Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Освещение на солнечных батареях

Содержание

Устройство и принцип работы

Стоит посмотреть упрощенную схему осветительного прибора на солнечных батареях и становится понятным принцип работы.

Основные элементы конструкции:

  1. Солнечная батарея.
  2. Аккумулятор.
  3. Лампа (элемент освещения).
  4. Контроллер.
  5. Датчики движения.
  6. Корпус.
  7. Опора.
  8. Элементы декора.
  9. Выключатель.

Солнечная батарея

Солнечная батарея – главный элемент автономного светильника. Назначение – преобразование солнечной энергии в электрическую. Виды фотоэлементов:

  • поликристаллические;
  • мультикристаллические;
  • монокристаллические.

Монокристаллические солнечные батареи для уличных светильников самые надежные.

Аккумулятор

Накапливает в течение светового дня электрическую энергию. При наступлении темноты получает сигнал от контроллера и переходит в режим источника энергии, питает осветительный элемент. В фоновом режиме обеспечивает питанием контроллер и другие элементы автоматики.

В качестве накопителя энергии используют два типа устройств:

  • никель-кадмиевый аккумулятор (NI-CD);
  • никель-металлогидридный аккумулятор (NI-MH).

Лампа

Лампа, а точнее светодиодное устройство − важная часть светильника. От нее зависит интенсивность и качество освещения, и, что не менее важно, его стоимость.

Контроллер

Контроллер или система управления − простейшая электронная система, предназначенная для управления автономным осветительным прибором:

  • обрабатывает данные от датчиков;
  • включает осветительное устройство при наступлении сумерек;
  • выключает лампу по времени или при повышении освещенности.

Датчики движения

Не все модели снабжены датчиками движения. Фонари на солнечных батареях, оборудованные датчиками движения, работают в 2 режимах.

Эксплуатация и эффективность уличных фонарей на солнечных батареях

На эффективность работы уличных фонарей с солнечными батареями сильно влияют погодные условия в том или ином регионе. Если световой день короткий, то аккумулятор зарядится не полностью. В результате его энергии не хватит для работы всю ночь. Кроме того, к сбоям в работе уличного фонаря могут привести отрицательные температуры.

То же самое можно сказать о продолжительной жаре, которая вызывает перегрев и поломку полупроводников. Если планируется устанавливать фонари в жарком климате, то в некоторых случаях стоит предусмотреть систему охлаждения. Есть и ещё один неприятный момент. Защитное стекло солнечной батареи на улице загрязняется, из-за чего снижается эффективность её работы.

Уличное освещение

Из сказанного можно сделать следующий вывод. Эффективное использование уличных фонарей возможно в регионах с высокой солнечной инсоляцией и при соответствующем уходе за ними. Этот вид автономного освещения устанавливается на высокие столбы. На них крепится светодиодный фонарь, солнечная батарея, блок управления (если он выполнен отдельно). Столбы фонарей вкапываются с последующим закреплением на твёрдой поверхности.

Стандартный набор для освещения улиц включает в себя:

  • Светодиодный светильник;
  • Солнечную батарею;
  • Контроллер зарядки аккумулятора, а также управления включением и выключением фонаря;
  • Аккумулятор;
  • Защитный блок (в нём размещён аккумулятор и контроллер);
  • Набор креплений.

В конструкции уличных фонарей предусмотрены датчики освещённости. По их сигналу контролер выключает фонарь днём и включает его ночью. Благодаря контроллеру, энергия аккумулятора расходуется рационально. Часто ещё существует дополнительная схема для сброса избыточной энергии. К примеру, когда аккумулятор уже заряжен, то вырабатываемое электричество от солнечной батареи идёт для питания рядом стоящих объектов. Например, рекламные конструкции или светофор.

На рынке осветительных приборов есть множество различных исполнений уличных фонарей. Возможно дополнительное оснащение светильника системой управления световым потоком. То есть, устанавливается режим ожидания, в котором фонарь светит на 20─50 процентов от своей мощности. А когда срабатывает датчик движения, то светильник включается на полную мощность. В результате экономится энергия аккумулятора, и нет дискомфорта для прохожих и автомобилей. И также наблюдается тенденция по оснащению уличных светильников более мощными солнечными батареями. В результате образуется энергия сверх той, что требуется для зарядки аккумулятора. Она используется на обеспечение питания находящихся рядом объектов. Это позволяет повысить рентабельность таких систем.

Уличные светильники получают батареи большей мощности

Такие системы на солнечных батареях могут специально использоваться для освещения пешеходных переходов. В тёмное время суток в таких местах создаётся повышенная опасность для жизни пешеходов. Уличные фонари, сконцентрированные в таких местах, позволяют снизить улучшить видимость. При подходе человека к пешеходному переходу срабатывает датчик движения. Он включает светильники на время, необходимое для того, чтобы перейти дорогу.

В результате фигура пешехода видна водителям автомобилей издалека и можно заранее сбросить скорость. Кроме того, дополнительным сигналом о пешеходном переходе в темноте может быть светофор, который также функционирует системы с солнечными батареями. Он может мигать в темноте, как предупреждение о том, что здесь могут быть пешеходы.

