Светильники на солнечных батареях

Многие из нас не подозревают, что способ получения электроэнергии из солнечного света известен около 130 лет. Явление фотоэффекта впервые наблюдал Эдмон Беккерель в 1839 г.

Это случайное открытие оставалось незамеченным вплоть до 1873 г., когда Уиллоуби Смит обнаружил подобный эффект при облучении светом селеновой пластины. И хотя его первые опыты были далеко несовершенны, они ознаменовали собой начало истории солнечных полупроводниковых элементов.

В поисках новых источников энергии в лаборатории Белла был изобретен кремниевый солнечный элемент, который стал предшественником современных солнечных фотопреобразователей. Лишь в начале 50-х годов XX века солнечный элемент достиг относительно высокой степени совершенства.

Использовать энергию солнечных элементов можно так же, как и энергию других источников питания, с той разницей, что солнечным элементам не страшно короткое замыкание. Каждый из них предназначен для поддержания определенной силы тока при заданном напряжении. Но в отличие от других источников тока характеристики солнечного элемента зависят от количества падающего на его поверхность света.

Например, набежавшее облако может снизить выходную мощность более чем на 50%. Кроме того отклонения в технологических режимах влекут за собой разброс выходных параметров элементов одной партии. Следовательно, желание обеспечить максимальную отдачу от фотоэлектрических преобразователей приводит к необходимости сортировки элементов по выходному току.

Напряжение холостого хода, генерируемое одним элементом, слегка изменяется при переходе от одного элемента к другому в одной партии и от одной фирмы-изготовителя к другой и составляет около 0,6 В. Эта величина не зависит от размеров элемента.

Иначе обстоит дело с током. Он зависит от интенсивности света и размера элемента, то есть площади его поверхности. Элемент размером 100x100 мм в 100 раз превосходит элемент размером 10x10 мм и, следовательно, он при той же освещенности выдаст ток в 100 раз больший.

Пиковая мощность элемента соответствует напряжению около 0,47 В. Таким образом, чтобы правильно оценить качество солнечного элемента, а также для сравнения элементов между собой в одинаковых условиях, необходимо нагрузить его так, чтобы выходное напряжение равнялось 0,47 В.

Важным моментом работы солнечных элементов является их температурный режим. При нагреве элемента на один градус свыше 25°С он теряет в напряжении 0,002 В, т.е. 0,4 % / градус.

В яркий солнечный день элементы нагреваются до 60—70°С теряя 0,07—0,09 В каждый. Это и является основной причиной снижения КПД солнечных элементов, приводя к падению напряжения, генерируемого элементом.

КПД обычного солнечного элемента в настоящее время колеблется в пределах 10—16 %. Это значит, что элемент размером 100x100 мм при стандартных условиях может генерировать 1-1,6 Вт.

Стандартными условиями для паспортизации элементов во всем мире признаются следующие: - освещенность 1000 Вт/м2, температура 25°С, спектр AM 1,5 (солнечный спектр на широте 45°).

Одним из наиболее перспективных направлений использования солнечных модулей являются беспроводные светильники, в которых для питания источников света (светодиодов) используется панель монокристаллической силиконовой (кремниевой) солнечной батареи, соединенная с аккумуляторной Ni-Kd (никелево-кадмиевой) батарейкой (размер обычного элемента питания типа АА). В этом случае, отдельные солнечных элементы соединяются последовательно и герметизируются посредством ламинации на стекле, текстолите, алюминии. Элементы при этом находятся между двумя слоями герметизирующей пленки, без воздушного зазора.

Технология вакуумной ламинации позволяет выполнить это требование. В случае воздушной прослойки между защитным стеклом и элементом, потери на отражение и поглощение достигли бы 20-30 %, тогда как в вакууме они достигают всего 12 %.

Соединенная с солнечной батареей аккумуляторная батарея обеспечивает свыше 1000 циклов зарядки-разрядки. При этом достигается освещенность от 3 до 11 люкс.

Главное условие работы светильника: светильник должен устанавливаться так, чтобы свет (лучше солнечный) попадал на панели солнечных батарей. Дневная зарядка аккумуляторов обеспечивает работу светильников в условиях темного времени суток. Время свечения зависит от времени года, географической широты местности и цвета светодиода. Оно составляет от 5 часов в зимнее время до 11 часов в летнее время.

Преимущества светильников на солнечных батареях:

—полное энергосбережение
—экологическая чистота
—простота установки (не требуется электропроводка для подключения)
—автоматическое включение (выключение) фонаря с наступлением темного (светлого) времени суток
—полная безопасность
—пылевлагозащищенность
—независимость от температурных колебаний в пределах от -25 до +40° С
—надежность работы
—длительность эксплуатации не менее 5 лет
—относительная дешевизна
—современный дизайн

Область применения: освещение объектов, выделение затемненных участков местности, подсветка ступеней, дорожек, обочин дорог, гаражей, альпийских горок, ландшафтных уголков, декоративных растений, зимних садов и прочих элементов садово-паркового дизайна, аварийная сигнализация, габаритные обозначение объектов, ночная подсветка витрин, зеленых насаждений, скамеек, водоемов, беседок, рекламное освещение, подсветка входных замков и пр.
electrolibrary.info

electrolibrary.info

Последние новости

Рекомендуем

Светильники на солнечных батареях