Солнечная лампа

, Солнечная лампа также известная как солнечный свет или солнечный фонарь , представляет собой систему освещения, состоящую из светодиодной лампы , солнечных панелей , аккумулятора , контроллера заряда и, возможно, также инвертора . Лампа работает от электричества от аккумуляторов , заряжаемых с помощью солнечной фотоэлектрической панели.

Бытовое освещение на солнечных батареях может заменить другие источники света, такие как свечи или керосиновые лампы . Солнечные лампы имеют более низкие эксплуатационные расходы , чем керосиновые лампы, поскольку возобновляемая энергия солнца бесплатна, в отличие от топлива. Кроме того, солнечные лампы не загрязняют воздух в помещении, в отличие от керосиновых ламп. Однако солнечные лампы обычно имеют более высокую первоначальную стоимость и зависят от погоды.

Солнечные лампы для использования в сельской местности часто способны обеспечивать электроэнергию для других устройств, например, для зарядки мобильных телефонов . В последние годы стоимость солнечных ламп продолжала падать, поскольку компоненты и лампы производились массово во все больших количествах.

История

В некоторых солнечных фотоэлектрических системах используются панели из монокристаллического кремния или поликристаллического кремния, в то время как в новых технологиях используются тонкопленочные солнечные элементы . ^{[ 1 ]} были представлены современные солнечные элементы С тех пор как в 1954 году в лабораториях Белла , ^{[ 2 ]} Достижения в области эффективности солнечных батарей при преобразовании света в электроэнергию, а также современные технологии производства в сочетании с масштабной эффективностью привели к международному росту фотоэлектрической энергии .

Первый патент на солнечный свет был подан Морисом Э. Парадайзом в 1955 году. ^{[ 3 ]}

По состоянию на 2016 год светодиодные лампы потребляют лишь около 10% энергии, необходимой лампе накаливания. ^{[ 4 ]} Эффективность производства светодиодных ламп привела к более широкому использованию их в качестве альтернативы старым электрическим светильникам.

Компоненты

Солнечные панели

Большинство солнечных панелей изготовлены из монокристаллического кремния, полупроводникового материала. ^{[ 5 ]}

Когда свет падает на солнечный элемент , в подключенной электрической цепи возникает электрический ток. Это называется фотоэлектрический эффект . ^{[ 5 ]} Фотоэлектрические системы напрямую преобразуют энергию солнечного света в электричество.

Солнечные панели состоят из слоев различных материалов (рис. 2): стекла, капсулы, кристаллических ячеек, заднего листа, распределительной коробки и, наконец, рамы. Герметик защищает от влаги и загрязнений, которые могут вызвать проблемы. ^{[ 6 ]}

Батарея

Батарея . обычно помещается в металлический или пластиковый корпус Внутри корпуса находятся электроды, включая катоды и аноды, где происходят химические реакции. Между катодом и анодом также существует сепаратор, который предотвращает совместную реакцию электродов и в то же время позволяет электрическому заряду свободно течь между ними. Наконец, коллектор проводит заряд от аккумулятора наружу. ^{[ 7 ]}

В батареях солнечных ламп обычно используется технология гелевого электролита с высокими характеристиками при глубокой разрядке, что позволяет использовать их в экстремальных диапазонах температур. ^{[ нужна ссылка ]} Он также может использовать свинцово-кислотный, никель-металлогидрид, никель-кадмий или литий.

Эта часть лампы аккумулирует энергию солнечной панели и обеспечивает питание при необходимости в ночное время, когда световая энергия отсутствует.

В общем, эффективность преобразования фотоэлектрической энергии ограничена по физическим причинам. Около 24% солнечного излучения длинноволнового не поглощается. 33% приходится на потери тепла в окружающую среду, дальнейшие потери составляют примерно 15-20%. Только 23% поглощается, а это означает, что батарея является важной частью солнечной лампы. ^{[ 8 ]}

Контроллер заряда

Этот раздел управляет всеми рабочими системами для защиты заряда аккумулятора. Это гарантирует, что при любых обстоятельствах, включая экстремальные погодные условия с большой разницей температур, аккумулятор не перезаряжается и не разряжается и не повреждает аккумулятор еще больше. ^{[ нужна ссылка ]}

