Солнечная лампа — это система освещения, состоящая из светодиодной лампы, солнечных батарей, аккумулятора, контроллера заряда, а также может быть инвертор. Лампа работает от электричества от батарей, заряженных через солнечную фотогальваническую панель.

Освещение домашних хозяйств на солнечной энергии может заменить другие источники света, такие как свечи или керосиновые лампы. Солнечные лампы имеют более низкие эксплуатационные расходы, чем керосиновые лампы, поскольку возобновляемая энергия от солнца свободна, в отличие от топлива. Кроме того, солнечные лампы не производят загрязнения воздуха в помещении, в отличие от керосиновых ламп. Однако солнечные лампы обычно имеют более высокую начальную стоимость и зависят от погоды.

Солнечные лампы для использования в сельских ситуациях часто имеют возможность обеспечивать электроэнергию для других устройств, например, для зарядки сотовых телефонов. Американские инвесторы работают над созданием солнечного фонаря стоимостью 10 долларов США для замены керосиновых ламп.

история
В некоторых солнечных фотоэлектриках используются монокристаллические кремниевые или поликристаллические кремниевые панели, в то время как новые технологии используют тонкопленочные солнечные элементы. Так как современные солнечные элементы были введены в 1954 году в лабораториях Белла, прогресс в эффективности солнечных элементов при преобразовании света в электроэнергию и современные технологии производства в сочетании с эффективностью масштаба привели к международному росту фотогальваники.

С 2016 года светодиодные лампы используют только около 10% энергии, требуемой лампой накаливания. Эффективность производства светодиодных ламп привела к увеличению использования в качестве альтернативы другому электрическому освещению.

Технические принципы
Включение и выключение электрического освещения запускается блоком управления: в темноте свет включается автоматически и выключается при восходе солнца; некоторые модели оснащены детекторами присутствия, чтобы сохранить батарею и при необходимости светить.
Компоненты

Солнечные панели
Солнечные панели изготовлены из кристаллов, которые сделаны из ковалентных связей между электронами на внешней оболочке атомов кремния. Кремний — это полупроводник, который не является ни металлом, который проводит электричество, ни изоляторы, которые не проводят электричество. Полупроводники обычно не проводят электричество, но при определенных обстоятельствах они делают в этом примере с изложением на свет.

Солнечная ячейка имеет два разных слоя кремния. Нижний слой имеет меньше электронов и, следовательно, имеет небольшой положительный заряд из-за отрицательной природы заряда электронов. Кроме того, верхний слой имеет больше электронов и имеет слегка отрицательный заряд.

Между этими двумя слоями создается барьер, однако, когда поток легких частиц, называемых фотонами, входит, они отдают свою энергию атомам в кремнии. Он продвигает один электрон от ковалентной связи до следующего уровня энергии от верхнего слоя к нижнему слою. Это продвижение электрона допускает более свободное перемещение внутри кристалла, создающего ток. Больше света светит, больше электронов движется вокруг, следовательно, больше потоков течений между ними. Этот процесс называется фотовольтаическим и фотоэлектрическим эффектом. Фотогальванические системы буквально означают сочетание света и напряжения, и они используют фотоэлектрические элементы для прямого преобразования солнечного света в электричество.

Панели солнечных батарей изготавливаются из слоев различных материалов, как показано на рисунке 2, в порядке, в том числе стекла, инкапсулировать, кристаллические ячейки, инкапсулировать, задний лист, распределительную коробку и, наконец, раму. Инкапсулат не содержит влаги и загрязнений, которые могут вызвать проблемы.

аккумулятор
Аккумулятор обычно помещается в металлический или пластиковый корпус. Внутри корпуса находятся электроды, включая катоды и аноды, в которых происходят химические реакции. Между катодом и анодом существует сепаратор, который останавливает взаимодействие электродов вместе одновременно с тем, чтобы электрический заряд свободно текла между ними. Наконец, коллектор заряжает батарею снаружи.

Батареи внутри солнечных ламп обычно используют гелевую электролитную технологию с высокой производительностью при глубокой разрядке, чтобы использовать ее в экстремальных диапазонах температуры. Он также может использовать свинцово-кислотный, никель-металлгидрид, никель-кадмий или литий.

Эта часть лампы экономит энергию от панели солнечных батарей и обеспечивает питание, когда это необходимо ночью, когда нет доступной световой энергии.

