Güneş lambası

Güneş lambaları, Güneş'ten gelen enerjiyi elektrik enerjisine, elektrik enerjisini de ışık enerjisine dönüştüren cihazlardır. Trafikte şehir elektriğinden ve kablolardan tasarruf etmek için kullanılan bir yöntemdir. Led lambalarda enerjinin neredeyse tamamını görünebilir ışığa çevirebilir. Ampullü trafik lambaları ise enerjinin sadece % 20'lik bir kısmını görünebilir ışığa çevirebilir. Bazı lambalar sadece ışık geldiği zaman çalışmakta; bataryalı ampuller ise sabah depoladığı enerjiyi gece de kullanabilmektedir.
Genel özellikleri
Bu ışıkların izolatör yüzey gerilimi 1000 Vac'dır.
Bataryaların direnci iyidir. Geceleri doluluk durumuna göre ışık şiddetini değiştirebilir ve bu sayede pile zarar gelmez.
Aşırı şarj olmayı engeller ve bir günlük dolumla yaklaşık 1 hafta düşük enerjide ışık yayabilirler.
Pillerinin ömrü ortalama 3 yıldır.
Bileşenler
Bir güneş lambasının tüm yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Güneş panelleri
Çoğu güneş paneli, bir yarı iletken malzeme olan tek kristal silikondan yapılır. Güneş pilinin iki farklı silikon katmanı vardır. Alt tabaka daha az elektronludur ve bu nedenle elektronların negatif yüklü doğasından dolayı hafif pozitif yüklüdür. Ayrıca, üst katman daha çok elektronludur ve hafif negatif yüklüdür. Bu iki katman arasında potansiyel bir engel yaratılır.
Foton adlı hafif parçacıklar içeri doğru aktığında, enerjilerini silikondaki atomlara verirler. Elektronu kovalent bağdan üst katmandan alt katmana doğru bir sonraki enerji düzeyine yükseltir. Elektronun bu yükseltimi, akım üreten kristalde daha serbest hareket sağlar. Işık daha çok parladıkça, daha çok elektron hareket eder böylece aralarında daha çok akım olur. Bu sürece fotovoltaik ve fotoelektrik etki denir. Fotovoltaik sistemler güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştürür.
Güneş panelleri, Şekil 2'de görebileceğiniz gibi cam, kapsül, kristal hücreler, kapsül, arka levha, bağlantı kutusu ve son olarak çerçeve olmak üzere farklı malzemelerin katmanlarından yapılır. Kapsül, sorunlara neden olabilecek nemi ve kiri dışarıda tutar.
Pil
Pil genellikle metal veya plastik bir kasa içindedir. Kasanın içinde, kimyasal reaksiyonların olduğu katot ve anotları içeren elektrotlar vardır. Katot ve anot arasında, elektrotların birlikte reaksiyona girmesini durduran ve aynı zamanda elektrik yükünün ikisi arasında serbestçe akmasına izin veren bir ayırıcı da bulunur. Toplayıcı, pilden dışarıya şarjı iletir.
Güneş lambalarının içindeki piller aşırı sıcaklık aralıklarında kullanımı sağlamak için genellikle derin deşarjda yüksek performanslı jel elektrolit teknolojisi kullanır. Pil, kurşun asit, nikel metal hidrit, nikel kadmiyum veya lityum da kullanabilir.
Lambanın bu kısmı güneş panelinden enerji tasarrufu sağlar ve ışık enerjisi olmadığında geceleri gerektiğinde güç sağlar.
Genellikle, fotovoltaik enerji dönüşümünün verimliliği fiziksel nedenlerle sınırlıdır. Uzun dalga boyunun güneş radyasyonunun yaklaşık %24'ü emilmez. %33'ü çevreye ısı olarak gider ve diğer kayıplar yaklaşık %15-20'dir. Yani güneş ışığının enerjisinin sadece %23'ü emilir, bu yüzden pil güneş lambasının önemli bir parçasıdır.
Şarj regülatörü
Bu bölüm, pil şarjını korumak için tüm çalışma sistemlerini kontrol eder. Büyük sıcaklık farkı olan aşırı hava koşulları da dahil olmak üzere her koşulda pilin aşırı şarj veya aşırı deşarj olmamasını ve pile zarar verilmemesini sağlar. Bu bölüm ayrıca ışık kontrolörü, zaman kontrolörü, ses, sıcaklık kompanzasyonu, aydınlatma koruması, ters polarite koruması ve kesinti meydana geldiğinde hassas yedek yüklerin normal şekilde çalışmasını sağlayan AC transfer anahtarları gibi ek parçaları içerir.
Çalışma ilkeleri
LED ışıklar, yüksek ışık verimleri ve uzun ömürleri nedeniyle kullanılır. DC şarj kontrol cihazının kontrolünde, temassız kontrol karanlıkta ışığı otomatik yakar ve aydınlıktaysa kapatır. Bazen ışığı belirli bir zaman aralığında otomatik olarak açıp kapatması için zamanlayıcılar da eklenir.
Şekil 3'te gösterildiği gibi çip, mikroçip(R), B-, B+, S- ve S+. S+ ve S- güneş panellerine biri artı diğeri eksi yüklü olan kabloyla bağlıdır. B- ve B+ bu durumda iki pile bağlıdır. Bunların hepsi bağlandığında LED ışığı aracılığıyla lamba yanar.