В этот раздел также входят дополнительные компоненты, такие как контроллер освещения, контроллер времени, звук, температурная компенсация, защита от освещения, защита от обратной полярности и переключатели переменного тока, которые обеспечивают нормальную работу чувствительных резервных нагрузок при отключении электроэнергии. ^{[ нужна ссылка ]}

Принципы работы

Светодиодные светильники используются из-за их высокой светоотдачи и длительного срока службы. Под управлением контроллера заряда постоянного тока бесконтактное управление автоматически включает свет в темное время суток и выключает в дневное время. Иногда он также объединяется с контроллерами времени, чтобы установить определенное время для автоматического включения и выключения света. ^{[ нужна ссылка ]}

Как показано на рисунке 3, чип включает в себя микрочип(R), B-, B+, S- и S+. S+ и S− подключены к солнечным панелям с помощью провода, один из которых имеет положительный заряд, а другой отрицательный. В этом случае B− и B+ подключаются к двум батареям. Свет будет виден через светодиодный индикатор, когда все они подключены.

Преимущества

Солнечные лампы проще устанавливать и обслуживать, поскольку им не требуется электрический кабель. Солнечные лампы могут принести пользу владельцам за счет снижения затрат на техническое обслуживание и счетов за электроэнергию. Солнечные лампы также можно использовать в районах, где нет электросети , или в отдаленных районах, где отсутствует надежное электроснабжение. ^{[ нужна ссылка ]} Есть много историй о людях с заболеваниями легких, ухудшением зрения, ожогами, а иногда даже смертью просто потому, что у них нет здоровой альтернативы ночному освещению. Женщины чувствовали себя небезопасно, идя в туалет на улицу после наступления темноты. Младенцев рожают акушерки, используя только свечу, а студенты не могут учиться с заходом солнца из-за нехватки света, что приводит к росту неграмотности и вечной бедности. Таковы реалии для более чем 1 миллиарда человек по всему миру. Недостаток освещения означает продолжающуюся бедность, ощущаемую во всем мире. ^{[ нужна ссылка ]} В лампе солнечной энергии она преобразует световую энергию в электрическую, т.е. удобна для нашей повседневной жизни.

Производство солнечной энергии ограничено погодой и может быть менее эффективным, если облачно, влажно или зимой. ^{[ нужна ссылка ]}

Домохозяйства, переходящие на солнечные лампы с керосиновых ламп, также выигрывают от риска для здоровья, связанного с выбросами керосина. Керосин часто оказывает негативное воздействие на легкие человека. ^{[ 9 ]}

Использование солнечной энергии сводит к минимуму загрязнение помещений, где керосин связан со случаями проблем со здоровьем. Однако фотоэлектрические панели изготавливаются из кремния и других токсичных металлов, включая свинец , от которого сложно избавиться. ^{[ нужна ссылка ]}

Использование солнечного света улучшает образование учащихся, живущих в семьях без электричества. Когда некоммерческая организация Unite to Light пожертвовала солнечные лампы школам в отдаленном регионе Ква Зулу-Натал в Южной Африке, результаты тестов и успешность их прохождения улучшились более чем на 30%. ^{[ 10 ]} Свет дает студентам дополнительное время для учебы после наступления темноты. ^{[ нужна ссылка ]}

Экспериментальное исследование, проведенное в 2017 году в неэлектрифицированных районах северной Бангладеш, показало, что использование солнечных фонарей снижает общие расходы домохозяйств, увеличивает количество часов домашнего обучения детей и увеличивает посещаемость школы. Однако это не улучшило успеваемость детей в значительной степени. ^{[ 11 ]}

Использование

Солнечный уличный фонарь

Солнечная лампа в парке Ризал , Филиппины.

Эти фонари обеспечивают удобный и экономичный способ освещения улиц в ночное время без необходимости использования электрических сетей переменного тока для пешеходов и водителей. Они могут иметь отдельные панели для каждой лампы системы или могут иметь большую центральную солнечную панель и аккумуляторную батарею для питания нескольких ламп.

