Güneş enerjili lamba

Güneş lambası, güneş ışığı veya güneş feneri olarak da bilinen, LED lamba, güneş panelleri, batarya, şarj kontrol cihazı ve ayrıca bir invertörden oluşan bir aydınlatma sistemidir. Lamba, güneş fotovoltaik paneli kullanılarak şarj edilen bataryalardan gelen elektrikle çalışır.

Güneş enerjili ev aydınlatması, mum veya gaz lambası gibi diğer ışık kaynaklarının yerini alabilir. Güneş lambalarının işletme maliyeti, yakıtın aksine güneşten gelen yenilenebilir enerjinin ücretsiz olması nedeniyle gaz lambalarına göre daha düşüktür. Ayrıca, güneş lambaları gaz lambalarının aksine iç mekan hava kirliliğine neden olmaz. Bununla birlikte, güneş lambalarının genellikle ilk maliyeti daha yüksektir ve hava koşullarına bağlıdır.

Kırsal alanlarda kullanılan güneş enerjili lambalar genellikle cep telefonlarını şarj etmek gibi diğer cihazlar için de elektrik sağlama özelliğine sahiptir. Amerikalı yatırımcılar, gaz lambalarının yerine geçecek, birim fiyatı 10 dolar olan bir güneş enerjili fener geliştirmek için çalışıyorlar.

Tarih

1990'dan beri fotovoltaik teknolojiyle yıllık üretim açısından küresel pazar payı

Bazı güneş fotovoltaik sistemleri monokristal silikon veya polikristal silikon paneller kullanırken, daha yeni teknolojiler ince film güneş hücreleri kullanmaktadır. Modern güneş hücrelerinin 1954 yılında Bell laboratuvarlarında tanıtılmasından bu yana, ışığı elektrik enerjisine dönüştürmede güneş hücresi verimliliğindeki gelişmeler ve modern üretim teknikleri, ölçek ekonomisinin getirdiği verimlilikle birleşerek fotovoltaik alanında uluslararası bir büyümeye yol açmıştır.

2016 yılı itibarıyla LED lambalar, akkor lambanın ihtiyaç duyduğu enerjinin yalnızca yaklaşık %10'unu kullanmaktadır. LED lambaların üretimindeki verimlilik, diğer elektrikli aydınlatmaya alternatif olarak kullanımının artmasına yol açmıştır.

Bileşenler

Güneş lambasının tüm yapısı Şekil 2'de gösterilmiştir.

Güneş panelleri

Güneş panelleri, yarı iletken bir malzeme olan silikondan yapılır. Bir güneş hücresi iki farklı silikon katmanından oluşur. Alt katmanda daha az elektron bulunur ve bu nedenle elektronların negatif yük özelliğinden dolayı hafif pozitif bir yüke sahiptir. Ek olarak, üst katmanda daha fazla elektron bulunur ve hafif negatif bir yüke sahiptir. Bu iki katman arasında bir potansiyel bariyeri oluşur.

Foton adı verilen ışık parçacıkları içeri girdiğinde, enerjilerini silikondaki atomlara aktarırlar. Bu, bir elektronu kovalent bağdan bir üst katmandan alt katmana, bir sonraki enerji seviyesine yükseltir. Bu elektron yükselmesi, kristal içinde daha serbest hareket etmeyi sağlar ve bu da bir akım üretir. Daha fazla ışık geçerse, daha fazla elektron hareket eder ve dolayısıyla daha fazla akım akar. Bu sürece fotovoltaik ve fotoelektrik etki denir. Fotovoltaik sistemler güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştürür.

Güneş panelleri, Şekil 2'de görülebileceği gibi, sırasıyla cam, kapsül, kristal hücreler, kapsül, arka levha, bağlantı kutusu ve son olarak çerçeve olmak üzere farklı malzemelerden oluşan katmanlardan yapılır. Kapsül, sorunlara neden olabilecek nem ve kirleticileri dışarıda tutar.

Şekil 2

Pil

Bir pil genellikle metal veya plastik bir kasa içinde bulunur. Kasanın içinde, kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği katotlar ve anotlar da dahil olmak üzere elektrotlar yer alır. Katot ve anot arasında, elektrotların aynı anda reaksiyona girmesini engelleyen ve aynı zamanda elektrik yükünün ikisi arasında serbestçe akmasına izin veren bir ayırıcı da bulunur. Son olarak, toplayıcı, pilin içindeki yükü dışarıya iletir.

Güneş lambalarının içindeki piller genellikle, aşırı sıcaklık aralıklarında kullanılabilmelerini sağlamak için yüksek performanslı derin deşarj özelliğine sahip jel elektrolit teknolojisini kullanır. Ayrıca kurşun asit, nikel metal hidrit, nikel kadmiyum veya lityum da kullanabilirler.

Lambanın bu kısmı güneş panelinden enerji depoluyor ve geceleyin ışık enerjisi olmadığında ihtiyaç duyulduğunda güç sağlıyor.

Genel olarak, fotovoltaik enerji dönüşümünün verimliliği fiziksel nedenlerle sınırlıdır. Uzun dalga boylu güneş radyasyonunun yaklaşık %24'ü emilmez. %33'ü çevreye ısı olarak kaybolur ve diğer kayıplar yaklaşık %15-20 civarındadır. Sadece %23'ü emilir, bu da pilin güneş lambasının hayati bir parçası olduğu anlamına gelir.

Şarj kontrol cihazı

Bu bölüm, pil şarjını korumak için tüm çalışma sistemlerini kontrol eder. Aşırı hava koşulları ve büyük sıcaklık farkları da dahil olmak üzere her türlü durumda, pilin aşırı şarj olmasını veya aşırı deşarj olmasını ve pilin daha fazla hasar görmesini önler.