При проектировке уличных фонарей на солнечных батареях по специальной методике просчитывается их число. Приоритетом при расчётах является максимальный световой поток. Важным фактором является высота столбов для монтажа ламп. Чересчур низкие или высокие фонари могут отрицательно сказаться на работе системы. Если они будут слишком низкие, то будут ослеплять прохожих. А если высокие, то освещения будет недостаточно.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 3921

Варианты дизайна

Различные варианты дизайна садовых фонарей на солнечных батареях, их конструктивные особенности, позволяют не только решить проблему с освещением сада в темное время суток, но и создать индивидуальное световое оформление, соответствующее стилю сада и архитектурных построек.

Назначение фонарей разное, различают светильники:

  • для освещения;
  • для подсветки.

Уличные фонари на солнечных батареях выполняют функции:

  1. Функционального освещения дорожек к дому, гаражу, хозблоку, бассейну.
  2. Декоративного.
  3. Охранного (ворота, заборы, стоянка транспорта).
  4. Дежурная – подсветка объекта, дорожки только при движении человека, машины.

Садовые фонари для освещения

Фонари, предназначенные для освещения дорожек сада, аллей, территории, имеют рассеянный свет. Светильники располагают так, чтобы участок сада или двора были равномерно освещены рассеянным светом.

Используют светильники на столбах разной высоты. Декоративное оформление может быть выполнено в любом стиле от светильника, выдержанного в классической манере, до модерн.

Подвесные фонари используют для освещения беседок, террас. Можно выбирать светильники с необходимой яркостью светового потока. При рассеянном освещении можно отдохнуть, расслабиться и вести задушевные беседы с друзьями за чашкой чая. В ярком свете других можно читать книги или заниматься рукоделием на свежем воздухе.

Садовые фонари для подсветки

Фонари для подсветки не только функциональны, они являются активными элементами ландшафтного дизайна. Для подсветки клумб выпускают модели различных форм: цветы, животные, шары, другие геометрические фигуры. Устанавливают на столбики или закапывают в грунт.

Установка направленных уличных светильников рядом с деревьями, кустарниками создает причудливые, почти сказочные картины. Гирлянды, развешенные на деревьях, создают праздничную атмосферу.

Для подсветки заборов, садовых конструкций используют мини-светильники для подсветки. Настенные светильники, освещая здание под нужным углом, оставляют остальную территорию в тени, делают акцент на архитектурных формах.

Очень удобны встроенные светильники. Их монтируют в ступени лестниц. Ночью это не только красиво, но и функционально. Подсветку можно использовать не только на лестнице, ведущей к дому, но и на лестницы хозяйственного или декоративного назначения.

Редко какой загородный участок обходится без искусственного или естественного водоема, бассейна, спа-зоны, фонтана. Для подсветки бассейна можно использовать подводные фонари. Есть модели, устанавливаемые на воду. Они не пропускают влагу, могут иметь форму шара, цветка или экзотического животного.

Блок: 3/7 | Кол-во символов: 2595

Выбор светильников для уличного освещения на солнечных батареях

В торговой сети есть светодиодные уличные светильники с очень большим разбросом цен — от ста рублей до десятков тысяч. Порой есть модели, которые выглядят почти одинаково, но очень отличаются по цене. Как это понимать и как выбрать осветительные приборы для уличного освещения на солнечных батареях? Все просто — надо смотреть технические характеристики. Именно в них вся разница.

Мощность

При устройстве освещения необходимо учитывать, сколько света может давать светильник. От этого зависит количество светильников и расстояние, на котором их необходимо устанавливать друг от друга. В технических характеристиках обычно указывается мощность в ваттах, а в случае со светодиодными светильниками она мало о чем говорит.

Пример технических характеристик уличного светильника на солнечных батареях

Чтобы понять уровень освещенности, можно сравнить с аналогом обычной лампы накаливания — их мощность нам более-менее понятна, а также можно перевести этот показатель в Люмы (Лм) — единицы измерения освещенности. Так реально можно оценить насколько эффективной будет именно этот светильник.

Таблица соответствия мощности светодиодных ламп и освещенности

Как понимаете, модели с мощностью 1 Вт дают не так уж и много света — примерно как 20 Вт лампа накаливания, потому использовать их можно только для подсветки или маркировки участка — обозначения дорожек, подсветки беседок и т.д.

Класс защиты и материал корпуса

Чтобы уличное освещение на солнечных батареях работало долго и надежно, необходимо чтобы корпус и световой блок (плафон) имели защиту от попадания пыли и влаги. Желательно чтобы класс защиты был не ниже IP44 (больше цифры — это хорошо, меньше — плохо).

Расшифровка цифр в классе защиты

Также стоит обратить внимание на материал из которого изготовлены светильники. Обычно это специальный ударопрочный пластик или металл. Если «металл» — отличный от нержавеющей стали или алюминия, предпочтение лучше отдать пластикам. Они точно не ржавеют и длительное время сохраняют хороший внешний вид.