Садовые солнечные лампы

Домовладельцы могут использовать небольшие солнечные лампы для дополнительного освещения своих садов. Эти фонари можно найти во многих форм-факторах, обычно это дорожные светильники и прожекторы. ^{[ 12 ]}

Деревенский

В сельской Индии солнечные лампы, обычно называемые солнечными фонарями, в которых используются светодиоды или КЛЛ, используются для замены керосиновых ламп и других дешевых альтернатив освещения. Солнечные лампы очень полезны, особенно в районах, где доступ к электричеству затруднен, а также улучшает качество жизни. ^{[ 13 ]}

Африка, где самый низкий уровень доступа к электроэнергии в мире — 40%. ^{[ 14 ]} получила большую выгоду благодаря доступу к солнечным лампам и комплексным решениям для домашнего освещения. Во многих регионах Африки недостаточное освещение после наступления сумерек представляет угрозу безопасности. Солнечные фонари освещают темные улицы и тротуары, повышая общественную безопасность и снижая количество несчастных случаев. ^{[ 15 ]}

Морской

Морские установки все чаще используют светодиодные солнечные фонари в качестве альтернативы обычному освещению. Из-за удаленности катания на лодках и парусного спорта трудно получить электроэнергию, что позволяет использовать самодостаточные технологии, такие как солнечное освещение лодок. ^{[ нужна ссылка ]}

Экономика

Американские инвесторы работают над разработкой солнечного фонаря стоимостью 10 долларов за единицу для замены керосиновых ламп. ^{[ 16 ]}

Солнечные решения для домашнего освещения могут быть дорогими. Автономные солнечные организации предлагают солнечные системы домашнего освещения с помощью инновационных финансовых механизмов, таких как модель Pay-As-You-Go, позволяющая потребителям обеспечивать электроэнергией весь свой дом, платя легкие ежемесячные платежи. В настоящее время более 40% всех продаж автономного солнечного освещения в странах Африки к югу от Сахары осуществляется через PayGo, достигая почти 50% в Кении и 65% в Руанде. ^{[ 14 ]}

См. также

Ссылки

^ «Как работает солнечная энергия?» . www.scientificamerican.com . Проверено 31 октября 2015 г.
^ «Как работает фотоэлектрическая энергия? - Наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 31 октября 2015 г.
^ США 2894173 , Рай, Морис Э., «Источник света на солнечной энергии или тому подобное», опубликован 7 июля 1959 г., передан Hoffman Electronics Corp.
^ Бергесен, Джозеф Д.; Тахкамо, Лина; Гибон, Томас; Су, Санвон (2016). «Потенциальные долгосрочные глобальные последствия применения эффективных технологий источников света для окружающей среды» . Журнал промышленной экологии . 20 (2): 263. doi : 10.1111/jiec.12342 .
^ Jump up to: ^а ^б Вудфорд, Крис (9 мая 2007 г.). «Как работают солнечные элементы? - Объясните эту штуку» . www.explainthatstuff.com . Проверено 31 октября 2015 г.
^ Дау Корнинг (2009). «Наука о солнечной энергии: солнечная энергия – основы» (PDF) . Солнечные решения .
^ «Как работают батарейки» . Как все работает . Апрель 2000 года . Проверено 31 октября 2015 г.
^ Гетцбергер, Адольф (1998). Солнечные элементы из кристаллического кремния . Германия: Джон Вили и сыновья. стр. 72 . ISBN 978-0-471-97144-3 .
^ «Солнечная лампа и зарядное устройство» . Британский музей . Проверено 1 ноября 2015 г.
^ Карнамадакала Рахул Шарма, доктор философии (01.06.2014). «Децентрализация обеспечения солнечного освещения – пример модели доставки солнечных фонарей из Кении» . Точка кипения, 63:2-5 .
^ Кудо, Юя; Шончой, Абу С.; Такахаси, Казуши (2017). «Могут ли солнечные фонари улучшить успеваемость молодежи? Экспериментальные данные из Бангладеш» (PDF) . Экономический обзор Всемирного банка . 33 (2): 436–460. дои : 10.1093/wber/lhw073 . hdl : 10986/25962 .
^ Сорвиг, К.; Томпсон, Дж.В.; Фарнсворт, компакт-диск (2018). Устойчивое ландшафтное строительство, третье издание: Руководство по экологическому строительству на открытом воздухе . Остров Пресс. п. 353. ИСБН 978-1-61091-810-7 . Проверено 18 апреля 2023 г.
^ "nannammmaims-to-displace-kerosene-lamps.html Самый дешевый солнечный фонарь призван заменить керосиновые лампы" . TreeHugger.com .
^ Jump up to: ^а ^б «Доступ к энергии, финансовая доступность и улучшение условий жизни: тройная победа PayGo» . Власть для всех . Проверено 16 мая 2022 г.
^ «Освещение перемен: как солнечное освещение способствует борьбе с изменением климата – Париж, 2050 год» | . 27 августа 2023 г. Проверено 1 сентября 2023 г.
^ Фостер, Питер (18 октября 2009 г.). «Лампа на солнечной энергии за 10 долларов в помощь бедным» . Телеграф.co.uk . Проверено 16 декабря 2015 г.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с солнечными лампами , на Викискладе?

