Кои фактори влијаат врз ефикасноста на полнењето на соларна лампа?

Достапност на сончева светлина: Ираџианца, траење и спектрално квалитет

Директна споредба со индиректна сончева светлина и спектрално несоодветство и нивниот влијан врз апсорпцијата на соларната панел на соларната лампа

Директната сончева светлина овозможува скоро 30% повеќе енергетска конверзија во сончеви лампи отколку расеаната (или индиректна) сончева светлина, поради перпендикуларниот фотонски влез при поголема осветленост. Ефикасноста на панелите во директна сончева светлина се намалува за 15–25% поради спектрално несоодветство, каде што околинската светлина постои надвор од оптималните бранови должини за апсорпција на сончевиот панел. Апсорпцијата на инфрацрвена светлина (760–1400 нм) воутро и вечер генерира помала напнатост отколку апсорпцијата на видливата светлина во текот на денот. Монокристалните панели претрпуваат помал негативен ефект од спектралната варијација, но сепак имаат загуби од 8–12% при ниска осветленост.

Поверлива работа на сончевите лампи со сезонски и географски варијации во дневната сончева осветленост.

Нивото на автономност на една соларна лампа варира според сезоната и географската локација. Во екваторијалниот регион просечните врвни сончеви часови изнесуваат 5,2, додека на 45° ширина тие изнесуваат само 2,8. Дури и во умерените зони, зимското сонце е помалку од оптималното и може да намали производството за 40–70%. Глобалната хоризонтална инсолнетост (GHI) во Торонто летно изнесува 5,6 kWh/m²/ден, додека во декември GHI пада на само 1,9 kWh/m²/ден. На високи географски ширина, дифузната инсолнетост е најчеста. Во Финландија, во декември 85% од GHI потекнува од дифузна светлина, што значи многу ниска производителност на панелите. За да се ослонат на соларните панели во географски и сезонски недоволни локации, панелите мора да бидат со 20–35% поголеми.

Еколошки предизвици: Засенчување, запрашување и ориентација на панелите

Натрупување на прашини, мрљи и влага: Квантитативна проценка на загубите поради запрашување на панелите на соларната лампа

Замрсувањето го блокира светлото и директно го намалува излезот на панелите. Особено во сушната и замрсена средина, годишните загуби поради замрсувачки се зголемуваат до 15–20% кај хоризонтално поставените панели, кои имаат најдобра способност за самоочистување. Влажноста ја влошува ситуацијата со формирање леплива остаточна маса што задржува честички. Наклонувањето на панелите за 10–15 степени може да го подобри ефектот од миењето. За одржување на перформансите, чистењето се врши секој квартал. Пренебрегнатото одржување може да намали годишниот енергетски принос до 25%; затоа замрсувачките се една од најлесно спречливите, но често се поврзани со губиток на автономноста на соларните лампи.

Ефекти на температурата и деградацијата при полнење на соларните лампи

Влијание на амбиенталната температура врз литиум-јонските и оловно-киселите батерии во соларните лампи

Температурата има значително влијание врз одговорот на батеријата кај соларните лампи. Литиум-јонските батерии претрпуваат забрзано деградирање при циклирање при температури над 25°C (77°F). На пример, губитокот на капацитет по 200 циклуси расте од околу 3,3% на 25°C до 6,7% на 45°C (113°F) како резултат на зголемувањето на тврдото-електролитно-интерфејсно (SEI) слој. Кај оловно-киселите батерии, деградирачкото влијание на ниските температури е посилно. При околни температури под 20°C (68°F), прифатливоста на полнење значително опаѓа, а на –20°C (–4°F), корисниот капацитет се намалува за 50%. Затоа, поради овие спротивни термички чувствителности, литиум-јонските батерии се оптимални за топли клими, додека специјално формулираните оловно-кисели батерии остануваат предпочтени во продолжени студени средини.

Влијанието на стареењето на батеријата и животниот век од циклуси врз автономноста на соларните лампи

Сите батерии за соларни лампи претрпуваат неповратно електрохемиско стареење со секој циклус на полнење/испразнување. На пример, стандардна литиум-јонска батерија задржува само 70–80 % од нејзиниот оригиналeн капацитет по 500 целосни циклуси, што може да значи 1–2 часа помалку осветлување во една година. Постојат три главни причини за губиток на капацитет кај литиум-јонските батерии:

Литиум-јонските батерии се во нето пасивно состојба на литиум во еден или повеќе циклуси

Разградувањето на електролитот во батеријата, кое води до зголемување на внатрешниот отпор на батеријата

Формирањето на тврди интерфејси за одвојување на јоните

Топлинското напрегање забрзува процесот на стареење, па поради топлинското напрегање батериите на 35°C (95°F) ќе старат приближно двапати побрзо отколку батериите на 25°C (77°F). Во топлите клими со висок број циклуси, употребливата животна доба пред замена обично не е подолга од два (2) години; во помеките клими со помала употреба, интервалот за замена обично не е пократок од четири (4) години.

