СВЕТИЛЬНИКИ НА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЯХ

Возобновляемые источники энергии, к которым, в числе прочих, относится световое излучение Солнца, привлекают всё большее внимание инженеров и учёных.

Ограниченность запасов углеводородного сырья в недрах нашей планеты заставляет искать альтернативные ресурсы, способные утолить энергетический голод технократической цивилизации, продолжающей ускорять своё развитие.

Существуют технологии, использующие энергию солнечных лучей. На гелио электростанциях применяются коллекторы энергии солнца, в которых лучи света при помощи множества зеркал фокусируются в одной точке, нагревая теплоноситель, вращающий турбогенераторы.

Такие сооружения громоздки. Более широкое применение в последние годы получили солнечные панели, использующие фотоэлектрический эффект. Эти устройства непосредственно генерируют электрическое напряжение при облучении их рабочей поверхности ярким дневным светом. По сути, они являются мини электростанциями.

Явление фотоэлектрического эффекта впервые было зафиксировано ещё в 19 веке, а первая солнечная батарея на основе кремния появилась в середине 20 – го столетия. Коэффициент полезного действия этих устройств по сей день остаётся относительно низким, но производство не стоит на месте.

Весьма перспективно использование энергетических панелей, использующих фотоэлектрический эффект в комплекте со светодиодными светильниками и аккумуляторами.

Такие комплексы в течение светового дня накапливают энергию, вырабатываемую полупроводниковой панелью в аккумуляторе, который затем расходует её для питания светильника в тёмное время.

Уличные светильники на солнечных батареях применяются для обеспечения освещённости городских улиц, автодорог вне населённых пунктов, подсветки парковых аллей, пешеходных зон, детских игровых площадок и т.п.

УЛИЧНЫЕ ФОНАРИ НА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЯХ

Применение фонарей на солнечных батареях в системах городского освещения решает ряд проблем, актуальных для городов:

• благодаря отсутствию питающих проводов и кабелей, уличное освещение на солнечных батареях выглядит более эстетично, освобождая пространство, опутанное коммуникационными сетями;
• осуществляется разгрузка электросетей в часы вечерних максимумов потребления и в ночное время;
• экономятся средства городских бюджетов, направляемые на оплату электроэнергии, затраченной на уличное освещение;
• уменьшается расход минерального топлива на электростанциях, улучшается экологическая обстановка в связи с уменьшением выбросов в атмосферу.

В уличных и домашних автономных осветительных системах, питающихся энергией солнечного света, применяются светодиодные источники освещения. Это объясняется наиболее высокой энергоэффективностью светодиодов, которая позволяет экономно расходовать энергию, накопленную в аккумуляторе.

Это делает их простыми, дешёвыми и обладающими более высоким коэффициентом полезного действия. Для питания газоразрядных ламп от накопительного аккумулятора, напряжение должно инвертироваться и трансформироваться до более высокого уровня, необходимого для пробоя газоразрядного промежутка.

Уличные фонари, использующие энергию, излучаемую солнцем, имеют встроенное фотореле, включающее фонарь при снижении уровня уличной освещённости за установленный предел, и отключающими его при увеличении освещённости на рассвете. Работа этого осветительного устройства происходит полностью в автономном режиме и не требует вмешательства персонала.

Обслуживание таких фонарей состоит в периодической диагностике аккумулятора и очистке рабочей поверхности батареи, непосредственно воспринимающей излучение солнца.

Из недостатков осветительных систем, использующих энергию солнца, следует отметить достаточно высокую цену комплекта. Самым слабым местом таких осветительных систем является аккумулятор. Срок его службы в разы меньше срока эксплуатации остальных элементов.

Хотелось бы иметь более высокий коэффициент полезного действия самих солнечных батарей, что позволило бы уменьшить их размеры и расширить горизонты применения светильников.

САДОВЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ НА СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЯХ

Отдельную категорию образуют садовые фонари на солнечных батареях. Их специфика заключается в том, что они совмещают как осветительную, так и декоративную функции. Отдельные модели можно отнести к чисто декоративным, так как освещённость территории дачи они практически не обеспечивают, выполняя роль украшения.

Садовые или дачные светильники на солнечных батареях имеют определенные преимущества, а в отдельных случаях незаменимы.

Представим себе дачный участок без электропитания, на котором вы решили провести вечер с друзьями, не досаждая им и себе назойливым тарахтением бензогенератора. Светильники на солнечных батареях для дачи оперативно размещаются в различных местах участка и дома, создавая атмосферу тихого уюта или праздника.

Обязательным аксессуаром любого дачника, живущего на участке без электроэнергии, является фонарик для сада на солнечных батареях, оснащённый светодиодной лампой и аккумуляторной батареей, которая заряжается от солнца в течение светового дня.

Возможна полная электрификация загородного дома с использованием фотоэлектрических батарей. При этом используют конструкции солнечных панелей, которые размещаются на крыше дома либо на участке.

Первый вариант предпочтительней, так как панели не занимают полезного пространства, к ним удобно осуществлять подвод электропроводки, соединяющей их с накопителем энергии и преобразовательным устройством.

При реализации такой схемы, имеет смысл освещение в доме выполнить на основе низковольтных светодиодных светильников, не требующих преобразователя. Это обеспечит более экономичное расходование накопленной за день энергии.

Такие проекты электроснабжения домов уже реализованы в европейских странах. В некоторых случаях даже осуществлена возможность продажи избытков выработанной электрической энергии местной энергоснабжающей организации. Такие дома подключены к централизованному электропитанию, на вводе установлен электрический счётчик, фиксирующий перетоки энергии в обоих направлениях.

В периоды максимального потребления или в моменты подключения мощных потребителей, автономная солнечная электростанция может не справляться с нагрузкой. В этом случае недостаток энергии черпается из сети. В те же моменты, когда батареи аккумуляторов уже заряжены, избыток вырабатываемого электричества отдаётся в сеть.

В договоре электроснабжения обозначены цены покупки и продажи электроэнергии, расчёт ведётся по прибору учёта, считающему в обоих направлениях.

Часто наряду с энергетической установкой, использующей энергию солнца, применяется ветровой генератор. Такая комбинация расширяет возможности автономного электроснабжения и увеличивает его надёжность. Реализация усложнённых схем электроснабжения требует устройства, контролирующего работу системы. Такой контроллер может быть интегрирован в систему «умный дом».