תאורת רחוב אוטונומית על סוללות סולאריות: מכשיר המנורות ויישומה

זה לא סוד שאנרגיה סולארית היא המשתלמת והבטוחה ביותר. גלי אור הנפלטים מפני השטח של השמש מומרים לחשמל באמצעות טכנולוגיות מודרניות, המשמש בהצלחה להפעלת מכשירים והתקנים שונים. דוגמה לכך היא תאורת רחוב המונעת באמצעות אנרגיה סולארית.

היסטוריה של המצאות

בספרי עיון פיזיים ניתן למצוא מידע על כך שהתאים הסולאריים הראשונים הופיעו ב-1954, כאשר המדענים המפורסמים פירסון ופולר יצרו את סוללת הסיליקון הראשונה. עם זאת, ההיסטוריה של השימוש בהם חוזרת לשנת 1839, כאשר הצרפתי אנטואן בקארל גילה אפקט פוטו-וולטאי, ובשנת 1880, המדען האמריקאי צ'ארלס פריטס אסף את הסלניום הראשון סוֹלְלָה.

ציפוי הסלניום בשכבת זהב איפשר להמיר אנרגיית שמש לחשמל. היעילות הייתה קטנה, אבל ההמצאה הייתה נהדרת, שכן אף אחד בתחום הזה לא עשה דבר כזה מעולם. לרוע המזל, הגילוי שלו נשכח. אלברט איינשטיין ב-1905 הבהיר לבסוף את מהות האפקט הפוטואלקטרי, ונתן לו הסבר מדעי, ועל כך קיבל את פרס נובל ב-1921.

מאז הקמת סוללת הסיליקון ב-1954, מדענים מארצות הברית ורוסיה המשיכו במחקר. מאז 1958 נעשה שימוש בתאים סולאריים בחלליות.

המכשירים שופרו כל הזמן, ובשנות ה-70 ניתן היה להגיע ליעילות של 10%. השימוש הפעיל באנרגיה סולארית החל רק בשנות ה-80. תחנת הכוח הראשונה, שפעלה על מקור מתחדש, נבנתה ב-1985 בקרים והייתה בעלת קיבולת שווה לזו של הכור הגרעיני הראשון.

במשך 10 שנים אפשר היה לקבל ממנו 2 מיליון קילוואט חשמל. עם זאת, העלות הייתה גבוהה, ובשנות ה-90 הוא נסגר. בשלב זה החלה בנייה אקטיבית של תחנת כוח סולארית בארצות הברית. תוכניות אנרגיה סולארית פותחו במדינות רבות ברחבי העולם. לדוגמה, בגרמניה בוצע פרויקט אלף הגגות, לפיו יותר מ-2,000 בתים צוידו במתקנים פוטו-וולטאיים.

ארצות הברית אימצה את תוכנית "מיליון גגות שמש". בכל העולם מתפשטים "בתים סולאריים", כולל ברוסיה. בשטח אלטאי ובאזור אורנבורג נבנו בשנת 2014 אותן תחנות כוח בהספק של 5 מגה וואט. ולמרות שבמדינתנו אנרגיה סולארית משמשת בעיקר לתאורת רחוב ומכשירי חשמל ביתיים, מספר גדל והולך של אנשים רוכשים באופן פרטי תחנות כוח מיני שמחזירות את עצמן במלואן תוך 10-12 שנים.

מפרט של אורות גן

לאחר שקנה ​​חלקת גן וקישט את הפנים, הבעלים תמיד חושב על תאורה. החשמל יקר, ולכן כעת נרכשות יותר ויותר מנורות רחוב אוטונומיות עם פאנלים סולאריים. אפשר לסמן בהם את השביל לשירותים, למקום המנוחה, לבריכה, או להשתמש בתאורה כדי להדגיש מקומות מסוימים בגינה: תאורה על בריכה, קישוט ביתן וכו'. הם מסודרים בקלות ומורכבים מהרכיבים הבאים:

1. מנורת LED המעניקה גוונים שונים של אור.
2. סוללה סולארית הממירה אנרגיית אור לזרם חשמלי.
3. סוללה האוגרת מתח במהלך היום ומשחררת אותו בלילה.
4. בקר טעינה.
5. תא צילום סיליקון גבישי נדרש לכיבוי וכיבוי אוטומטי.
6. גוף ומחברים.

בנוסף לאלמנטים הדרושים, מנורות יכולות להיות עם אפקטים קוליים שונים. הגג של הפנס עשוי מזכוכית שונה, בהתאם לכך המחיר עשוי להיות שונה. זכוכית מחוסמת היא העמידה ביותר. נורות גן המצוידות בתאים סולאריים פועלות לפי עיקרון ספציפי: קרני האור מומרות לזרם חשמלי באמצעות סוללה, המטעינה את הסוללה במהלך היום.

ברגע שמתחיל להחשיך, מופעל תא פוטו, ומתחיל זוהר מפוזר. עם עלות השחר, תא הפוטו פותח את המעגל ומכבה את המנורה. בעיקרון, למנורות יש כוח נמוך, ובעונה הקרה זה לא מספיק לכל הלילה. נורות LED נבדלות ביעילותן המוגברת, אשר, יחד עם חיישן תנועה, פותרות בעיה זו.