Вид и способ монтажа

По способу монтажа светодиодные уличные светильники делят на несколько групп:

  • Установка в грунт. Это группа светильников на ножках разной высоты — от 20-30 см до метра и выше. Их установка чрезвычайно проста — они просто втыкаются в грунт в нужном месте.

    Самая обширная группа — светильники просто втыкаются в грунт

  • Светильники-столбы. Как правило, это более высокие модели с высотой ножки от 1,5 метров и выше. Они тоже могут устанавливаться грунт, но требуют уже более серьезных мер по установке — имеют большую высоту и вес. Придется делать лунку, вставлять в нее столб, засыпать грунтом и уплотнять его. Есть модели для установки на твердое покрытие — плитки, асфальта и т.д.

    Солнечные светильники на высоких столбах

  • Настенные светильники на солнечных батареях. Есть в разных стилях — от классического «фонарного» дизайна, до моделей в современном стиле. Монтироваться могут на стену, забор, заборные столбы.

    Настенные варианты смотрятся декоративно

  • Подвесные. Вариантов тоже немало — есть модели, которые можно крепить к потолку, балке и т.п., а есть которые можно развесить на ветках.

    Для разных целей и условий

  • Встраиваемые в грунт, дорожки, лестницы. Очень практичные модели, которые позволяют осветить даже лестницы, причем подсвечивают не сверху, как обычно, а на уровне ступеней. Интересное и практичное решение — при таком варианте свет не слепит глаза, а освещенность остается хорошей.

    Подсветка лестниц — удобно, экономно и красиво

  • Декоративные. Выполнены в виде различных фигурок. В дневное время они выглядят как обычный декор, в ночное дополнительно еще излучают свет. Монтажа в данном случае нет — просто ставят светильник в предназначенное для него место.

    В декоративные фигурки тоже встроены солнечные батареи

Выбор уличных светильников на солнечных батареях для уличного освещения действительно велик. По стилю, размерам, цене ассортимент большой, так что можно выбрать.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 3980

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации оговариваются в инструкции, прилагаемой к осветительному прибору. Читать ее обязательно до приобретения садового фонаря. У эксплуатации ламп на солнечных батареях могут быть ограничения по температуре.

Дешевые модели и средние по цене рекомендуют эксплуатировать при плюсовых температурах. Они подходят для сезонного освещения дач и загородных домов. Обеспечить освещение круглый год можно с помощью морозоустойчивых светильников на солнечных батареях. Цена у них, соответственно, высокая. Обычно это модели в стальном корпусе с морозоустойчивой панелью.

Правила установки

Правильно выбранное место установки – успешная эксплуатация.

Главный критерий – максимум солнца в течение дня. Учитывать, что тень деревьев, построек, снижает эффективность осветительного прибора так же, как пасмурная или облачная погода. Вывод – устанавливать фонари на участках, освещаемых солнцем.

Уход

Уход за фотоэлементом: очистка от пыли, грязи, растительного мусора и насекомых, продляет срок службы, повышает эффективность освещения. Чистая пластина способна накопить за день большее количество энергии. Особенно важен уход в непогоду.

Фонарь на солнечных батареях — отличное решение для дачи

Блок: 4/7 | Кол-во символов: 1220

Преимущества

Монтаж в саду или на территории загородного дома уличных осветительных приборов на солнечных батареях имеет явные преимущества перед освещением проводным. Не нужен квалифицированный электрик, утвержденная схема подключения.

При прокладке электрического кабеля необходима дополнительная изоляция для безопасности. При прокладке кабеля в земле нужно рыть траншеи, по воздуху – опоры. Сложный ландшафт сада может затруднять работы. Планировать освещение и работы по монтажу при классической схеме уличного освещения проводят на этапе строительства дома и обустройства территории.

Плюс автономного уличного освещения, основанного на использовании солнечных батарей:

  • простота монтажа;
  • возможность быстрой замены устаревшей или вышедшей из строя конструкции;
  • можно установить в любом труднодоступном, удаленном участке сада;
  • экономия электроэнергии;
  • безопасность;
  • включаются, выключаются автоматически;
  • комфортный свет для глаз;
  • мощность в широком диапазоне;
  • оригинальный дизайн – элемент садового декора;
  • экологичность.

Блок: 5/7 | Кол-во символов: 1029

Автономные электростанции

Установка для освещения СЭУ-1

Хорошим источником электроэнергии при любых погодных условиях служат универсальные солнечные электростанции СЭУ.

Монтаж СЭУ не требует выполнения земляных работ и укладки кабелей.

Хорошо зарекомендовали себя установки для освещения небольших населенных пунктов. От требуемой нагрузки и длительности солнечных дней используют модели:

  1. Модель СЭУ-1 снабжена аккумулятором емкостью от 45-200 А/ч. Пиковая мощность солнечной батареи составляет 40-160 Вт.
  2. Модель СЭУ-2 снабжена аккумулятором емкостью от 100-350 А/ч. Пиковая мощность солнечной батареи составляет 180-300 Вт.