В общем, эффективность преобразования фотовольтаической энергии ограничена по физическим причинам. Около 24% солнечного излучения длинной длины волны не поглощается. 33% тепла теряется в окрестностях, а дальнейшие потери составляют примерно 15-20%. Только 23% поглощается, что означает, что батарея является важной частью солнечной лампы.

Контроллер заряда
Этот раздел управляет всеми рабочими системами для защиты заряда аккумулятора. Он гарантирует, что при любых обстоятельствах, включая экстремальные погодные условия с большой разницей в температуре, батарея не перезаряжается или разряжается и еще больше повреждает батарею.

Этот раздел также включает в себя дополнительные детали, такие как контроллер освещения, контроллер времени, звук, температурная компенсация, защита от света, защита от обратной полярности и переключатели переменного тока, которые обеспечивают нормальную работу резервных нагрузок при сбое.

Принципы работы
Светодиодные лампы используются благодаря высокой светоотдаче и длительному сроку службы. Под управлением контроллера заряда постоянного тока бесконтактное управление автоматически включает свет в темное время и выключается в дневное время. Он иногда также сочетается с контроллерами времени, чтобы установить время занавеса, чтобы он автоматически включал и выключал свет.

Как показано на рисунке 3, чип включает микрочипы (R), B-, B +, S- и S +. S + и S- соединены с солнечными батареями с помощью провода, один из которых имеет плюс заряд, а другой минус заряд. В этом случае B- и B + прикреплены к двум батареям. Свет будет отображаться через светодиод, когда все они подключены.

Выгоды
Солнечные лампы могут быть проще для клиентов устанавливать и обслуживать, так как они не требуют электрического кабеля. Солнечные лампы могут приносить пользу владельцам с уменьшенными затратами на обслуживание и расходами на счета за электричество. Солнечные лампы также могут использоваться в зонах, где нет электрической сети или отдаленных районов, где отсутствует надежное электроснабжение. Есть много историй о людях с заболеваниями легких, ухудшением зрения, ожогами, а иногда и смертью, потому что у них нет здоровой альтернативы свету ночью. Женщины стали небезопасно ходить в туалет снаружи после наступления темноты. Младенцев доставляют акушерки, используя только свечу, и студенты не могут учиться, когда солнце садится из-за отсутствия света, что ведет к увеличению неграмотности и постоянной бедности. Это реальность для более чем 1 миллиарда людей по всему миру. Отсутствие освещения приравнивается к сохраняющейся нищете во всем мире.

Выработка солнечной энергии ограничена погодой и может быть менее эффективной, если облачно, мокро или зима.

Домашние хозяйства, переключаясь на солнечные лампы от керосиновых ламп, также получают от риска для здоровья, связанного с выбросами керосина. Керосин часто оказывает негативное воздействие на легкие человека.

Использование солнечной энергии сводит к минимуму загрязнение окружающей среды в помещении, где керосин связан с проблемами здоровья. Однако фотоэлектрические панели изготавливаются из кремния и других токсичных металлов, включая свинец, который трудно утилизировать.

Использование солнечных лучей улучшает образование для студентов, которые живут в домашних хозяйствах без электричества. Когда некоммерческие Unite-To-Light пожертвовали солнечные лампы школам в отдаленном регионе Kwa Zulu Natal в Южной Африке, результаты тестов и скорости прохождения улучшились более чем на 30%. Свет дает учащимся дополнительное время для обучения после наступления темноты.

Экспериментальное исследование 2017 года в неэлектрифицированных районах северного Бангладеш показало, что использование солнечных фонарей уменьшило общие расходы домашних хозяйств, увеличило количество детей в домах и увеличило посещаемость школ. Тем не менее он не улучшил образовательные достижения детей в значительной степени.

использование

Солнечный уличный фонарь
Эти огни обеспечивают удобный и экономичный способ освещения улиц ночью без необходимости электрических сетей переменного тока для пешеходов и водителей. Они могут иметь отдельные панели для каждой лампы системы или могут иметь большую центральную панель солнечных батарей и аккумуляторную батарею для питания нескольких ламп.

сельская местность
В сельской Индии солнечные лампы, обычно называемые солнечными фонарями, с использованием либо светодиодов, либо CFL, используются для замены керосиновых ламп. Особенно в тех областях, где трудно получить доступ к электричеству, солнечные лампы очень полезны, а также улучшают жизнь в сельских районах.

