Соларни лампи
автор: Радостин Крумов, СТЕРАДО
В последно време соларните технологии и базираните на тях продукти навлизат все по-осезаемо в нашето ежедневие, като основната тяхна задача е да трансформират все по-ефективно слънчевата енергия в електрическа. И да осигурят по този начин независимо (от конвенционалните енергийни системи) захранване на редица устройства за градинско осветление. Разбира се, за тази тенденция си има и причини и основания, сред които са:
– Слънцето е огромен енергиен източник – енергията, която то излъчва превишава около 10 000 пъти потреблението на енергия на земното кълбо, т.е. то е в състояние да покрие годишното енергийно потребление на човечеството за около 3 часа!
– Почти всички соларни клетки са направени от силиций, а той е вторият по разпространение химичен елемент в земната кора след кислорода – около 25,8% (предимно в земната мантия). Силицият е полупроводник, който не съществува в свободно състояние, а под формата на силициев диоксид (в пясък, кварц) или като силикат (каолин).
– Всеки киловатчас (kWh) електроенергия, произведен от възобновяеми енергоизточници, включително от фотоволтаични системи, спестява на атмосферата 0,547 кг въглероден двуокис. Като в тази сметка е включен дори въглеродния двуокис, емитиран за производството на съответната соларна инсталация.
Соларни лампи, клетки и панели.
За соларните клетки и панели. Първата соларна клетка е изобретена още през далечната 1883 година, като нейният коефицент на ефективност е бил едва около 1 %. Днес положението с ефективността е следното:
– Соларни панели от аморфен силиций – 5-7% (използват се масово при евтините соларни лампи);
– Соларни панели от поликристален силиций – 13-15% (използват се при големи фотоволтаични паркове и при по-добри модели соларни лампи и устройства);
– Соларни панели от монокристален силиций – 14-22% (поради високата си цена се използват предимно при малки фотоволтаични системи, включително качествени соларни лампи и устройства).
Качествените соларни клетки и панели имат експлоатационен срок до 20-25 години. Като с времето ефективността им намалява.
Соларни лампи.
Разбира се, написаното по-горе за соларните панели важи с пълна сила и за панелите на соларните лампи.
Светодиоди. В соларните лампи не се използват все още добре познатите ни крушки с нажежаеми (волфрамови) жички, а предимно светодиоди, поради множеството им предимства, сред които са:
– Ниска консумация на електричество (до около 10 пъти по-ниска спрямо крушките с нажежаеми жички, съгласно произведените лумени за ват);
– Дълъг експлоатационен срок – средно до около 50 000 часа и повече, като с времето интензитетът на светене намалява;
– Генериране на сравнително малко топлина – около 25 пъти по-малко в сравнение с Едисоновата крушка (което ги прави ефективни и безопасни);
– Малки по размер – от под 2 мм до няколко см, което позволява да бъдат вграждани дори и в малки устройства;
– LED осветлението лесно може да бъде димирано, т.е. да се контролира силата на светене;
– Устойчиви на удар – за разлика от почти всички други видове лампи;
– Бърз старт – след включване, светодиодите достигат пълната си яркост за по-малко от микросекунда (= 1/1000 от милисекундата. Тук не мога да се въздържа и ще възкликна – чудеса Божии!-:);
– Цветност – според вида и спецификата си светодиодите могат да емитират светлина с различни цветове без допълнителен цветен филтър за разлика от останалите видове осветление.
Разбира се, освен предимства, светодиодите имат и някои недостатъци. Но доколкото те не създават значими проблеми и рискове, не следва да ги споменавам тук.
Соларни лампи.
На това място стигаме и до най-задавания въпрос от неспециалистите, когато стане дума за соларни лампи, а именно – „колко силно светят?”. За да внеса поне малко яснота по въпроса, ще се опитам да обясня принципните постановки. Ако някой горд собственик на къща или вила с двор зададе горния въпрос, той очаква да получи отговор. Отговор, който в представите си да може да съпостави със светенето на все още широко използваните крушки с нажежаема жичка. Едисоновите крушки излъчват светлина във всички посоки, т.е. на 360 градуса. За разлика от тях светодиодите имат ограничен ъгъл на излъчване. Той най-често е между 15 и 120 градуса (за по-нагледно си представете едно кълбо в центъра на което е светодиодът, който не осветява цялото кълбо. А само определена част от него според ъгъла си на излъчване).
Логично може да заключим, че освен ъгълът на излъчване, са важни и броя на светодиодите. А също и рефлекторите на соларната лампа (които отразяват и пренасочват светлината в нея). Но също и дифузерът и, който следва да разпръсне светлината от нея равномерно (с изключение на спот-лампите, където целта е светлината да се фокусира). От решаващо значение за интензитета на светене на соларната лампа е мощността на използвания светодиод (или светодиоди). В евтините масови соларни лампи най-често използвани са светодиоди от 0.015 – 0.020 W или 0.06 – 0.07 W. Дори в „най-силните” и скъпи соларни лампи се използват светодиоди до 1 W.
Един пример, за да стане ясно. Ако в една соларна лампа е използван мощен съвременен светодиод от 1 W, той ще излъчва светлина (под някакъв ъгъл) около 100 лумена, което е около 9 пъти по-малко от светлината, която излъчва добре познантата ни 60 ватова крушка с нажежаема жичка! Разбира се, за интензитета на светене на соларните лампи са важни още вида, капацитета и качеството на акумулаторните батерии, както и същите показатели на соларните панели, които зареждат тези батерии.
Соларни лампи.
Акумулаторни батерии. В соларните лампи се използват основно 3 вида зарядни батерии (от общо съществуващите около 20):
– Никел-кадмиеви (NiCd) – масово използвани в соларните лампи преди години със сравнително добри технически характеристики (загуба на заряд при неизползване – 20%/месец, до 1500 цикъла на зареждане). Но кадмият е силно токсичен тежък метал. Той нанася сериозни поражения на околната среда. И това предопредели съдбата на този тип батерии.
– Никел-метал хидридни (NiMH) – към момента най-масово използваните зарядни батерии в соларните лампи. Около 30% месечна загуба на заряд при неизползване, до 1000 цикъла на зареждане. Имат добро съотношение енергия към маса – до 80 Wh (ват часа)/кг. Сравнително ниска цена.
– Литиево-йонни (Li-ion) – този тип зарядни батерии са все по-използвани във всевъзможни електронни устройства, включително и в някои по-нови и качествени соларни лампи. Основните им предимства са оптималното съотношение енергия към маса – до 250 Wh (ват часа)/кг и ниската месечна загуба на заряд при неизползване – около 5 до 10%.
Без никакво съмнение, стремглавото развитие на техниката, което в частност касае и техническите характеристики на акумулаторните батерии, светодиодите и соларните панели, ще променя ежегодно соларните лампи. И вероятно не след дълго те ще бъдат подходящи не само за акцентно, а също така и за основно осветление. Дори и през дългите зимни нощи.
Fiat Lux! (Нека бъде светлина!)