При необходимости увеличения мощности СЭУ можно объединять в единую энергосистему. Установки удобны для вырабатывания и хранения электроэнергии за пределами населенных пунктов. От СЭУ можно подавать электроэнергию для работы пешеходных индикаторов и светофоров.

Использование солнечной энергии для качественного уличного освещения требует больших затрат. Но все расходы со временем окупятся за счет экономии электроэнергии.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 1102

Главное при использовании садовых фонарей на солнечных батареях не экономическая выгода, а удобство, комфорт, красота окружающего пространства. Установка в саду декоративных светильников позволяет продлить комфортный отдых в темное время суток и наслаждаться прелестями загородной жизни все 24 часа.

Блок: 7/7 | Кол-во символов: 328

Кол-во блоков: 16 | Общее кол-во символов: 21129
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

  1. https://teplo.guru/eko/ulichnoe-osveshhenie-na-solnechnyih-batareyah.html: использовано 4 блоков из 7, кол-во символов 3392 (16%)
  2. http://akbinfo.ru/alternativa/ulichnye-fonari-na-solnechnyh-batarejah.html: использовано 1 блоков из 5, кол-во символов 3921 (19%)
  3. http://vokrugdachi.com/sadovaya-texnika/ulichnye-fonari-na-solnechnyx-batareyax.html: использовано 7 блоков из 7, кол-во символов 8249 (39%)
  4. http://stroychik.ru/landshaftnyj-dizajn/ulichnoe-osveshhenie-na-solnechnyh-batareyah: использовано 3 блоков из 6, кол-во символов 7631 (36%)
  5. https://elektroznatok.ru/osveshhenie/ulichnoe-osveshhenie-na-solnechnyh-batareyah: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 8016 (38%)

Уличное освещение на солнечных батареях часто используется на даче. Можно красиво декорировать зоны отдыха, сделать подсветку дорожек. При выборе надо учитывать мощность приборов.

Плюсы и минусы освещения на солнечных батареях

Устройство освещение двора, сада, придомовой территории требует больших затрат — требуется не только установить светильники, но и проложить кабель. Более надежна подземная укладка кабеля, а это большой объем земельных работ, плюс солидные затраты на кабель, так как он должен быть в защитной оболочке, а лучше — в броне. Но это не все — в процессе эксплуатации приходится оплачивать солидные счета за электроэнергию — освещение работает ежесуточно, по 6-8 часов. Частично решить проблему может уличное освещение на солнечных батареях.

Подобное освещение можно сделать при помощи обычных светильников и протянутого между ими кабеля или установив светильники на солнечных батареях

Достоинства

Почему частично? Потому что наиболее «ответственные» зоны (ворота, парковка, входные двери) придется освещать стационарно — так надежнее. Зато на остальной площади можно поставить светильники на солнечных батареях. Они имеют целый ряд преимуществ.

  • Светильники на солнечных батареях обычно автономны, их не надо никуда подключать. Их устанавливают/развешивают в нужных местах, на этом монтаж закончен, они готовы к работе.
  • Включаются/выключаются они сами, от встроенных датчиков.

Простота монтажа и безопасность — два больших плюса

  • Требуют минимального ухода — надо периодически протирать фотоэлементы и плафон светильника от пыли и грязи.
  • Имеют длительный срок службы — от 10 лет и более (при надлежащем качестве).
  • Не наносят вреда окружающей среде и абсолютно безопасны, так как работают от низкого напряжения, которое не опасно для человека.
  • Если уличное освещение на солнечных батареях сделано на даче, его консервация на зиму и установка занимает совсем немного времени. Надо просто собрать светильники перед отъездом и расставить по приезде.

Как видите, плюсов немало, главный из которых — экономия электроэнергии и очень простой монтаж/демонтаж. Но и минусы есть:

  • Садовые и уличные светильники на солнечных батареях свет дают обычно не очень яркий. Использовать их в качестве охранного освещения не получится. Вернее, есть мощные модели, которые применяют даже для освещения автотрасс, но их стоимость совсем негуманная, из-за чего использование их на частных подворьях очень ограничено.

Уличное освещение на солнечных батареях обычно не очень яркое

  • Количество часов работы в ночное время зависит от погоды: при пасмурной дождливой погоде светильники «запасают» слишком мало энергии. Иногда ее хватает лишь на несколько часов, а не на всю ночь.
  • Надежные светильники на солнечных батареях стоят дорого, зато работают надежнее и дольше.
  • Солнечные панели имеют ограниченный диапазон эксплуатационных температур. Они плохо переносят сильные морозы и сильную жару. Потому использоваться оптимально могут на территориях с умеренным климатом.

Как видите, вариант не идеальный, но действительно помогает экономить на электричестве, ведь штатное освещение ответственных зон — это далеко не половина расходов на общее освещение двора и сада.

