مصباح للطاقة الشمسية

مصباح للطاقة الشمسية المعروف أيضا باسم المصباح الشمسي أو الفانوس الشمسي، هو نظام إضاءة يتكون من مصباح LED والألواح الشمسية والبطارية ومكتب تحكم المسؤول وقد يكون هناك أيضا العاكس. تعمل المصباح على الكهرباء من البطاريات، مشحونة من خلال استخدام لوحة الضوئية الشمسية.

الإضاءة المنزلية التي تعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن تحل محل مصادر الضوء الأخرى مثل الشموع أو مصابيح الكيروسين. تحتوي المصابيح الشمسية على تكلفة تشغيل أقل من مصابيح الكيروسين لأن الطاقة المتجددة من الشمس مجانية، على عكس الوقود. بالإضافة إلى ذلك، لا تنتج المصابيح الشمسية أي تلوث الهواء الداخلي على عكس مصابيح الكيروسين. ومع ذلك، فإن المصابيح الشمسية تتمتع عموما بتكلفة أولية أعلى، وتتمكن من الطقس.

غالبا ما يكون للمصابيح الشمسية للاستخدام في المواقف الريفية القدرة على توفير إمدادات من الكهرباء للأجهزة الأخرى، مثل شحن الهواتف المحمولة. يعمل المستثمرون الأمريكيون على تطوير فانوس للطاقة الشمسية 10 دولارات لاستبدال مصابيح الكيروسين.

تاريخ

حصة السوق العالمية من حيث الإنتاج السنوي حسب تكنولوجيا الكهروضوئية منذ عام 1990

تستخدم بعض الأجهزة الضوئية الشمسية الألواح السيليكون أحادي اللون أو ألواح السيليكون الكريستالين، بينما استخدمت أحدث التقنيات الخلايا الشمسية فيلم رقيقة. نظرا لأن الخلايا الشمسية الحديثة تم تقديمها في عام 1954 مختبرات ATBELL، فإن التقدم في كفاءة الخلايا الشمسية في تحويل الضوء إلى الطاقة الكهربائية، وتقنيات التصنيع الحديثة مع كفاءة الحجم قد أدت إلى نمو دولي من الكهروضوئية.

اعتبارا من عام 2016، تستخدم مصابيح LED فقط حوالي 10٪ من الطاقة تتطلب المصباح المتوهج. أدت الكفاءة في إنتاج مصابيح LED إلى زيادة التبني كبديل للإضاءة الكهربائية الأخرى.

عناصر

يتم عرض هيكل كامل المصباح الشمسي في الشكل 2.

الألواح الشمسية

يتم صنع الألواح الشمسية من السيليكون، وهي مادة أشباه الموصلات. تحتوي الخلية الشمسية على طبقتين مختلفتين من السيليكون. تحتوي الطبقة السفلية على إلكترونات أقل، وبالتالي لديها تهمة إيجابية طفيفة بسبب طبيعة الشحن السلبية للإلكترونات. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطبقة العليا لديها المزيد من الإلكترونات ولديها رسوم سلبية قليلا. يتم إنشاء حاجز محتمل بين هذين الطبقتين.

عندما تدخل تدفق الجزيئات الخفيفة الفوتونات، فإنها تتخلى عن طاقتها إلى الذرات في السيليكون. يعزز إلكترون واحد من الرابطة التساهمية إلى مستوى الطاقة القادمة من الطبقة العليا إلى الطبقة المنخفضة. هذا الترويج للإلكترون يسمح بحركة حرية داخل البلورة التي تنتج الحالية. المزيد من الضوء يضيء من خلال، تتحرك المزيد من الإلكترونات وبالتالي المزيد من التدفقات الحالية بين. وتسمى هذه العملية تأثير الضوئية والكهربائية. أنظمة PhotoVoltaic تحويل ضوء الشمس مباشرة إلى الكهرباء.