Bu bölüm ayrıca, elektrik kesintisi durumunda hassas yedek yüklerin normal şekilde çalışmasını sağlayan ışık kontrolörü, zaman kontrolörü, ses, sıcaklık dengeleme, yıldırım koruması, ters kutup koruması ve AC transfer anahtarları gibi ek parçaları da içermektedir.

Çalışma prensipleri

Şekil 3

LED lambalar, yüksek ışık verimliliği ve uzun ömürleri nedeniyle tercih edilmektedir. DC şarj kontrol cihazının kontrolü altında, temassız kontrol sistemi, ışığı otomatik olarak karanlıkta açar ve gündüz kapatır. Bazen, ışığın otomatik olarak açılıp kapanması için perde süresini ayarlamak üzere zamanlayıcı kontrol cihazlarıyla da birleştirilir.

Şekil 3'te gösterildiği gibi, çip mikroçip(R), B-, B+, S- ve S+ içerir. S+ ve S-, her ikisi de kablo ile güneş panellerine bağlıdır; bunlardan birinde artı yük, diğerinde eksi yük bulunur. B- ve B+, bu durumda iki bataryaya bağlıdır. Bunların tümü bağlandığında LED ışık aracılığıyla ışık gösterilecektir.

Faydalar

Güneş enerjili lambalar, elektrik kablosuna ihtiyaç duymadıkları için müşteriler için kurulumu ve bakımı daha kolaydır. Güneş enerjili lambalar, sahiplerine daha düşük bakım maliyetleri ve elektrik faturaları avantajı sağlar. Güneş enerjili lambalar ayrıca şu alanlarda da kullanılabilir:

Elektrik şebekesinin olmadığı veya güvenilir elektrik tedarikinin bulunmadığı uzak bölgelerde, insanların akciğer hastalıkları, göz rahatsızlıkları, yanıklar ve hatta bazen ölümlerle karşılaştığına dair birçok hikaye var; çünkü insanlar geceleri sağlıklı bir ışık alternatifine sahip değiller. Kadınlar karanlıkta dışarıda tuvalete giderken kendilerini güvende hissetmiyorlar. Bebekler, ebeler tarafından sadece mum ışığı kullanılarak dünyaya getiriliyor ve öğrenciler güneş battığında ışık yetersizliğinden dolayı ders çalışamıyor, bu da okuma yazma oranının düşmesine ve sürekli yoksulluğa yol açıyor. Bunlar, dünya genelinde 1 milyardan fazla insanın yaşadığı gerçekler. Aydınlatma eksikliği, dünya çapında hissedilen sürekli yoksulluğa eşittir. Güneş enerjili lamba, ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür, yani günlük yaşamımız için uygundur.

Güneş enerjisi üretimi hava koşullarından etkilenir ve bulutlu, yağışlı veya kış aylarında daha az etkili olabilir.

Gazyağı lambalarından güneş enerjili lambalara geçiş yapan haneler, gazyağı emisyonlarıyla ilişkili sağlık risklerinden de kurtulurlar. Gazyağı genellikle insan akciğerleri üzerinde olumsuz etkilere sahiptir.

Güneş enerjisi kullanımı, özellikle gazyağının sağlık sorunlarıyla ilişkilendirildiği iç mekanlarda kirliliğin oluşmasını en aza indirir. Bununla birlikte, fotovoltaik paneller silikon ve kurşun da dahil olmak üzere bertaraf edilmesi zor olabilen diğer zehirli metallerden yapılmıştır.

Güneş enerjili lambaların kullanımı, elektriği olmayan evlerde yaşayan öğrencilerin eğitimini iyileştiriyor. Kâr amacı gütmeyen Unite-To-Light kuruluşu, güneş enerjili lambaları bağışladığında...

Güney Afrika'nın KwaZulu Natal bölgesindeki uzak bir okulda, test puanları ve geçme oranları %30'dan fazla arttı. Bu aydınlatma, öğrencilere karanlık çöktükten sonra ders çalışmak için ek süre sağlıyor.

Bangladeş'in kuzeyindeki elektriksiz bölgelerde 2017 yılında yapılan deneysel bir çalışma, güneş enerjili lambaların kullanımının toplam hane halkı harcamalarını azalttığını, çocukların evde ders çalışma saatlerini artırdığını ve okula devam oranını yükselttiğini ortaya koymuştur. Ancak, çocukların eğitim başarısını önemli ölçüde iyileştirmediği de tespit edilmiştir.

Kullanmak

Güneş enerjili sokak lambası

Ana madde: Güneş enerjili sokak lambası

Bu lambalar, yayalar ve sürücüler için alternatif akım elektrik şebekelerine ihtiyaç duymadan geceleri sokakları aydınlatmanın kullanışlı ve uygun maliyetli bir yolunu sunar. Sistemdeki her lamba için ayrı paneller bulunabileceği gibi, birden fazla lambayı çalıştırmak için büyük bir merkezi güneş paneli ve batarya grubu da olabilir.

Güneş enerjili LED sokak lambası

Kırsal

Hindistan'ın kırsal kesimlerinde, LED veya CFL ampuller kullanan ve genellikle güneş enerjili fener olarak adlandırılan güneş lambaları, gaz lambaları, mumlar ve diğer ucuz aydınlatma alternatiflerinin yerini alıyor. Özellikle elektriğe erişimin zor olduğu bölgelerde, güneş enerjili lambalar çok kullanışlıdır ve yaşam kalitesini de artırır.