Autonomiczne oświetlenie uliczne na baterie słoneczne: urządzenie lamp i ich zastosowanie

Nie jest tajemnicą, że energia słoneczna jest najtańsza i najbezpieczniejsza. Fale świetlne emitowane z powierzchni Słońca zamieniane są na energię elektryczną za pomocą nowoczesnych technologii, które z powodzeniem wykorzystywane są do zasilania różnych urządzeń i urządzeń. Przykładem tego jest oświetlenie uliczne zasilane energią słoneczną.

Historia wynalazku

W podręcznikach fizycznych można znaleźć informacje, że pierwsze ogniwa słoneczne pojawiły się w 1954 roku, kiedy słynni naukowcy Pearson i Fuller stworzyli pierwszą baterię krzemową. Jednak historia ich stosowania sięga 1839 roku, kiedy to Francuz Antoine Becquerel odkrył efekt fotowoltaiczny, a w 1880 roku amerykański naukowiec Charles Fritts zebrał pierwszy selen bateria.

Powłoka selenowa z warstwą złota umożliwiła zamianę energii słonecznej na energię elektryczną. Wydajność była niewielka, ale wynalazek był świetny, ponieważ nikt w tej dziedzinie nigdy wcześniej nie robił czegoś takiego. Niestety o jego odkryciu zapomniano. Albert Einstein w 1905 ostatecznie wyjaśnił istotę efektu fotoelektrycznego, podając mu naukowe wyjaśnienie i za to otrzymał w 1921 r. Nagrodę Nobla.

Od momentu powstania baterii krzemowej w 1954 roku naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Rosji kontynuują swoje badania. Od 1958 roku w statkach kosmicznych stosowane są ogniwa słoneczne. Urządzenia są cały czas ulepszane, a w latach 70. udało się osiągnąć 10% sprawność. Aktywne wykorzystanie energii słonecznej rozpoczęło się dopiero w latach 80-tych. Pierwsza elektrownia, która działała na źródle odnawialnym, została zbudowana w 1985 roku na Krymie i miała moc równą mocy pierwszego reaktora jądrowego.

Przez 10 lat można było z niego uzyskać 2 miliony kilowatów energii elektrycznej. Koszt był jednak wysoki, a w latach 90. został zamknięty. W tym czasie rozpoczęła się aktywna budowa elektrowni słonecznej w Stanach Zjednoczonych. Programy energii słonecznej zostały opracowane w wielu krajach na całym świecie. Na przykład w Niemczech zrealizowano projekt Tysiąca Dachów, zgodnie z którym w instalacje fotowoltaiczne wyposażono ponad 2 tys. domów.

Stany Zjednoczone przyjęły program Million Solar Roofs. Na całym świecie rozprzestrzeniają się „domy słoneczne”, w tym w Rosji. Na terytorium Ałtaju i regionu Orenburg w 2014 roku zbudowano te same elektrownie o mocy 5 megawatów. I choć w naszym kraju energia słoneczna wykorzystywana jest głównie w oświetleniu ulicznym i sprzęcie AGD, coraz więcej osób kupuje prywatnie minielektrownie, które w pełni spłacają się w ciągu 10-12 lat.

Specyfikacje lamp ogrodowych

Po zakupie działki ogrodowej i udekorowaniu wnętrza właściciel zawsze myśli o oświetleniu. Energia elektryczna jest droga, więc obecnie kupowane jest coraz więcej autonomicznych lamp ulicznych z panelami słonecznymi. Można nimi wyznaczyć drogę do toalety, miejsca odpoczynku, na basen lub wykorzystać oświetlenie do podświetlenia określonych miejsc w ogrodzie: oświetlenie oczka wodnego, dekorowanie altany itp. Są łatwo ułożone i składają się z następujących elementów:

1. Lampa LED dająca różne odcienie światła.
2. Bateria słoneczna, która zamienia energię świetlną na prąd elektryczny.
3. Bateria, która przechowuje napięcie w ciągu dnia i uwalnia je w nocy.
4. Kontroler ładowania.
5. Fotokomórka z krzemu krystalicznego wymagana do automatycznego włączania i wyłączania.
6. Korpus i elementy złączne.

Oprócz niezbędnych elementów lampy mogą mieć różne efekty dźwiękowe. Plafon latarni wykonany jest z innego szkła, w zależności od tego cena może się różnić. Szkło hartowane jest najtrwalsze. Lampy ogrodowe wyposażone w ogniwa słoneczne działają według specyficznej zasady: promienie świetlne zamieniane są na prąd elektryczny za pomocą akumulatora, który ładuje akumulator w ciągu dnia.

Gdy tylko zaczyna się ściemniać, wyzwalana jest fotokomórka i zaczyna się rozproszona poświata. O świcie fotokomórka otwiera obwód i wyłącza lampę. Zasadniczo lampy mają małą moc, a w zimnych porach nie wystarcza na całą noc. Światła LED wyróżniają się zwiększoną wydajnością, co w połączeniu z czujnikiem ruchu rozwiązuje ten problem.

