Illuminazione stradale autonoma a batterie solari: il dispositivo delle lampade e la loro applicazione

Non è un segreto che l'energia solare sia la più conveniente e sicura. Le onde luminose emesse dalla superficie del Sole vengono convertite in elettricità utilizzando le moderne tecnologie, che vengono utilizzate con successo per alimentare vari dispositivi e dispositivi. Un esempio è l'illuminazione stradale a energia solare.

Storia dell'invenzione

Nei libri di riferimento fisici, puoi trovare informazioni che le prime celle solari sono apparse nel 1954, quando i famosi scienziati Pearson e Fuller hanno creato la prima batteria al silicio. Tuttavia, la storia del loro utilizzo risale al 1839, quando il francese Antoine Becquerel scoprì effetto fotovoltaico, e nel 1880, lo scienziato americano Charles Fritts raccolse il primo selenio batteria.

Il rivestimento di selenio con uno strato d'oro ha permesso di convertire l'energia solare in elettricità. L'efficienza era piccola, ma l'invenzione era eccezionale, dal momento che nessuno in quest'area aveva mai fatto nulla di simile prima. Sfortunatamente, la sua scoperta è stata dimenticata. Albert Einstein nel 1905 chiarì finalmente l'essenza dell'effetto fotoelettrico, dandogli una spiegazione scientifica, e fu per questo che ricevette il Premio Nobel nel 1921.

Dall'inizio della batteria al silicio nel 1954, gli scienziati degli Stati Uniti e della Russia hanno continuato le loro ricerche. Dal 1958, le celle solari sono state utilizzate nei veicoli spaziali. I dispositivi sono stati migliorati continuamente, e negli anni '70 è stato possibile ottenere un'efficienza del 10%. L'uso attivo dell'energia solare è iniziato solo negli anni '80. La prima centrale, che funzionava con una fonte rinnovabile, fu costruita nel 1985 in Crimea e aveva una capacità pari a quella del primo reattore nucleare.

Per 10 anni è stato possibile ottenere 2 milioni di kilowatt di elettricità da esso. Tuttavia, il costo era alto e negli anni '90 fu chiuso. In quel momento iniziò la costruzione attiva di una centrale solare negli Stati Uniti. I programmi di energia solare sono stati sviluppati in molti paesi in tutto il mondo. Ad esempio, in Germania è stato realizzato il progetto Mille tetti, secondo il quale più di 2mila case sono state dotate di impianti fotovoltaici.

Gli Stati Uniti hanno adottato il programma Million Solar Roofs. In tutto il mondo si stanno diffondendo le "case solari", anche in Russia. Nel territorio dell'Altai e nella regione di Orenburg nel 2014 sono state costruite le stesse centrali elettriche con una capacità di 5 megawatt. E anche se nel nostro paese l'energia solare viene utilizzata principalmente per l'illuminazione stradale e gli elettrodomestici, un numero crescente di persone acquista privatamente mini-centrali che si ripagano completamente da sole entro 10-12 anni.

Specifiche delle luci da giardino

Dopo aver acquistato un orto e aver decorato l'interno, il proprietario pensa sempre all'illuminazione. L'elettricità è costosa, quindi ora vengono acquistati sempre più lampioni autonomi con pannelli solari. Possono essere utilizzati per segnare il percorso verso la toilette, il luogo di riposo, verso la piscina o utilizzare l'illuminazione per evidenziare determinati luoghi del giardino: illuminazione su un laghetto, decorazione di un gazebo, ecc. Sono disposti facilmente e sono costituiti dai seguenti componenti:

1. Lampada a LED che offre diverse tonalità di luce.
2. Una batteria solare che converte l'energia luminosa in corrente elettrica.
3. Una batteria che accumula tensione durante il giorno e la rilascia di notte.
4. Regolatore di carica.
5. Fotocellula al silicio cristallino necessaria per l'accensione e lo spegnimento automatico.
6. Corpo e elementi di fissaggio.

Oltre agli elementi necessari, le lampade possono avere vari effetti sonori. Il plafond della lanterna è realizzato in vetro diverso, a seconda di questo il prezzo può variare. Il vetro temperato è il più resistente. Le luci da giardino dotate di celle solari funzionano secondo un principio ben preciso: i raggi luminosi vengono convertiti in corrente elettrica per mezzo di una batteria, che carica la batteria durante il giorno.

Non appena inizia a fare buio, viene attivata una fotocellula e inizia un bagliore diffuso. All'alba la fotocellula apre il circuito e spegne la lampada. Fondamentalmente, le lampade hanno una bassa potenza, e nella stagione fredda non è sufficiente per tutta la notte. Le luci a LED si distinguono per la loro maggiore efficienza, che, insieme a un sensore di movimento, risolve questo problema.