סוגי גופי תאורה סולאריים

תאורה מודרנית של ערים ועיירות מיוצגת לא רק על ידי תאורה חשמלית, אלא גם על ידי סוגים שונים של מנורות המופעלות על ידי אנרגיה סולארית. מכשירים ידידותיים לסביבה וחסכוניים אלו משמשים להארת רחובות עיר, מדשאות, שבילי פארק, אתרי בילוי ומגרשים אישיים.

פנסי רחוב סולאריים משמשים למקומות בהם קשה להתקין קווי חשמל. הם לא יכולים להחליף לחלוטין את התאורה הראשית, אבל הם הכרחיים לייעוד של מדרגות, שבילים, ערוגות פרחים, בריכות, עצים, טרסות.

השימוש בכל אחד מהם תלוי בסוג המכשיר. מנורת הקיר מותקנת על משטח אנכי - קיר של בית, ביתן, על גדר. הוא מתחזק בגובה כזה שקרני השמש מאירות אותו כל שעות היום.

מנורת הפארק היא מסיבית בנפח, מונחת על תומך, מצוידת בנוריות LED חזקות שיכולות לעבוד ללא טעינה למשך שלושה עד ארבעה ימים. הם ממוקמים בדרך כלל בתחנות אוטובוס, פארקים, חניונים, מעברי חצייה.

אורות גן לילה בגובה של 30 ס"מ עד מספר מטרים משמשים להארת שבילים במגרש אישי, ספסלים, אנדרטאות. הם עובדים בחורף ובקיץ. מנורות דשא משמשות להארת מדשאות, ערוגות פרחים. הם קטנים בגודלם, כך שבמידת הצורך, תמיד ניתן להסירם או להעבירם למקום אחר. מנורות דקורטיביות הן גם קטנות, הן משמשות לקישוט שיחים, עצים, קירות.

יתרונות וחסרונות

ישנם היבטים חיוביים יותר של מנורות המונעות על ידי שמש מאשר חסרונות. היתרון העיקרי הוא בטיחות לבני אדם: אין סכנה להתחשמלות. היתרון הבא, לא פחות חשוב, הוא הכלכלה, שבחודש הראשון לשימוש בהם תהיה השפעה מועילה על הארנק. ניתן להתקין גופי תאורה אלו בכל מקום ולהעבירם לפי הצורך. ההתקנה אינה דורשת הארקה או משיכת חוטים.

היתרון הבלתי מעורער הוא שבהעדר או הפסקת חשמל, תאורה תהיה מובטחת. זה גם נוח שהם נכבים אוטומטית. עבודת המנורות מתבצעת בטווח הטמפרטורות שבין -50 ° ל- + 50 °, כך שאין צורך להסיר אותן לחורף. הסוללות פועלות על משאבים פנימיים ואינן זקוקות לדלק חיצוני.

מכשירי תאורה אלה כמעט ואינם מאוימים בבלאי, הם גם אינם זקוקים לתחזוקה, זה מספיק כדי לנגב את האבק ממשטח העבודה. שלא כמו מנורות חשמליות, ניתן להשתמש בהן עד 25 שנים. החומרים המשמשים בייצורם עומדים בכל דרישות הבטיחות הסביבתית ואינם פולטים חומרים מזיקים לסביבה.

למרות נוחות מסוימת, עיצוב יפה ובטיחות, למנורות כאלה יש מספר חסרונות:

1. המחיר של מוצרי פרימיום איכותיים עדיין גבוה למדי - בסביבות 250 דולר.
2. רגיש לכל סוג של לכלוך. במקומות מאובקים במיוחד, נדרש ניקוי קבוע של המכשירים. אותו הליך יידרש לאחר שלג כבד או גשם.
3. באזורים מסוימים בארצנו, שבהם יש מעט ימים חמים, זה לא הגיוני להשתמש באנרגיית השמש.
4. ירידה ביעילות התאורה. הלוחות המוליכים למחצה המרכיבים את התאים הסולאריים מאבדים את התכונות הנדרשות עם הזמן, ויעילותם יורדת.
5. חוסר סובלנות לטמפרטורות גבוהות. בחימום מעל +100 מעלות צלזיוס, המנורות עלולות להפסיק לפעול. מתחת לקרני השמש הצורבות תידרש מערכת קירור (כגון מאוורר) שתדרוש אנרגיה נוספת להפעלתה.

מדענים מודרניים, המפתחים טכנולוגיות משופרות, בטוחים שכל הסיכויים לציוויליזציה עתידית קשורים בפיתוח של ייצור ושימוש באנרגיה סולארית. לדברי אקולוגים, אם יוטלו פאנלים סולאריים על 10% מהסהרה, הרי שבכדור הארץ לא יהיה צורך בתחנות כוח גרעיניות, המסוכנות ביותר במקרה של תאונה.