Устройство светильника на солнечных батареях

Конструктивно приборы уличного освещения состоят из таких элементов:

  • Корпус – может иметь различную форму, размеры и способ установки, оснащается кронштейном для подвешивания или опорной конструкцией для установки в грунт;
  • Источник освещения – за счет малого расхода и неприхотливости в работе чаще всего устанавливаются светодиодные лампы;
  • Плафон – включает в себя рассеиватель для направления светового потока и внешнюю крышку для предотвращения воздействия атмосферных факторов на сам светодиодный светильник;
  • Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления электрической энергии от солнечных лучей для последующего расхода на освещение в темное время суток;
  • Солнечный модуль – используется для преобразования солнечной энергии в электрическую с целью ее дальнейшей передачи к потребителю;
  • Датчик освещенности – реагирует на смену времени суток и включает или отключает питание светодиодных фонарей.

Если вам не нужна постоянная подсветка участка, существуют приборы на солнечных батареях со встроенным или работающие в комплексе с датчиком движения. Такие модели будут включать фонари только при возникновении движения в определенной зоне, а после выдержки установленного времени отключат свет.


Рис. 1: светильник с датчиком движения

Принцип действия

Любое устройство уличного освещения работает по такому принципу: Солнечные лучи, попадая на фотоэлементы генерируют выработку электрической энергии, которая через диод VD поступает на клемму аккумуляторной батареи и эмиттер транзистора, как показано на рисунке ниже.


Рис. 2: принципиальная схема уличного освещения на солнечных батареях

В светлое время суток датчик освещенности под воздействием естественного освещения выступает в роли токоограничивающего резистора, запирающего цепь питания светодиодной панели. С наступлением темноты фотоэлемент перестает генерировать электроэнергию, но за счет диода VD накопленная в емкости аккумулятора электроэнергия не растрачивается на обратный разряд.

Датчик освещенности перестает запирать цепь питания светодиодов, открывается транзистор и ток протекает по цепи аккумулятор – эмиттер и коллектор транзистора – светодиодная панель. С наступлением рассвета отключение цепи питания и включение цепи подзаряда происходить в обратной последовательности.

Это простейшая схема работы, на практике существуют приборы уличного освещения с более сложной автоматикой и логикой работы, а также устройства с инвертором для преобразования постоянного напряжения в переменное.

Выбор светильников на солнечных батареях

Из-за огромного разнообразия представленных на рынке светильников с солнечными батареями довольно просто потеряться при выборе нужной вам модели. Поэтому мы рассмотрим наиболее актуальные критерии выбора, на которые стоит обратить внимание, чтобы купленное оборудование удовлетворяло ваши ожидания.

Определяет интенсивность освещения территории и пространства, но с учетом конструктивных особенностей источника. Как уже говорилось, наиболее эффективными являются светодиодные лампы за счет идеального соотношения вырабатываемого светового потока к расходуемой мощности. Поэтому обращайте внимание не только на мощность, но и на уровень освещенности, так как слабые модели предназначены для подсветки дорожек, а наиболее мощные для общего освещения прилежащих территорий и загородных участков. Если вы собираетесь использовать лампы накаливания или люминесцентные, стоит учитывать соотношение мощности и светового потока между ними.

Таблица: соответствие мощности в Вт для разных типов ламп

Светодиодные Люминесцентные Накаливания
1 3 15
3 7 35
5 11 50
7 15 70
9 19 90
12 25 120
15 31 150
18 36 180

Класс защиты

Данный параметр определяет устойчивость прибора освещения к воздействию внешних факторов.

Уличное освещение на солнечных батарея — интересные варианты

В этом разделе собраны интересные на наш взгляд идеи подсветки участка и светильники, работающие от солнечных батарей.

Подсветка дорожки

Есть светильники с выносными солнечными батареями. Сам световой модуль можно разместить в тени или в доме, а батарею выставить на солнечное место

Интересный декор

Формы и цвета могут быть разными

Интересные подвешиваемые светильники на солнечных батареях

Правильно сделанное уличное освещение на солнечных батареях смотрится декоративно

Модели могут быть необычными

Подсветка потенциально опасных мест

Такие плафоны легко снять

Световой поток направлен вдоль дорожки

Отношение к альтернативным источникам энергии в нашей стране постепенно начинает меняться. Еще несколько лет назад это воспринималось как причуда, теперь, все большее количество людей начинают собирать информацию о том, как можно сэкономить на счетах за коммунальные услуги. Одно из интересных направлений — уличное освещение на солнечных батареях. Можно ли на этом деле сэкономить, сказать сложно — зависит от многих факторов. Но сделать освещение от солнечной энергии можно. Даже двумя способами.

Как можно организовать уличное освещение на солнечных батареях

Освещение на улице — сложная система и делится она на несколько составляющих:

  • Охранное освещение, которое должно работать всегда, так как от него зависит безопасность. Как правило, это ограда, калитка/ворота, иногда — участок перед домом.
  • Дежурное освещение — включается периодически, при необходимости. Например, подъездная дорожка должна освещаться, когда по ней едет машина или идет человек; баня — если в ней кто-то парится; сарай, к которому надо подойти в темное время суток.

    Уличное освещение на солнечных батареях: отличное место для размещения солнечных батарей

  • Декоративное. Подсветка декоративных элементов, кустов, деревьев, фрагментов здания. Работает обычно вечером, на ночь отключается.
  • Функциональное. Чаще всего — это подсветка основных дорожек (от калитки- к дому, от дома — к гаражу и т.п.). Режим работы может быть — с вечера до утра, а может — только вечером и по мере необходимости (при позднем возвращении домой).

