітлення також використовується для морського та авіаційного освітлення, дорожніх знаків, вуличної розмітки, автобусних зупинок, зупинок для автобусів та багатьох інших застосувань. Світлодіоди довговічні та надійні, витримують екстремальні температури та погодні умови, вібрацію та ультрафіолетове (УФ) випромінювання.

У сільських районах Індії сонячні лампи, зазвичай зі світлодіодами або КФО, використовуються для заміни гасових ламп. Особливо в районах, де доступ до електрики утруднений, сонячні лампи дуже корисні та покращують життя у сільській місцевості.
Розвиток
Цей тип висвітлення повністю розвинений. Сонячні свічки дуже рекомендуються для освітлення вулиць та кварталів у країнах Еквадору, де ресурси сонячної енергії важливі та регулярні протягом усього року. Вони також добре підходять для освітлення ізольованих просторів в інших районах, оскільки там немає електричних кабелів або траншей.
У 2013 році в Нідерландах було випущено дволампову модель з фотоелектричним блоком.

Лампи на сонячних батареях для дому або дачі

Побутове освітлення на сонячних батареях може витіснити такі джерела світла, як гасві лампи, економлячи гроші користувача та зменшуючи небезпеку пожежі та забруднення навколишнього середовища.

Читайте також 9 застосувань сонячної енергії

Сонячні лампи заряджаються протягом дня. Автоматичні зовнішні лампи включаються в сутінках і залишаються освітленими на ніч, залежно від того, скільки сонячного світла вони отримують протягом дня. Внутрішні сонячні лампи можуть накопичувати або не накопичувати енергію опційно.

Садові ліхтарі на сонячних батареях

Садові ліхтарі на сонячних батареях використовуються для прикраси саду та мають найрізноманітніший дизайн. Іноді вони мають святкову тематику та можуть бути у формі тварин. Вони часто використовуються для позначення пішохідних доріжок або зон навколо басейнів. Деякі сонячні ліхтарі не дають стільки світла, скільки системи освітлення з живленням від мережі, але вони легко встановлюються та обслуговуються, а також є дешевшою альтернативою дротовим лампам.

Для зниження загальної вартості системи сонячного освітлення використовуються енергозберігаючі лампи люмінесцентного або світлодіодного типу, оскільки лампи розжарювання споживають у кілька разів більше енергії для отримання заданої кількості світла.

Здійснення технології та експлуатаційні потреби

Існують розрізнені фактори доцільності використання сонячних ліхтарів у різних країнах. Наприклад, якщо вивчити програму індійського уряду щодо поширення сонячних ліхтарів. Сонячні фотоелектричні ліхтарі підходять у випадках, коли вартість розширення мережі висока. В Індії, незважаючи на сприятливі умови для впровадження, в рамках програми було встановлено всього 365 000 сонячних ліхтарів. Програма дозволила уряду субсидувати 50% витрат на монтаж, а решту витрат на сигнал та установку покривають споживачі та уряд на рівні штату. Проте рівень впровадження був низьким. Вважається, що ухвалення технології більшою мірою залежить від відносних переваг нової технології та потоку комунікацій усередині спільноти, ніж від альтернатив.

Інтерес для всіх потреб у освітленні поза мережею

Здається, що сонячні ліхтарі приречені на успіх, враховуючи зростаючі ціни на енергію та вартість будівництва електромереж у країнах, що розвиваються (таких як ізольовані райони Західної Африки) або в ізольованих місцях. Щогли можна переміщати при необхідності (на будівельних майданчиках або під час фестивальних заходів), і вони не вимагають прокладання підземних або повітряних ліній електропередачі. Це рішення, крім поширення “індивідуальних сонячних ламп”, було випробувано організацією “Електрики без кордонів” для допомоги країнам, що розвиваються, і Гаїті після землетрусів і серйозних подій, що позбавляють район або міста електрики.

Наприклад, у 2010 році “проект, підтриманий в основному Фондом Франції, компанією Adem, острів Мартініка, та Регіональною радою міста Парижа” запропонував “встановити близько 350 сонячних вуличних ліхтарів у 40 гостинних таборах у місті Парижі”. У Порт-о-Пренсі, Леогані та Карфурі знаходиться понад 80 000 біженців. Невеликий табір для місцевого екотуризму в останньому селі, доступному з Ладакха, обладнаний сонячними лампами, які є єдиним постійним джерелом світла на селі (2010).

ООН вважає, що “автономне” сонячне освітлення із використанням сонячних ламп може принести значні вигоди людям. Дослідження ЮНЕП, проведене в 80 країнах, показало, що “інвестиційні витрати на заміну паливного освітлення світлодіодними системами знизилися менш ніж за рік завдяки економії палива”.

Вартість заміни паливоспалюючих освітлювальних приладів на світлодіодні системи знизилася менш ніж за рік завдяки економії палива. Сьогодні понад 1,3 мільярда людей у світі живуть без доступу до електричного освітлення, а для живлення олійних ламп щорічно використовується близько 25 мільярдів літрів гасу, що відповідає вартості близько 23 мільярдів доларів. Це дуже багато доларів для користувачів”. Тільки в Нігерії економія складе 1,4 мільярда доларів на рік.

Які перспективи як результат?

Як припускає Джеремі Ріфкін у своїх ідеях Третьої промислової революції, прогрес у галузі сонячних модулів, ймовірно, зробить деякі освітлювальні прилади “енергопозитивними” та потенційно здатними живити інші об’єкти чи носії енергії в інтелектуальній мережі. Розвиток світлодіодів необхідний еволюції сонячних ліхтарів. Термін служби батареї також має велике значення. Цей термін тісно пов’язаний із температурою навколишнього середовища, і незалежно від того, чи використовуються свинцеві, літієві або нікелеві батареї, ідеальним варіантом є зберігання при 20 °C або закопування батарей.