Tipi di apparecchi solari

L'illuminazione moderna di città e paesi è rappresentata non solo dall'illuminazione elettrica, ma anche da diversi tipi di lampade alimentate dall'energia solare. Questi dispositivi ecologici ed economici vengono utilizzati per illuminare strade cittadine, prati, percorsi di parchi, luoghi di svago e trame personali.

I lampioni solari sono utilizzati per luoghi in cui le linee elettriche sono difficili da installare. Non possono sostituire completamente l'illuminazione principale, ma sono indispensabili per la designazione di gradini, percorsi, aiuole, piscine, alberi, terrazze.

L'uso di ciascuno di essi dipende dal tipo di dispositivo. La lampada da parete è installata su una superficie verticale: un muro di una casa, un gazebo, su una recinzione. È rafforzato a una tale altezza che i raggi del sole lo illuminano tutte le ore del giorno.

La lampada da parco è di volume imponente, appoggiata su un supporto, dotata di potenti LED in grado di funzionare senza ricarica per tre o quattro giorni. Solitamente si trovano alle fermate degli autobus, parchi, parcheggi, attraversamenti pedonali.

Le luci notturne da giardino con un'altezza da 30 cm a diversi metri vengono utilizzate per illuminare percorsi su un terreno personale, panchine, monumenti. Funzionano in inverno e in estate. Le lampade da giardino sono utilizzate per illuminare prati, aiuole. Sono di piccole dimensioni, quindi, se necessario, possono sempre essere rimossi o spostati in un altro luogo. Anche le lampade decorative sono piccole, sono usate per decorare cespugli, alberi, pareti.

Vantaggi e svantaggi

Ci sono più aspetti positivi delle lampade ad energia solare che svantaggi. Il vantaggio principale è la sicurezza per l'uomo: non c'è pericolo di scosse elettriche. Il prossimo vantaggio, non meno importante, è l'economia, che nel primo mese del loro utilizzo avrà un effetto benefico sul portafoglio. Questi apparecchi possono essere installati ovunque e spostati secondo necessità. L'installazione non richiede la messa a terra o la trazione dei cavi.

L'indubbio vantaggio è che in assenza o mancanza di corrente, l'illuminazione sarà garantita. È anche conveniente che si spengano automaticamente. Il lavoro delle lampade viene eseguito nell'intervallo di temperatura da -50 ° a + 50 °, quindi non è necessario rimuoverle per l'inverno. Le batterie funzionano con risorse interne e non necessitano di carburante esterno.

Questi dispositivi di illuminazione non sono praticamente minacciati dall'usura, inoltre non necessitano di manutenzione, è sufficiente pulire la polvere dalla superficie di lavoro. A differenza delle lampade elettriche, possono essere utilizzate fino a 25 anni. I materiali utilizzati nella loro fabbricazione sono conformi a tutti i requisiti di sicurezza ambientale, non rilasciano sostanze nocive nell'ambiente.

Nonostante una certa praticità, un bel design e sicurezza, tali lampade presentano una serie di svantaggi:

1. Il prezzo dei prodotti di classe premium di qualità è ancora piuttosto alto - circa $ 250.
2. Sensibile a qualsiasi tipo di sporco. In luoghi estremamente polverosi, è necessaria una pulizia regolare dei dispositivi. La stessa procedura sarà richiesta dopo abbondanti nevicate o piogge.
3. In alcune regioni del nostro Paese, dove le giornate calde sono poche, è irrazionale utilizzare l'energia del sole.
4. Diminuzione dell'efficienza luminosa. Le piastre semiconduttrici che compongono le celle solari perdono le proprietà richieste nel tempo e la loro efficienza diminuisce.
5. Intolleranza alle alte temperature. Se riscaldate sopra + 100 ° C, le lampade potrebbero non funzionare. Sotto i raggi cocenti del sole, sarà necessario un sistema di raffreddamento (ad esempio un ventilatore), che richiederà energia aggiuntiva per funzionare.

Gli scienziati moderni, sviluppando tecnologie migliorate, sono fiduciosi che tutte le prospettive per una civiltà futura siano associate allo sviluppo della produzione e all'uso dell'energia solare. Secondo gli ecologisti, se i pannelli solari vengono imposti al 10% del Sahara, allora sulla Terra non ci sarà bisogno di centrali nucleari, che sono estremamente pericolose in caso di incidente.