Не обязательно все части есть в любом уличном освещении частного дома, но все они могут быть. Большая часть этой системы, или даже вся она, может быть переведена на питание от солнечных батарей. Причем уличное освещение на солнечных батареях можно сделать двумя способами:

  • Первый — устанавливать светильники и фонари с собственными вмонтированными батареями. Этот способ не требует больших затрат, но надежность его невелика. Каждый такой светильник снабжен собственной небольшой солнечной панелью и аккумулятором, который запасает энергию на протяжении светового дня. Мощность батареи и емкость аккумулятора малы. При нормальном заряде запаса энергии хватает на 10-14 часов работы, а в непогоду — как повезет. Может хватит на час работы. Потому такая система освещения от солнца может быть использована на не очень важных участках. Например, их можно ставить для декоративной подсветки участка, сада, огорода.

    Автономные светильники на солнечных батареях

  • Второй способ организации уличного освещения на солнечных батареях — это целая система. Потребуются солнечные батареи определенной емкости, к ним — аккумулятор, который запасет электроэнергию на период пасмурной погоды. Чтобы аккумуляторы не выходили из строя при превышении количества энергии в солнечные дни, нужен контроллер заряда аккумулятора. Все это — недешевые устройства. Зато, при правильном расчете, освещение участка от солнечных батарей будет гарантированным.

    Так выглядит система солнечного освещения участка

Выгодно ли использовать солнечные батареи для освещения участка? Ответ можно дать только в каждом конкретном случае. Эффективность гелиосистем очень сильно зависит от региона и количества солнечных дней. А экономическая выгода (окупаемость) — от тарифов на электроэнергию.

Расчет системы

Если уличное освещение на солнечных батареях решено сделать надежным — с аккумуляторами, прежде всего, надо заменить все лампы и фонари на светодиодные, работающие от 12 В. Почему именно так? Потому что аккумуляторы выдают постоянное напряжение, и некоторая их часть, как раз 12 В. Можно от этой системы питать и лампы на 220 В, но понадобится еще инвертор, преобразующий 12 В в 220 В. А это — дополнительные расходы. Потому целесообразно подобрать именно такие светильники, фонари и лампы.

Состав системы уличного освещения со светильниками на 220 В : нужен еще инвертор

Находим мощность и количество солнечных батарей

Чтобы система была надежной, необходимо рассчитать мощность солнечных батарей и емкость аккумуляторов, которые ее будут обеспечивать. Порядок расчета такой:

  1. Найти мощность всей нагрузки (посчитать мощность всех ламп).
  2. Высчитать самый длительный период работы освещения.
  3. На основании этих данных рассчитать, сколько энергии в сутки необходимо на работу оборудования (перемножить найденные цифры).
  4. Найти самый низкий уровень инсоляции в году (среднемесячный) в вашем регионе. В России обычно это декабрь месяц.

    Чем больше солнечных дней в году в регионе, тем выгоднее переход на солнечную энергию

  5. Узнать, производительность солнечных батарей в вашем регионе. Для этого надо умножить найденный уровень инсоляции на среднюю эффективность солнечных батарей (берут эффективность 17%, то есть надо умножить на 0,17). В результате вы узнаете, какое минимальное количество энергии будет выдавать квадратный метр батареи в вашем регионе.
  6. На основании найденной цифры высчитать какой площади солнечные батареи потребуются для производства нужного количества энергии. Для этого цифру, которую нашли в 3 пункте, разделить на минимальную производительность квадратного метра солнечных батарей (результат расчетов 5 пункта).

Далее — дело за выбором солнечных батарей. Выбираете, узнаете их площадь, считаете количество штук. Их общая площадь должна быть не меньше той, что вы наши. Желательно даже иметь запас, так как всегда бывают периоды с худшими характеристиками чем средние.

Аккумуляторы

Надо еще рассчитать емкость аккумуляторов, которые должны обеспечить энергией светильники на случай длительной непогоды. Тут тоже потребуются данные синоптиков. Но уже нужен будет самый длительный период плохой погоды. Также для расчета нужен дневной расход энергии на поддержание работоспособности (3 пункт в предыдущем разделе).

Расчет несложный. Дневной расход умножаем на количество дней непогоды. Получаем тот запас, который должны обеспечивать аккумуляторы. Далее надо искать аккумуляторы с подходящими характеристиками. Только брать надо с 30-40% запасом по емкости, так как полный разряд сокращает срок эксплуатации аккумуляторов. Потому нежелательно их сильно разряжать.

Аккумуляторы для солнечных батарей — есть разного размера и параметров

Иногда производители указывают только возможный запас энергии, который выражается в А/ч (ампер часах). Эту величину можно перевести в Вт/часы, если умножить на напряжение работы аккумулятора (указывается в характеристиках). Например, аккумулятор Ventura GP 12-26 — напряжение 12 В, емкость 26 А*ч. Перевести в ватт-часы можно так 12 В * 26 А*ч = 312 Вт*ч.