Эволюции
Этот тип освещения находится в полном развитии. Солнечные канделябры особенно рекомендуются для освещения дорог или кварталов в экваториальных странах, где солнечный ресурс важен и регулярен в течение всего года. Они также очень подходят для освещения изолированных объектов на других территориях из-за отсутствия электропроводки и траншей.

В 2013 году в Нидерландах выпускается модель с двумя лампами с фотоэлектрическими модулями, встроенными в мачту.

вопросы
Они касаются безопасности, менее неприятного и легкого загрязнения для ночной среды, климата и энергосбережения.
При использовании светодиодных ламп становится легче освещать «просто»; световая мощность может быть легче модулирована в течение ночи в соответствии с графиком или через сервоуправление к детектору прохода. Таким образом, потребление энергии значительно снижается, а функции маркировки и освещения всегда выполняются.

Важна задача экономии энергии и выбросов парниковых газов. По данным агентства «Экофин», «Организация Объединенных Наций напоминает нам, что общественное освещение составляет 5% от потребляемой во всем мире электроэнергии, и существуют экономически эффективные методы, позволяющие сэкономить этот огромный энергетический дефицит, что примерно соответствует потреблению электроэнергии в большом городе. таких стран, как Индия ».

Преимущества: светодиодные светильники имеют много преимуществ

энергетическая производительность,
меньше светового загрязнения, если они контролируются датчиками присутствия и окружающего света
очень однородное освещение,
очень долгая жизнь.
Светильник может также питаться от солнечных панелей, встроенных в светильник или рядом (например, на стены или крыши области деятельности), как в эко-индустриальном парке Сучжоу (Китай), но тогда необходима небольшая электрическая сеть.
техническое обслуживание суммируется с заменой батарей каждые 2-10 лет в зависимости от их типа и использования.
Все компоненты потенциально могут быть интегрированы в поток рециркуляции или даже использоваться снова.
интерес к всем потребностям освещения вне сети

Эти продукты, как представляется, предназначены для успеха, учитывая рост цен на энергоносители и затраты на создание сети электроснабжения в развивающейся стране (например, в изолированных районах Западной Африки) или на изолированных объектах. Например, мачту можно перемещать (например, на строительных площадках или в праздничные дни) и без необходимости в подземных или воздушных сетях. Это решение также проверено электриками без границ, чтобы помочь развивающимся странам или Гаити после землетрясения в дополнение к распределению «отдельных солнечных ламп» или которые могут быть использованы после землетрясения или серьезной аварии, лишающей участок или город электричества , Например, в 2010 году «проект, поддержанный главным образом Фондацией Франции, Адеме, Региональный совет Мартиники, город Париж», предложил установить «почти 350 солнечных уличных фонарей в 40 лагерях, расположенных в коммунах» Порт-о-Пренса, Леоган и Каррефур с более чем 80 000 беженцев ». Небольшой кемпинг для местного экотуризма в последней деревне, доступной из Ладакха, был оснащен (2010) солнечной лампой, одной фиксированной деревней источника света. ООН считает, что «внесетевое» солнечное освещение с солнечным освещением может принести людям значительные выгоды; В исследовании, проведенном ЮНЕП в 80 странах, говорится: «Стоимость инвестиций в замену освещения на топливных элементах светодиодными системами будет амортизирована менее чем за год благодаря экономии топлива, и сегодня более 1,3 миллиарда человек живут в мире без доступа к электрическое освещение и почти 25 миллиардов литров керосина используются каждый год для питания масляных ламп, что представляет собой почти 23 миллиарда долларов в год для пользователей ». Только в Нигерии будет спасено 1,4 млрд. Долл. США в год.

Это решения, которые являются частью исследований и разработок компаний в секторе освещения

предполагаемый
С прогрессом фотоэлектрических модулей некоторые светильники могли бы стать «положительными в энергии» и латерально подпитывать другие объекты или актеры в умной сетке, предложенной Джереми Рифкином в его концепции третьей промышленной революции. Эволюция светодиодов необходима для эволюции солнечного канделябра; срок службы батареи также необходим. Это время жизни сильно связано с температурой окружающей среды, идеал является местом хранения при 20 ° C или хоронить батареи независимо от типа свинца батареи, лития, Nimh.

Водохранилище для проекта Myrte в Университете Аяччо было проведено CEA, CNRS и LUMI’IN France.