Rodzaje opraw solarnych

Nowoczesne oświetlenie miast i miasteczek to nie tylko oświetlenie elektryczne, ale także różnego rodzaju lampy zasilane energią słoneczną. Te przyjazne dla środowiska i ekonomiczne urządzenia są używane do oświetlania ulic miejskich, trawników, ścieżek parkowych, miejsc rekreacyjnych i prywatnych działek.

Solarne lampy uliczne są stosowane w miejscach, w których trudno jest zainstalować linie energetyczne. Nie mogą całkowicie zastąpić głównego oświetlenia, ale są niezbędne do wyznaczania stopni, ścieżek, klombów, basenów, drzew, tarasów.

Korzystanie z każdego z nich zależy od rodzaju urządzenia. Kinkiet montowany jest na pionowej powierzchni - ścianie domu, altance, na ogrodzeniu. Jest wzmocniony na takiej wysokości, że promienie słońca oświetlają go przez całą dobę.

Lampa parkowa ma ogromną objętość, umieszczona na wsporniku, wyposażona w mocne diody LED, które mogą pracować bez ładowania przez trzy do czterech dni. Zazwyczaj znajdują się na przystankach autobusowych, parkach, parkingach, przejściach dla pieszych.

Nocne lampy ogrodowe o wysokości od 30 cm do kilku metrów służą do oświetlania ścieżek na osobistej działce, ławek, pomników. Pracują zimą i latem. Lampy trawnikowe służą do oświetlania trawników, klombów. Są niewielkich rozmiarów, więc w razie potrzeby zawsze można je usunąć lub przenieść w inne miejsce. Lampy dekoracyjne są również niewielkie, służą do ozdabiania krzewów, drzew, ścian.

Zalety i wady

Lampy zasilane energią słoneczną mają więcej pozytywnych aspektów niż wad. Główną zaletą jest bezpieczeństwo dla ludzi: nie ma niebezpieczeństwa porażenia prądem. Kolejnym plusem, nie mniej ważnym, jest oszczędność, która już w pierwszym miesiącu ich użytkowania wpłynie korzystnie na portfel. Oprawy te można instalować w dowolnym miejscu i przenosić w razie potrzeby. Instalacja nie wymaga uziemienia ani ciągnięcia przewodów.

Niewątpliwą zaletą jest to, że w przypadku braku lub awarii zasilania oświetlenie będzie zagwarantowane. Wygodne jest również to, że wyłączają się automatycznie. Praca lamp odbywa się w zakresie temperatur od -50 ° do + 50 °, więc nie ma potrzeby ich wyjmowania na zimę. Baterie działają na zasobach wewnętrznych i nie potrzebują żadnego zewnętrznego paliwa.

Te urządzenia oświetleniowe praktycznie nie są zagrożone zużyciem, nie wymagają również konserwacji, wystarczy zetrzeć kurz z powierzchni roboczej. W przeciwieństwie do lamp elektrycznych mogą być używane nawet do 25 lat. Materiały użyte do ich produkcji spełniają wszelkie wymogi bezpieczeństwa środowiskowego i nie emitują szkodliwych substancji do środowiska.

Pomimo pewnej wygody, pięknego designu i bezpieczeństwa, takie lampy mają szereg wad:

1. Cena wysokiej jakości produktów klasy premium jest nadal dość wysoka - około 250 USD.
2. Wrażliwy na wszelkiego rodzaju zabrudzenia. W miejscach ekstremalnie zakurzonych wymagane jest regularne czyszczenie urządzeń. Ta sama procedura będzie wymagana po obfitych opadach śniegu lub deszczu.
3. W niektórych regionach naszego kraju, gdzie ciepłych dni jest niewiele, nieracjonalne jest wykorzystywanie energii słonecznej.
4. Spadek wydajności oświetlenia. Płyty półprzewodnikowe, z których zbudowane są ogniwa słoneczne, z czasem tracą wymagane właściwości, a ich wydajność spada.
5. Nietolerancja na wysokie temperatury. Po podgrzaniu powyżej + 100 ° C lampy mogą przestać działać. Pod palącymi promieniami słońca wymagany będzie system chłodzenia (taki jak wentylator), który będzie wymagał dodatkowej energii do działania.

Współcześni naukowcy, opracowując ulepszone technologie, są przekonani, że wszelkie perspektywy przyszłej cywilizacji wiążą się z rozwojem produkcji i wykorzystania energii słonecznej. Według ekologów, jeśli panele słoneczne zostaną nałożone na 10% Sahary, to na Ziemi nie będą potrzebne elektrownie jądrowe, które są niezwykle niebezpieczne w razie wypadku.