Выбор контроллера

Начнем с того, чтобы разобраться, для чего нужен контроллер в этой системе. Если подключить солнечную батарею напрямую к аккумулятору, при поступлении электроэнергии он начнет заряжаться. При достижении предельного напряжения заряда (зависит от типа аккумулятора и его температуры), его надо отключить. Если контроллера нет, это надо делать вручную. Если отключить не вовремя, это приведет к закипанию электролита, сокращению срока службы аккумулятора. Так что контроллер нужен.

Контроллеры солнечных батарей бывают трех типов:

  • ONN/OFF. Отслеживает величину заряда. При достижении предельного напряжения (для 12 Вольтовых батарей это 17 В), он просто отключит источник заряда. Этот вариант контроллера самый дешевый, но он имеет существенный недостаток.

    Уличные светильники

    На самом деле, при достижении предельного напряжения, батарея заряжена далеко не полностью, а только на 90%. Постоянный недозаряд приводит к сокращению ее срока службы.

  • PWM контроллер. После достижения предельного напряжения он не отключает батарею. При помощи преобразования он понижает напряжение до требуемого значения и еще пару часов дозаряжает аккумулятор.
  • MPPT контроллер. Как и PWM он полностью заряжает аккумулятор, но делает это быстрее (при равных условиях) за счет использования всей мощности солнечной батареи.

    Выбор контроллера — по его возможностям

На самом деле выбор контроллера солнечных батарей прост: лучший вариант — MPPT, неплохой — PWM. На крайний случай подойдет и ONN/OFF, но его лучше не использовать.

При выборе контроллера надо также обратить внимание чтобы он мог подстраивать параметры системы в зависимости от температуры аккумулятора. Для этого в нем должен быть тепловой датчик. Он может быть встроенный или выносной. Выносные показывают более корректные данные, потому отдавайте предпочтение таким моделям.

Пример расчета системы

Чтобы расчет системы солнечного освещения на улице был понятнее, приведем пример. Надо обеспечить энергией светильники общей мощностью 10 Вт, напряжением 12 В. Самый продолжительный рабочий период — 14 часов, самый низкий уровень инсоляции в году 1.21 kWh/m2/day. Расчет такой:

  • Находим необходимое количество энергии в день: 10 Вт * 14 часов = 140 Вт*ч в сутки.
  • Производительность солнечных батарей в самый худший месяц в году — 1.21 kWh/m2/day * 0,17 = 0,2057 кВт в сутки. То есть, в сутки квадратный метр батареи с такими параметрами будет выдавать около 200 Ватт электроэнергии. Так что батареи можно брать именно с метровой площадью — как раз будет некоторый запас для худших условий.

    Выбор параметров и составных частей зависит от условий работы и требуемой производительности

  • Определяем требуемую емкость аккумулятора. Пусть самый длительный период плохой погоды — 8 дней. Тогда энергии надо запасать: 140 Вт*ч в сутки * 8 дней = 1120 Вт*ч. Если брать по минимуму, то аккумуляторная батарея должна иметь емкость 100 Ач, но этого будет не всегда достаточно. А конкретно — в осеннее длительное ненастье или зимой в холодную и пасмурную погоду. Потому лучше брать аккумулятор на 150 А*ч или даже на 200 А*ч.

При подборе оборудования можно даже смотреть на большие номиналы аккумуляторных батарей и большую производительность или площадь СБ. Иногда, как ни парадоксально, более производительное оборудование стоит меньше. А еще, не факт, что через некоторое время вам не захочется добавить нагрузку к системе. Так что запас пригодится.

Цена вопроса

Уличное освещение на солнечных батареях в таком исполнении — затея недешевая. Например, для приведенного примера расчета можно выбрать следующее оборудование:

  • Поликристаллическая солнечная батарея 250 Вт, производства Chinaland Solar Energy. Стоимость 15160 рублей.
  • Контроллер заряда Tracer MPPT (100 В), 20 А, 12/24 В, производства Beijing Epsolar Technology. 8640 рублей.
  • Гелевая аккумуляторная батарея GX12-150, 150 Ач, GEL, производства Delta — 21230 рублей или GX12-200, 200 Ач GEL стоит 26160 рублей.

Итого оборудование обходится в сумму чуть больше 45 тыс. рублей. Но еще нужны будут кронштейны для установки солнечной батареи (2-3 тыс. рублей), герметичные разъемы и специальные провода для СБ (это еще 1-2 тыс рублей). Затея действительно недешевая.

Для полного перевода уличного освещения на солнечную энергию требуется большое количество батарей…

Как можно уменьшить затраты? Приобрести оборудование отечественного производства непосредственно у производителей. Например, батареи можно купить у Зеленоградского Телеком СТВ, инверторы и контроллеры — у МАП «ООО Микро Арт». Еще вместо специальных аккумуляторов покупают автомобильные на 12 В, они имеют не такие характеристики, их надо чаще менять, но стоят значительно дешевле. Даже с учетом того, что их надо менять раз в 2-3 года. При таких условиях затраты уличное освещение на солнечных батареях может стоить в два раза меньше.

