ソーラーランプは、LEDランプ、ソーラーパネル、バッテリー、充電コントローラーで構成された照明システムで、インバータもあります。 ランプは、太陽光発電パネルを使用して充電された電池からの電力で動作します。
太陽光発電の家庭用照明は、ろうそくや灯油のような他の光源を置き換えることができます。 太陽光からの再生可能エネルギーは燃料とは異なり自由であるため、ソーラーランプは灯油よりも運転コストが低い。 さらに、ソーラーランプは、灯油ランプとは異なり、室内空気汚染を発生させない。 しかし、ソーラーランプは一般に初期費用が高く、気象にも依存します。
田舎の状況で使用するためのソーラーランプは、しばしば携帯電話を充電するためのような他の装置に電力を供給する能力を有する。 米国の投資家は、灯油ランプの交換のために10ドル/ユニットのソーラーランタンを開発することに取り組んでいます。
歴史
いくつかの太陽光発電は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンパネルを使用し、新しい技術は薄膜太陽電池を使用しています。 現代の太陽電池はベル研究所で1954年に導入されて以来、光を電力に変換する際の太陽電池効率の進歩、および規模の効率と組み合わされた現代の製造技術により、太陽光発電の国際的成長がもたらされた。
2016年現在、LEDランプは、白熱電球に必要なエネルギーの約10％しか使用していません。 LEDランプの生産における効率は、他の電気照明の代替としての採用を増加させている。
技術原則
電気照明のオン/オフ切り替えは、制御ユニットによってトリガされます。夜間には、ライトが自動的にオンになり、日の出でオフになります。 バッテリを節約するための存在感知器と必要に応じて点灯するものが装備されているモデルもあります。
コンポーネント
ソーラーパネル
ソーラーパネルは、シリコン原子の外殻上の電子間の共有結合から作られた結晶から作られています。 シリコンは、電気を伝導する金属でも電気を伝導しない絶縁体でもない半導体である。 半導体は通常、電気を通さないが、特定の状況下では、この例では光にさらされる。
太陽電池は、2つの異なるシリコン層を有する。 下層は電子が少なく、したがって電子の負電荷の性質のためにわずかな正電荷を有する。 さらに、上層はより多くの電子を有し、わずかに負の電荷を有する。
これらの2つの層の間に障壁が形成されるが、光子と呼ばれる光粒子の流れが入ると、それらはシリコン中の原子にエネルギーを与える。 それは、共有結合からの1つの電子を、上層から下層への次のエネルギーレベルに促進する。 電子のこの促進は、電流を生成する結晶内のより自由な動きを可能にする。 より多くの光が透過し、より多くの電子が移動し、より多くの電流が流れる。 このプロセスは光起電力と光電効果と呼ばれます。 太陽光発電システムとは、文字通り光と電圧の組み合わせを意味し、光電池を使って太陽光を直接電気に変換します。
ソーラーパネルは、図2に示すように、ガラス、カプセル化、結晶セル、カプセル化、バックシート、ジャンクションボックス、最後にフレームの順に、さまざまな材質のレイヤーで構成されています。 カプセルは、水分や汚染物質を排除し、問題を引き起こす可能性があります。
電池
電池は、通常、金属ケースまたはプラスチックケース内に収容される。 ケースの内側には、化学反応が起こるカソードおよびアノードを含む電極がある。 カソードとアノードとの間にセパレータが存在しており、これにより、電極間で電荷が自由に流れることを可能にするのと同時に反応する電極が停止する。 最後に、コレクタはバッテリから外部への充電を行う。
ソーラーランプ内の電池は、通常、極端な温度範囲での使用を可能にするために、深放電で高い性能を有するゲル電解質技術を使用する。 鉛酸、ニッケル水素、ニッケルカドミウム、リチウムを使用することもできます。
このランプの部分は、ソーラーパネルからのエネルギーを節約し、利用可能な光エネルギーがない夜間に必要なときに電力を供給します。
一般に、光起電力変換の効率は、物理的な理由により制限される。 長波長の日射の約24％が吸収されない。 33％は周囲への熱損失であり、さらに損失は約15〜20％である。 わずか23％が吸収されます。これは、バッテリーがソーラーランプの重要な部分であることを意味します。