Дизајн на системот за соларни лампи: технологија на панелите, агол и контрола на полнењето

Оптимален наклон и азимут на соларните панели за лампи според географската ширина и целта

Интензитетот на осветленоста што може да се дефинира за секој инсталиран панел на соларна лампа зависи од правилната ориентација. За сите фиксни панели со можност за наведување, поставувањето на агол еднаков на географската ширина плус/минус 15° овозможува максимално собирање на енергија годишно. Во зима аголот треба да биде пострм, а во лето — помал. Азимуталната ориентација треба да биде кон вистински југ или вистински север, во зависност од полуколото. Вертикалната слободна висина кај уличните лампи е ограничена од сенките на зградите. Со сезонски промени на аголот на наведување, лампите за градини или патеки можат да користат различни положби за лето и зима. Оптимизираната ориентација, заснована на географската ширина, може да овозможи зголемување на собирањето на енергија за 20% дневно според потврдени модели, во споредба со хоризонтално монтирање.

Технологија на панелите и ефикасност на лампите

Слънчевата лампа со генијален дизајн интегрира планирање и технологија на панели и контрола на полнење. MPPT контролерите надминуваат секој стандарден контролер за полнење под услови на расеано/променливо осветлување, како што се делумно затемнување, облачност и утрински услови со слабо осветлување. Поради поголемата ефикасност, MPPT контролерите можат да произведат 25 до 30% повеќе енергија. MPPT контрола на полнење е потребна во скоро сите инсталации, вклучувајќи и мали системи (<50 W). Доверливоста им е доволна за да се оправда трошокот на MPPT контролерот за полнење во споредба со стандардниот контролер за полнење.

Компоненти: PWM контролери, MPPT контролери, Монокристални панели, Поликристални панели

Ефикасност: 70–80%, 92–98%, 22–27% (2025), 15–22% (2025)

Трошок: Понизок ($5–$20), Повисок ($20–$100), Премиум, Пријателски кон буџетот

Најдобри за: Мали системи (<50 W), Услови со променливо осветлување, Конфигурации со ограничено просторно решение, Поголеми површини на панели

Клучна предност: Едноставност, Зголемување на прибирањето на енергија за повеќе од 30%, Подобро работно време при слабо осветлување, Понизок трошок по ват

Моно-кристалните панели се истакнуваат по ефикасноста, особено при слаба светлина, што ги прави совршени за соларни лампи со висока перформанса каде што просторот е ограничен. За примени каде што апсолутната ефикасност не е најважен фактор, поликристалните панели претставуваат економски ефикасно решение, доколку има доволно простор.

ЧПЗ

Кои се главните фактори што влијаат врз ефикасноста на соларните лампи?

Ефикасноста зависи од достапната сончева светлина, препреките во околината (како што се затемнувањето и запрашувањето) и термичката и батеријската перформанса на системот. Директната сончева светлина, добра ориентација на панелите и чист систем ја подобруваат перформансата.

Како влијае затемнувањето врз излезот на соларните лампи?

Излезот на соларните системи силно зависи од количината на достапна сончева светлина. Дури и мала количина затемнување може значително да го намали вкупниот излез.

Зошто е важно редовно чистење на соларните панели?

Во области со многу prašina, соларните панели можат да се запрашат и ова значително може да го намали енергетскиот излез на панелите. Ова е особено важно во суви и замрсени региони.

Која е разликата меѓу MPPT и PWM контролери за полнење?

MPPT контролерите за полнење имаат способност да работат со максимална ефикасност со следење на точката на максимална моќност од соларните панели, додека PWM контролерите се поевтини опции за помали системи, иако нивната ефикасност е погодена од условите со променлива осветленост.

Каква е перформансата на батеријата во соларните лампи во однос на промените на температурата?

Екстремните услови на околината доведуваат до поубрзо распаѓање на литиум-јон батериите при високи температури и до послабо распаѓање на оловно-киселите батерии при ниски температури. Затоа, технологијата на батериите треба да се прилагоди според специфичната клима.