[:0-1] «Как работает солнечная энергия?» . www.scientificamerican.com . Проверено 31 октября 2015 г.

[2] «Как работает фотоэлектрическая энергия? - Наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 31 октября 2015 г.

[3] США 2894173 , Рай, Морис Э., «Источник света на солнечной энергии или тому подобное», опубликован 7 июля 1959 г., передан Hoffman Electronics Corp.

[4] Бергесен, Джозеф Д.; Тахкамо, Лина; Гибон, Томас; Су, Санвон (2016). «Потенциальные долгосрочные глобальные последствия применения эффективных технологий источников света для окружающей среды» . Журнал промышленной экологии . 20 (2): 263. doi : 10.1111/jiec.12342 .

[:1-5] Jump up to: ^а ^б Вудфорд, Крис (9 мая 2007 г.). «Как работают солнечные элементы? - Объясните эту штуку» . www.explainthatstuff.com . Проверено 31 октября 2015 г.

[6] Дау Корнинг (2009). «Наука о солнечной энергии: солнечная энергия – основы» (PDF) . Солнечные решения .

[7] «Как работают батарейки» . Как все работает . Апрель 2000 года . Проверено 31 октября 2015 г.

[8] Гетцбергер, Адольф (1998). Солнечные элементы из кристаллического кремния . Германия: Джон Вили и сыновья. стр. 72 . ISBN 978-0-471-97144-3 .

[9] «Солнечная лампа и зарядное устройство» . Британский музей . Проверено 1 ноября 2015 г.

[10] Карнамадакала Рахул Шарма, доктор философии (01.06.2014). «Децентрализация обеспечения солнечного освещения – пример модели доставки солнечных фонарей из Кении» . Точка кипения, 63:2-5 .

[11] Кудо, Юя; Шончой, Абу С.; Такахаси, Казуши (2017). «Могут ли солнечные фонари улучшить успеваемость молодежи? Экспериментальные данные из Бангладеш» (PDF) . Экономический обзор Всемирного банка . 33 (2): 436–460. дои : 10.1093/wber/lhw073 . hdl : 10986/25962 .

[Sorvig_Thompson_Farnsworth_2018_p.-12] Сорвиг, К.; Томпсон, Дж.В.; Фарнсворт, компакт-диск (2018). Устойчивое ландшафтное строительство, третье издание: Руководство по экологическому строительству на открытом воздухе . Остров Пресс. п. 353. ИСБН 978-1-61091-810-7 . Проверено 18 апреля 2023 г.

[13] "nannammmaims-to-displace-kerosene-lamps.html Самый дешевый солнечный фонарь призван заменить керосиновые лампы" . TreeHugger.com .

[powerforall.org-14] Jump up to: ^а ^б «Доступ к энергии, финансовая доступность и улучшение условий жизни: тройная победа PayGo» . Власть для всех . Проверено 16 мая 2022 г.

[15] «Освещение перемен: как солнечное освещение способствует борьбе с изменением климата – Париж, 2050 год» | . 27 августа 2023 г. Проверено 1 сентября 2023 г.

[16] Фостер, Питер (18 октября 2009 г.). «Лампа на солнечной энергии за 10 долларов в помощь бедным» . Телеграф.co.uk . Проверено 16 декабря 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]