充電コントローラ
このセクションでは、バッテリの充電を保護するための作業システム全体を制御します。 それは、温度差の大きい極度な気象条件を含むいかなる状況下でも、電池が過充電または放電し過ぎたり、電池をさらに損傷させたりすることを確実にする。
このセクションには、ライトコントローラ、タイムコントローラ、サウンド、温度補償、照明保護、逆極性保護、停電時に機密バックアップ負荷が正常に働くことを保証するAC転送スイッチなどの追加部品も含まれています。
働く原則
発光効率が高く寿命が長いため、LED照明が使用されています。 DC充電コントローラの制御下では、非接触制御は自動的に暗いところで点灯し、昼間は消灯します。 また、時間コントローラーと組み合わせて、カーテンの時間を設定して、ライトを自動的にオン/オフに切り替えることもあります。
図3に示すように、チップはマイクロチップ（R）、B-、B +、S-およびS +を含む。 S +とS-はどちらもワイヤーでソーラーパネルに接続され、そのうちの1つはプラスの電荷を有し、もう1つはマイナスの電荷を有する。 この場合、B-とB +は2つの電池に取り付けられています。 これらのすべてが接続されていると、LEDライトを介してライトが表示されます。
利点
ソーラーランプは、電気ケーブルを必要としないため、お客様が設置して維持することが容易になります。 ソーラーランプは、メンテナンス費用と電気代のコストを削減して所有者に利益をもたらすことができます。 ソーラーランプは、電気グリッドがない地域や信頼できる電力供給が不十分な地域でも使用できます。 夜間に健康的な代替手段を持たないため、肺疾患、目の悪化、火傷、時には死に至るまでの人々の多くの物語があります。 女性は暗くなった後、トイレの外に歩いて安全でないと感じました。 赤ちゃんはろうそくだけを使って助産師によって配達されています。そして、光が足りなくなって太陽が降りて、文盲と永続的な貧困につながる場合、学生は勉強することができません。 これらは世界中の10億人以上の人々の現実です。 照明の欠如は世界中で感じられ続けている貧困に相当します。
太陽エネルギー出力は天候によって制限され、曇り、雨、冬の場合は効果が低下することがあります。
灯油ランプから太陽光ランプに切り替える世帯は、灯油排出に伴う健康リスクからも得られます。 灯油はしばしば人の肺に悪影響を及ぼします。
太陽エネルギーの使用は、灯油が健康問題のケースに関連づけられている屋内の創生汚染を最小限に抑えます。 しかし、光電池パネルは、ケイ素および鉛を含む他の有害な金属で作られており、処分することが困難である可能性がある。
ソーラーライトを使用することで、電気を使わずに家庭に住む生徒の教育が改善されます。 非営利団体であるUnite-To-Lightが南アフリカのKwa Zulu Natalの遠隔地に学校に太陽光ランプを寄贈し、合格率が30％以上向上しました。 この光により、学生は暗闇の中で勉強する時間が増えます。
バングラデシュ北部の非電化地域における2017年の実験研究では、ソーラーランタンを使用することにより家計支出の総額が減少し、子どもの自宅学習時間が増加し、学校出席が増加したことが分かった。 しかし、それは子供の教育成果を大幅に改善するものではありませんでした。
つかいます
ソーラー街路灯
これらのライトは、歩行者や運転手のためのAC電気グリッドを必要とせずに、夜間に街灯を照らすための便利で費用効果の高い方法を提供します。 それらは、システムの各ランプについて個別のパネルを有することができ、または複数のランプに電力を供給するための大きな中央のソーラーパネルおよびバッテリバンクを有することができる。
農村
インドの田舎では、LEDランプまたはCFLを使用するソーラーランタン（一般にソーラーランタンと呼ばれる）が、灯油ランプの交換に使用されています。 特にアクセスが困難な地域では、ソーラーランプは非常に便利で、農村地域の生活も改善されます。
進化
このタイプの照明は完全に開発されています。 ソーラー・カンデラブラは特に赤道諸国の道路や近所を照明するのに推奨されます。 また、電気配線やトレンチがないため、他の地域の孤立した場所を照明するのにも適しています。
2013年にオランダでは、マストに太陽光モジュールが組み込まれた二重ランプモデルが製造されています。
問題
彼らは、夜間環境、気候、および省エネルギーのための安全性、迷惑および光の汚染を懸念しています。
LEDライトを使用することで、「ちょうど」照らすことが容易になります。 光度は、夜間に、時間スケジュールに従って、または通過制御器を介してサーボ制御によって、より容易に調節され得る。 したがって、消費電力が大幅に削減され、マーキングおよびライティング機能が常に満たされます。
エネルギーと温室効果ガスの排出を削減するという課題は重要です。 Eco Fin Agencyによれば、「国連は、公共の照明が世界中で消費される電気の5％を占めていることを思い起こさせ、大規模な都市の電力消費に相当するこの膨大なエネルギーの暴風を節約するための費用対効果の高い技術が存在する。インドのような国々 ”
利点：LED照明には多くの利点があります
エネルギッシュなパフォーマンス、
存在および周囲光検出器によって制御される場合、光汚染が少なくなる
非常に均質な照明、
非常に長い人生。
照明器具は、蘇州（中国）のエコ産業パークのように、照明器具または近く（活動エリアの壁または屋根の上）に統合されたソーラーパネルによって給電することもできるが、小さな電気ネットワークが必要である。
メンテナンスは、タイプと使用方法に応じて、2〜10年ごとにバッテリの交換まで合計されます。
すべてのコンポーネントは、リサイクルストリームに組み込むことも、再度使用することもできます。
すべてのオフグリッド照明ニーズに関心
これらの製品は、エネルギー価格の上昇と開発途上国（例えば西アフリカの孤立地域）または孤立した地域に電力網を設置するコストを賄うことに成功したようです。 マストは、必要に応じて埋設されたまたはオーバーヘッドの電力ネットワークを必要とせずに移動することができます（たとえば、建設現場または祭り中に）。 それはまた、地震が発生した途上国やハイチを支援するために国境を越えて電気技術者によってテストされた解決策であり、「個々のソーラーランプ」の分布に加えて、地震や重大な事故で敷地や都市の電気を奪う。 例えば、2010年には、「フランスのFondation de France、Ademe、パリ市マルティニーク地域評議会によって主に支持されているプロジェクト」は、コミューンにある40のキャンプ宿泊施設に「ほぼ350のソーラー街路灯」の設置を提案したPort-au-Prince、Léogâne、Carrefourには8万人以上の難民がいます。 ラダックからアクセス可能な最後の村にある地元のエコツーリズムのための小さなキャンプは、太陽光灯、単一の固定光源村を備えています（2010年）。 国連は、ソーラーライトを使用した「オフグリッド」のソーラーライティングは、人々に大きな利益をもたらすと考えています。 UNEPが80カ国で実施した調査によると、「燃料をベースにした照明システムのLEDシステムへの投資コストは、燃料節約により1年未満で償却されるだろう」との見解を示した。電気照明と約250億リットルの灯油が毎年使用されて、オイルランプに電力を供給しています。これは、ユーザーに年間約230億ドルのコストを意味します。 ナイジェリアだけでも年間14億ドルが節約されるだろう。
これらは、照明分野の企業の研究開発の一部であるソリューションです
見込み
太陽光発電モジュールの進歩により、いくつかの照明器具は、ジェレミー・リフキン（Jeremy Rifkin）が第3次産業革命のコンセプトで提案したスマートグリッドで、おそらく「エネルギーが正」になり、他の物や俳優に横方向に供給される可能性があります。 LEDの進化は太陽光発電カンデラブラの進化にとって不可欠です。 バッテリーの寿命も不可欠です。 この寿命は周囲温度と強く関係しており、理想的には、20°Cの保管場所であるか、バッテリの種類にかかわらず電池を埋めることです。リチウム、Nimh。
Ajaccio大学のMyrteプロジェクトの水素貯蔵は、CEA、CNRS、およびLUMI’IN Franceによって実施されました。