يتم تصنيع الألواح الشمسية من طبقات من مواد مختلفة، كما ترون في الشكل 2، من أجل الزجاج، وتغليف الخلايا البلورية، والتغليف، ورقة الخلفية، مربع تقاطع وأخيرا الإطار. التغليف يبقي الرطوبة والملوثات التي قد تسبب مشاكل.

الشكل 2

بطارية

عادة ما تكون البطارية موجودة داخل حالة معدنية أو بلاستيكية. داخل القضية هي أقطاب بما في ذلك الكاثود والأنود حيث تحدث ردود الفعل الكيميائية. يوجد فاصل أيضا بين الكاثود والأنود الذي يتوقف عن الأقطاب الكهربائية معا في نفس الوقت مما يسمح بالتهمة الكهربائية للتدفق بحرية بين الاثنين. أخيرا، يقوم المجمع بإجراء رسوم من البطارية إلى الخارج.

عادة ما تستخدم البطاريات داخل المصابيح الشمسية تقنية هلام بالكهرباء مع أداء عال في التفريغ العميق، من أجل تمكين الاستخدام في النطاقات القصوى من درجة الحرارة. قد تستخدم أيضا الرصاص الحمض، هيدريد المعادن النيكل، كادميوم النيكل، أو الليثيوم.

ينقذ هذا الجزء من المصباح الطاقة من لوحة الطاقة الشمسية وتوفر الطاقة عند الحاجة في الليل عندما لا توجد طاقة خفيفة متاحة.

بشكل عام، فإن كفاءة تحويل الطاقة الضوئية محدودة لأسباب جسدية. لا يتم امتصاص حوالي 24٪ من الإشعاع الشمسي الطول الموجي الطويل. 33٪ هي حرارة ضائعة على المناطق المحيطة، ومزيد من الخسائر حوالي 15-20٪. يتم امتصاص 23٪ فقط مما يعني أن البطارية جزء حاسم من المصباح الشمسي.

منظم شحن

يتحكم هذا القسم في أنظمة العمل بأكملها لحماية رسوم البطارية. إنه يضمن، تحت أي ظرف من الظروف بما في ذلك الظروف الجوية المتطرفة مع اختلاف كبير في درجة الحرارة، لا تزداد البطارية أكثر تشجرا أو أكثر من التفريغ والأضرار بالبطارية أكثر.

يتضمن هذا القسم أيضا أجزاء إضافية مثل وحدة التحكم الخفيفة وحكم الوقت، والتعويضات في درجة الحرارة، وحماية الإضاءة، ومفاتيح تحويل القطبية العكسية ومفاتيح نقل التيار المتردد التي تضمن تحميل الأحمال النسخ الاحتياطية الحساسة عادة عند حدوث انقطاع.

مبادئ العمل

الشكل 3.

تستخدم أضواء LED بسبب كفاءتها المرتفعة وعمرها الطويل. تحت السيطرة على وحدة تحكم DC Charge، يتحول عنصر التحكم غير الاتصال تلقائيا إلى الضوء في الظلام وتتبذر عند النهار. يعمل في بعض الأحيان أيضا بين وحدات تحكم الوقت لتعيين وقت الستارة ليتم تشغيل الضوء تلقائيا وإيقاف تشغيله.

كما هو مبين في الشكل 3، تشمل الرقاقة رقاقة (R)، B-، B +، S- و S +. S + و S- كلاهما متصل بالألواح الشمسية مع الأسلاك، واحدة منها بالإضافة إلى تهمة بالإضافة إلى انخفاض تكلفة ناقص. تعلق B- و B + بطاريتين في هذه الحالة. سيتم عرض النور من خلال ضوء LED عندما تكون كل هذه متصلة.

فوائد

يمكن أن تكون المصابيح الشمسية أسهل للعملاء لتثبيت والحفاظ عليها لأنها لا تتطلب كابل كهرباء. يمكن أن توفر المصابيح الشمسية أصحابها بتكلفة صيانة تقليل وتكاليف فواتير الكهرباء. يمكن أيضا استخدام المصابيح الشمسية في

المناطق حيث لا يوجد >الشبكة الكهربائية أو المناطق النائية التي تفتقر إلى إمدادات الكهرباء موثوقة. هناك العديد من قصص الأشخاص المصابين بأمراض الرئة وتدهور العين والحروق وأحيانا حتى الموت ببساطة لأنهم ليس لديهم بديل صحي للضوء في الليل. شعرت النساء غير آمنة بالسير إلى المرحاض خارج الظلام. يتم تسليم الأطفال من قبل القابلات باستخدام شمعة فقط، ولا يستطيع الطلاب الدراسة عندما تنخفض الشمس بسبب نقص الضوء مما يؤدي إلى زيادة الأمية والفقر الدائم. هذه هي الحقائق لأكثر من مليار شخص في جميع أنحاء العالم. نقص الإضاءة يعادل استمرار الفقر في جميع أنحاء العالم. في مصباح الطاقة الشمسية، فإنه يحول الطاقة الخفيفة إلى الطاقة الكهربائية، أي أنه مناسب لحياتنا اليومية.

إن إخراج الطاقة الشمسية محدودا بالطقس ويمكن أن يكون أقل فعالية إذا كان غائما أو رطبا أو شتاء.

تستفيد الأسر التبديل إلى المصابيح الشمسية من مصابيح الكيروسين أيضا من المخاطر الصحية المرتبطة بانبعاثات الكيروسين. غالبا ما يكون لدى الكيروسين آثار سلبية على الرئتين البشرية.

إن استخدام الطاقة الشمسية يقلل من تلوث الخلق في الداخل، حيث ارتبط الكيروسين بحالات القضايا الصحية. ومع ذلك، فإن الألواح الضوئية مصنوعة من السيليكون وغيرها من المعادن السامة بما في ذلك القيادة التي يمكن أن يكون من الصعب التخلص منها.

استخدام المصابيح الشمسية يحسن التعليم للطلاب الذين يعيشون في الأسر دون كهرباء. عندما يتبرع بالطاقة الشمسية غير الربحية للضوء المصابيح الشمسية

مدارس منطقة نائية من KWA Zulu Natal في درجات اختبار جنوب إفريقيا وتحسين أسعار المرور بنسبة تزيد عن 30٪. يمنح النور الطلاب وأضاف الوقت للدراسة بعد حلول الظلام.

وجدت دراسة تجريبية لعام 2017 في مناطق غير محددة في شمال بنغلاديش أن استخدام الفوانيس الشمسية انخفض إجمالي الإنفاق الأسري، وزيادة ساعات الدراسة المنزلية للأطفال وزيادة الحضور المدرسي. ومع ذلك لم يحسن الأطفال'التحصيل التعليمي إلى أي حد كبير.

يستخدم

ضوء الشارع الشمسي

المقال الرئيسي: ضوء الشارع الشمسي

توفر هذه الأنوار وسيلة مريحة وفعالة من حيث التكلفة في الشوارع في الليل دون حاجة إلى شبكات كهربائية AC للمشاة والسائقين. قد يكون لديهم لوحات فردية لكل مصباح للنظام، أو قد يكون لها لوحة شمسية مركزي كبيرة وبنك بطارية لتشغيل مصابيح متعددة.

ضوء الشارع المصباح الشمسي

قروي

في المناطق الريفية، تستخدم المصابيح الشمسية، والتي تسمى عادة الفوانيس الشمسية، باستخدام إما LEDs أو CFL، لاستبدال مصابيح الكيروسين والشموع وغيرها من البدائل الرخيصة للإضاءة. خاصة في المجالات التي يصعب الوصول إليها الكهرباء، فإن المصابيح الشمسية مفيدة للغاية ويحسن أيضا نوعية الحياة.