Avantajlar
Elektrik kablosu gerektirmediğinden güneş enerjisi lambalarının kurulumu ve bakımı müşteriler için daha kolaydır. Güneş lambaları, az bakım ve elektrik fatura maliyetleriyle sahiplerine fayda sağlar. Güneş lambaları, elektrik şebekesi olmayan alanlarda veya güvenilir elektrik kaynağının bulunmadığı uzak bölgelerde de kullanılabilir. Akciğer hastalığı, göz bozukluğu, yanıklar ve hatta bazen geceleri ışığa sağlıklı bir alternatifin olmadığından ölen insanların hikayeleri vardır. Kadınlar hava karardıktan sonra dışarıdaki tuvalete yürürken güvensiz hissederler. Bebekler ebeler tarafından sadece bir mum kullanılarak doğurtulur ve öğrenciler güneş battıktan sonra karanlıktan dolayı ders çalışamazlar bu da cehalet ve yoksulluğun artmasına neden olur. Bunlar dünyanın dört bir yanında 1 milyardan fazla insanın gerçekleridir. Aydınlık eksikliği dünya çapında hissedilen yoksulluğa eşittir.
Güneş enerjili lamba ışık enerjisi elektrik enerjisine dönüştürerek yaşamızı kolaylaştırır.
Güneş enerjisi hava durumu ile sınırlıdır, bulutlu, yağmurlu veya kışın daha az verimli olabilir.
Gaz yağı lambalarından güneş lambalarına geçen evler de gazyağı emisyonları ile ilişkili sağlık riskleri yoktur. Gaz yağı lambasının insanın akciğerleri üzerinde olumsuz etkileri vardır.
Güneş enerjisi kullanımı, gazyağının sağlık sorunlarıyla bağlantılı olduğu iç mekanlarda kirlilik oluşumunu azaltır. Ancak fotovoltaik paneller bertarafı zor olan kurşun dahil olmak üzere silikon ve vb zehirli metallerden yapılmıştır.
Güneş lambalarının kullanımı elektriksiz evlerde yaşayan öğrencilerin eğitimi iyileştirir. Kar amacı gütmeyen "Unite to Light" adlı kuruluşu Güney Afrika'daki Kwa Zulu Natal'ın ücra bir bölgesindeki okullara güneş lambaları bağışladığında sınav puanları ve geçme oranları %30'un üzerinde arttığı görüldü. Işık öğrencilere hava karardıktan sonra çalışmaları için ek zaman verir.
Kuzey Bangladeş'in elektriksiz bölgelerinde 2017 yılında yapılan deneysel bir çalışma, güneş fenerlerinin kullanımının toplam hane halkı harcamalarını azalttığını, çocukların evde ders çalışma saatlerini artırdığını ve okula katılımı artırdığını ortaya koydu. Ancak, çocukların eğitim başarılarını büyük ölçüde artırmadı.
Kullanımlar
Solar sokak lambası
Bu ışıklar, yayalar ve sürücüler için AC elektrik ızgaralarına ihtiyaç duymadan geceleri sokakları aydınlatmak için uygun ve uygun maliyetli bir yol sağlar. Bir sistemin her lambası için ayrı panellere sahip olabilirler veya birden fazla lambayı çalıştırmak için büyük bir merkezi güneş paneline ve pil bankasına sahip olabilirler.
Kırsal
Hindistan kırsalında, genellikle güneş fenerleri denilen, LED'ler veya CFL'ler kullanan güneş lambaları, gazyağı lambalarının ve diğer ucuz aydınlatma alternatiflerinin yerini almak için kullanılır. Özellikle elektriğe başka türlü erişmenin zor olduğu alanlarda güneş lambaları çok faydalıdır ve aynı zamanda yaşam kalitesini de artırır.
Dünyada %40 ile en düşük elektrik erişim yüzdesine sahip Afrika, güneş lambaları ile ev aydınlatma çözümlerine erişerek büyük fayda sağladı.
Denizcilik
Denizcilik ortamları, geleneksel aydınlatmaya alternatif olarak LED güneş ışıklarını giderek daha çok kullanmaktadır. Tekne ve deniz yolculuğunun uzak doğası, gücün elde edilmesini zorlaştırır ve bu nedenle güneş enerjisiyle tekne aydınlatması gibi kendi kendine yeten teknolojilere uygundur.
Ekonomi
Amerikalı yatırımcılar, gaz yağı lambalarının yerini alacak birim başına 10$'lık bir güneş feneri geliştirmek için çalışmaktadır..
Güneş enerjili ev aydınlatmaları satın almak pahalı olabilir. Şebekeden bağımsız güneş enerjisi kuruluşları, tüketicilerin kolay aylık taksitler ödeyerek tüm evlerine güç sağlamalarına izin veren "Kullandıkça Öde modeli" gibi yenilikçi finansal mekanizmalar aracılığıyla ev güneş enerjisi aydınlatma sistemleri sunar. Halen, Sahra Altı Afrika'daki tüm şebeke dışı güneş aydınlatma ürünleri satışının %40'ından fazlası "PayGo" aracılığıyla yapılmaktadır ve bu oran Kenya'da neredeyse %50'ye ve Ruanda'da %65'e ulaşır.