Уличное освещение на светильниках/фонарях с солнечными батареями

Если использовать фонари или светильники на солнечных батареях со встроенными аккумуляторами, никакое другое оборудование не требуется. Но система получается недостаточно надежной, чтобы делать, например охранное освещение. Зато такие светильники очень просто устанавливать, не требуется их подключать к источникам питания. Они полностью автономны. То есть, не требуется прокладка кабелей, соединяющих источники света в одну систему, а это — приличная статья расходов и большой объем работ.

Уличное освещение на солнечных батареях — на разные вкусы, разного назначения

Устройство светильников/фонарей на солнечных элементах

Светильник на солнечных батареях имеет практический такое же устройство, как описанная в предыдущем пункте система: есть панель с гелиопреобразователями, небольшая аккумуляторная батарея и мини-контролер. Все это — компактно укомплектовано в корпус.

Батарея, в зависимости от конструкции и мощности лампы, может быть смонтирована на верхней части плафона (как на небольших садовых солнечных светильниках) или вынесена чуть в сторону (так обычно делают на фонарях с мощными лампами, так как нужна значительная мощность заряда).

Устройство фонарей на солнечных элементах

Рядом с корпусом или внутри него располагается аккумуляторная батарея. Есть они двух типов: более дешевые модели оснащаются никель-кадмиевыми элементами (обозначаются NI-CD), в более дорогих ставят обычно никель-металл-гидридные (обозначение NI-MN). Чтобы лампы светили дольше, лучше приобретать светильники с аккумуляторами второго типа. Но стоят они дороже. Так как обычно сделаны из более дорогих материалов, собраны более качественно.

Внешний вид и материал

Первое, на что придется обратить внимание — на внешнее оформление. Есть очень много разных форм и стилей, так что можно найти солнечный фонарь на любой вкус. Но, по опыту, чем проще форма, тем надежнее он работает. Дело в том, что для нормальной работы корпус светильника должен быть герметичен, чего при сложной форме добиться сложно. Потому уличное освещение на солнечных батареях лучше делать с использованием фонарей лаконичной формы.

Корпус и ножка светильника изготавливаются из металла или пластика. Пластиковые модели — самые дешевые, в большей частью их изготавливают в Китае, причем чаще всего они освещают только сами себя, быстро выходят из строя. Рассчитывать на более-менее длительный срок эксплуатации не стоит.

Фонари на солнечных батареях для освещения двора частного дома, дачи, сада

Фонари на солнечных элементах, сделанные из металла стоят, значительно дороже. Но такое наружное освещение на солнечных батареях более долговечное. Металл может быть — окрашенная сталь, алюминиевый сплав, нержавеющая сталь (блестящая или матовая, черненная). Тут используются более дорогие материалы, более качественные светодиоды и солнечные элементы. Цены, правда, тоже значительно выше.

Как выбрать по техническим параметрам

После того, как определились с внешними параметрами, надо углубляться в технические тонкости. Прежде всего обратите внимание на мощность светильника, тип и емкость аккумуляторной батареи. Нормальные производители указывают количество светодиодов и их общую яркость. Чем больше мощность светильника, тем большую площадь он будет освещать. Но при этом должна быть более мощный аккумулятор — чтобы обеспечить требуемое время работы.

В описании товара или на коробке изделия нормальный производитель указывает всю нужную информацию

Нормальные светильники могут работать по 8-10 часов (при полном заряде). Но такая продолжительность свечения нужна не всегда — когда ночи короткие, работать уличное освещение может 5-6 часов, а то и меньше. Для того чтобы освещение на работало «вхолостую», в фонари встраиваются датчики освещенности. Довольно полезная опция, так что на нее тоже обращаем внимание.

Многие фонари и светильники для уличного освещения на солнечных батареях имеют серьезный недостаток: они плохо переносят морозы. Как правило, это фонари дешевого и среднего ценового диапазона. Если их эксплуатировать при температуре ниже +25°C, их срок службы значительно снижается. Еще быстрее они выходят из строя, если работают при минусовых температурах. Так что такие светильники пригодны только для дачи — на время дачного сезона. Учтите, что не все производители об этом предупреждают. Информацию часто приходится запрашивать дополнительно.

Высота фонарей на солнечных батареях может быть разной. Это уже более солидные «морозоустойчивые» модели

Если уличное освещение на солнечных батареях должно работать круглый год, ищите «морозоустойчивые» модели. Они есть, но в более высоком ценовом диапазоне. В них используются морозоустойчивые солнечные элементы и аккумуляторы, выполнены они из стали. Соответственно — стоят дороже.

В последнее время все большие приходится задумываться об экономии энергоносителей. Цены на свет и газ постоянно растут, приходится думать об использовании бесплатных источников энергии. Владельцам частных домов и дач неплохо поможет сэкономить уличное освещение на солнечных батареях.

Уличные светильники на солнечных батареях могут иметь различную форму, внешний вид, способ установки, но все они состоят из определенного набора элементов:

  • Солнечная панель или батарея. Устройство, которое перерабатывает солнечную энергию в электрическую.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *