Lámpara solar - Solar lamp

Una lámpara solar en el parque Rizal , Filipinas

Una lámpara solar de jardín.

Lupa

Una lámpara solar , también conocida como luz solar o linterna solar , es un sistema de iluminación compuesto por una lámpara LED , paneles solares , batería , controlador de carga y también puede haber un inversor . La lámpara funciona con electricidad de baterías , cargadas mediante el uso de un panel solar ( panel solar fotovoltaico)

La iluminación doméstica con energía solar puede reemplazar otras fuentes de luz como velas o lámparas de queroseno . Las lámparas solares tienen un costo operativo más bajo que las lámparas de queroseno porque la energía renovable del sol es gratuita, a diferencia del combustible. Además, las lámparas solares no producen contaminación del aire interior a diferencia de las lámparas de queroseno. Sin embargo, las lámparas solares generalmente tienen un costo inicial más alto y dependen del clima.

Las lámparas solares para uso en situaciones rurales a menudo tienen la capacidad de proporcionar un suministro de electricidad para otros dispositivos, como para cargar teléfonos celulares . Los costos de las lámparas solares han seguido cayendo en los últimos años, ya que los componentes y las lámparas se han producido en masa en cantidades cada vez mayores.

Historia

Cuota de mercado global en términos de producción anual por tecnología fotovoltaica desde 1990

Algunos paneles solares fotovoltaicos utilizan silicio monocristalino o paneles de silicio policristalino, mientras que las tecnologías más nuevas han utilizado células solares de película fina . Desde que se introdujeron las células solares modernas en 1954 en los laboratorios Bell , los avances en la eficiencia de las células solares para convertir la luz en energía eléctrica y las técnicas de fabricación modernas combinadas con eficiencias de escala han llevado a un crecimiento internacional de la energía fotovoltaica .

A partir de 2016, las lámparas LED utilizan solo alrededor del 10% de la energía que requiere una lámpara incandescente. La eficiencia en la producción de lámparas LED ha llevado a una mayor adopción como alternativa a la iluminación eléctrica más antigua.

Componentes

La estructura completa de una lámpara solar se muestra en la Figura 1.

Figura 1

Paneles solares

La mayoría de los paneles solares están hechos de silicio monocristalino, un material semiconductor . Una celda solar tiene dos capas diferentes de silicio. La capa inferior tiene menos electrones y, por lo tanto, tiene una ligera carga positiva debido a la naturaleza de carga negativa de los electrones. Además, la capa superior tiene más electrones y tiene carga ligeramente negativa. Se crea una barrera potencial entre estas dos capas.

Cuando entra la corriente de partículas de luz llamadas fotones, ceden su energía a los átomos del silicio. Promueve un electrón de un enlace covalente a un siguiente nivel de energía desde la capa superior a la capa inferior. Esta promoción de un electrón permite un movimiento más libre dentro del cristal que produce una corriente. Más luz brilla, más electrones se mueven, por lo tanto, fluye más corriente entre ellos. Este proceso se llama efecto fotovoltaico y fotoeléctrico. Los sistemas fotovoltaicos convierten directamente la luz solar en electricidad.

Los paneles solares están formados por capas de diferentes materiales, como se puede ver en la Figura 2, en orden de vidrio, encapsulado, células cristalinas, encapsulado, lámina trasera, caja de conexiones y por último marco. El encapsulado evita la entrada de humedad y contaminantes que podrían causar problemas.

Figura 2

Batería

Por lo general, una batería se encuentra dentro de una caja de metal o plástico. Dentro de la caja hay electrodos que incluyen cátodos y ánodos donde ocurren reacciones químicas. También existe un separador entre el cátodo y el ánodo que evita que los electrodos reaccionen juntos al mismo tiempo que permite que la carga eléctrica fluya libremente entre los dos. Por último, el colector realiza una carga desde la batería hacia el exterior.

Las baterías dentro de las lámparas solares suelen utilizar tecnología de electrolitos en gel con alto rendimiento en descarga profunda, con el fin de permitir su uso en rangos extremos de temperatura. También puede utilizar plomo-ácido, hidruro metálico de níquel, níquel cadmio o litio.

Esta parte de la lámpara ahorra energía del panel solar y proporciona energía cuando se necesita por la noche cuando no hay energía luminosa disponible.

En general, la eficiencia de la conversión de energía fotovoltaica está limitada por razones físicas. Alrededor del 24% de la radiación solar de longitud de onda larga no se absorbe. El 33% es calor perdido al entorno y las pérdidas adicionales son de aproximadamente 15-20%. Solo se absorbe el 23%, lo que significa que una batería es una parte crucial de la lámpara solar.

Controlador de carga

Esta sección controla todos los sistemas de trabajo para proteger la carga de la batería. Asegura que, bajo cualquier circunstancia, incluidas las condiciones climáticas extremas con una gran diferencia de temperatura, la batería no se sobrecargue ni se descargue en exceso y dañe aún más la batería.

Esta sección también incluye partes adicionales como controlador de luz, controlador de tiempo, sonido, compensación de temperatura, protección de iluminación, protección de polaridad inversa e interruptores de transferencia de CA que aseguran que las cargas de respaldo sensibles funcionen normalmente cuando ocurre un corte.

Principios de trabajo

figura 3

Se utilizan luces LED debido a su alta eficiencia luminosa y larga vida. Bajo el control de un controlador de carga de CC, el control sin contacto enciende automáticamente la luz en la oscuridad y se apaga durante el día. A veces, también se combina con controladores de tiempo para configurar el tiempo de la cortina para que encienda y apague la luz automáticamente.

Como se muestra en la Figura 3, el chip incluye microchip (R), B-, B +, S- y S +. S + y S- están conectados a paneles solares con cable, uno de los cuales tiene carga positiva y el otro carga negativa. B- y B + están conectados a dos baterías en este caso. La luz se mostrará a través de la luz LED cuando todos estos estén conectados.

Beneficios

Las lámparas solares pueden ser más fáciles de instalar y mantener para los clientes, ya que no requieren un cable eléctrico. Las lámparas solares pueden beneficiar a los propietarios con costos de mantenimiento y facturas de electricidad reducidos. Las lámparas solares también se pueden usar en áreas donde no hay red eléctrica o áreas remotas que carecen de un suministro eléctrico confiable. Hay muchas historias de personas con enfermedades pulmonares, deterioro de los ojos, quemaduras y, a veces, incluso la muerte simplemente porque no tienen una alternativa saludable a la luz nocturna. Las mujeres se han sentido inseguras al caminar hacia el baño afuera después del anochecer. Las parteras están dando a luz a los bebés que usan solo una vela, y los estudiantes no pueden estudiar cuando se pone el sol por falta de luz, lo que aumenta el analfabetismo y la pobreza perpetua. Estas son las realidades de más de mil millones de personas en todo el mundo. La falta de iluminación equivale a la pobreza continua que se siente en todo el mundo. En la lámpara de energía solar convierte la energía luminosa en energía eléctrica, es decir, conviene a nuestra vida diaria.

La producción de energía solar está limitada por el clima y puede ser menos efectiva si está nublado, húmedo o en invierno.

Los hogares que cambian de lámparas de queroseno a lámparas solares también se benefician del riesgo para la salud asociado con las emisiones de queroseno. El queroseno a menudo tiene efectos negativos en los pulmones humanos.

El uso de energía solar minimiza la contaminación de la creación en interiores, donde el queroseno se ha relacionado con casos de problemas de salud. Sin embargo, los paneles fotovoltaicos están hechos de silicio y otros metales tóxicos, incluido el plomo, que pueden ser difíciles de eliminar .

El uso de luces solares mejora la educación de los estudiantes que viven en hogares sin electricidad. Cuando la organización sin fines de lucro Unite to Light donó lámparas solares a las escuelas de una región remota de Kwa Zulu Natal en Sudáfrica, los puntajes de las pruebas y las tasas de aprobación mejoraron en más del 30%. La luz les da a los estudiantes más tiempo para estudiar después del anochecer.

Un estudio experimental de 2017 en áreas no electrificadas del norte de Bangladesh encontró que el uso de linternas solares disminuyó el gasto total del hogar, aumentó las horas de estudio en el hogar de los niños y aumentó la asistencia a la escuela. Sin embargo, no mejoró en gran medida el rendimiento educativo de los niños.

Usos

Farola solar

Estas luces brindan una forma conveniente y rentable de iluminar las calles por la noche sin la necesidad de redes eléctricas de CA para peatones y conductores. Pueden tener paneles individuales para cada lámpara de un sistema, o pueden tener un gran panel solar central y un banco de baterías para alimentar múltiples lámparas.

Linterna LED solar

Rural

En la India rural, las lámparas solares, comúnmente llamadas linternas solares, que utilizan LED o CFL, se utilizan para reemplazar las lámparas de queroseno y otras alternativas económicas de iluminación. Especialmente en áreas donde la electricidad es de difícil acceso, las lámparas solares son muy útiles y también mejoran la calidad de vida.

Ciencias económicas

Los inversores estadounidenses han estado trabajando para desarrollar una linterna solar de $ 10 / unidad para reemplazar las lámparas de queroseno.

Ver también

• Tubo de luz
• Proyecto Litro de Luz
• Dispositivo solar
• Alumbrado público solar
• Colector solar térmico # Colectores de tubo de vacío

Referencias

enlaces externos

• Medios relacionados con lámparas solares en Wikimedia Commons
• Producto relacionado con proyectores solares en DMT Solar