Đèn LED năng lượng mặt trời và sự thật trần trụi - Phần 1

Đèn chiếu sáng năng lượng mặt trời là hệ thống điện mặt trời " off-grid " ở cấp độ đơn giản hóa, tiêu thụ điện năng thấp, đang trở nên phổ biến trong các ứng dụng khác nhau để chiếu sáng các điểm ngoài trời.

Có lẽ bạn thường nghe hoặc đọc những câu hỏi như “Đèn năng lượng mặt trời có tốt không?” hoặc “Đèn năng lượng mặt trời có đáng mua hay không?”

Bài viết này cung cấp thông tin cần thiết về lý do tại sao đèn năng lượng mặt trời ngày càng trở nên phổ biến và cũng như trả lời một vài câu hỏi quan trọng sau :

  • Đèn năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
  • Đèn chiếu sáng năng lượng mặt trời là gì?
  • Bóng đèn năng lượng mặt trời là gì?
  • Đèn năng lượng mặt trời nào tốt nhất?
  • Đèn năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào vào ban đêm?
  • Đèn năng lượng mặt trời sẽ hoạt động trong bóng râm?
  • Tại sao đèn năng lượng mặt trời cần pinl lưu trữ?
  • Pin lưu trữ trong đèn năng lượng mặt trời nằm ở đâu?

Và còn nhiều điều thú vị hơn nữa đó là :

  • Đèn năng lượng mặt trời có an toàn không?
  • Đèn năng lượng mặt trời sẽ sạc vào một ngày nhiều mây?
  • Cảm biến ánh sáng mặt trời được giấu ở đâu?
  • Tại sao đèn năng lượng mặt trời được ưu tiên sử dụng ngoài trời?
  • Đèn năng lượng mặt trời có thể hoạt động trong nhà không?
  • Đèn năng lượng mặt trời có thể sạc qua cửa sổ không?
  • Đèn năng lượng mặt trời có thể hoạt động vào mùa đông?

Wow, thật tuyệt phải không nào. Vậy chúng ta nhau bắt đầu nhé !

Giới thiệu về đèn năng lượng mặt trời và hệ thống chiếu sáng điện mặt trời

Trong đèn năng lượng mặt trời và hệ thống chiếu sáng điện mặt trời, năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành điện năng và được lưu trữ trong pin dùng để cung cấp năng lượng cho bóng đèn (thường là đèn LED) vào buổi tối.

Hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời được biết đến với hiệu suất năng lượng cao, độ tin cậy cao, không cần bảo trì và có giá trị thực tế đáng kể.

Đèn LED được ưa chuộng hơn do hiệu suất năng lượng cao hơn bóng đèn sợi đốt truyền thống - đèn LED tiêu thụ điện năng ít hơn năm lần để cung cấp cùng một lượng ánh sáng so với bóng đèn sợi đốt thông thường!

Ồ vậy câu hỏi bạn đặt ra là

Đèn năng lượng mặt trời được cung cấp năng lượng như thế nào?

Một tấm pin mặt trời nhận được sự chiếu xạ của mặt trời trong suốt những giờ nắng trong ngày và chuyển đổi quang năng thành năng lượng điện được lưu trữ trong pin.

Vào buổi tối, pin sẽ bắt đầu phóng điện bằng cách cung cấp nguồn điện dự trữ của nó cho đèn LED.

Trong đèn năng lượng mặt trời, bộ điều khiển hoạt động như một “bộ điều khiển thông minh” hơn là một bộ điều khiển sạc pin thuần túy.

Ngoài việc ngăn pin sạc quá mức và xả quá mức, nó còn quan tâm đến việc cung cấp năng lượng thích hợp cho các nguồn sáng và điều chỉnh độ chiếu sáng của chúng.

Khi trời gần tối, đèn thường được bật lên nhờ mạch phát hiện bóng tối (cảm biến ánh sáng mặt trời) thường được tích hợp với bộ điều khiển.

Như chúng tôi đã đề cập trước đây, trong hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời, đèn LED thường được sử dụng, vì chúng cung cấp độ sáng hơn và hiệu quả năng lượng cao hơn so với bóng đèn truyền thống.

Dưới đây là một số ứng dụng mà đèn năng lượng mặt trời được sử dụng:

  • Đèn giao thông và đèn đường
  • Công viên cỏ và đèn sân vườn
  • Bảng quảng cáo giao thông công cộng
  • Chỗ đỗ xe
  • Bảo vệ tài sản và khu vực từ xa
  • Địa điểm xây dựng
  • Ánh sáng an ninh hoặc an toàn của các khu vực hạn chế tiếp cận
  • Nhu cầu chiếu sáng tạm thời hoặc chiếu sáng dự phòng nơi hệ thống dây điện có thể dễ bị hưu hỏng do năng mưa hoặc có thể bị trộm cắp.

Tại sao đèn năng lượng mặt trời là lựa chọn tốt?

Hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời ngày càng trở nên phổ biến, vì chúng:

  • Có thể hoạt động miễn là được lắp đặt ở nơi có khả năng nhận được ánh sáng mặt trời trực tiếp.

  • Có hiệu quả cao - đèn năng lượng mặt trời là một giải pháp tiết kiệm chi phí nếu bạn cần chiếu sáng đầy đủ cho khu vườn của mình vào ban đêm.

  • Dễ dàng lắp đặt. Hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời không cần đào rãnh và lắp đặt cáp, giúp tiết kiệm chi phí ngay sau khi mua. Với đèn năng lượng mặt trời, bạn không bị ràng buộc vào hệ thống dây điện hiện có và có thể tự do lắp đặt chúng ở bất cứ đâu bạn thích và bao nhiêu cái tùy thích. Việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời thường mất vài giờ. Để so sánh, việc lắp đặt hệ thống chiếu sáng điện truyền thống, nơi hệ thống dây điện thường có thể là một thách thức, mất nhiều ngày và thậm chí hàng tuần. Ngoài ra, với hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời, bạn chỉ cần có bộ công cụ và thiết bị tối giản nhất ( tấm pin và đèn )

  • An toàn hơn - chúng không được kết nối với nguồn điện.

  • Trên thực tế chúng không cần bảo dưỡng - bạn chỉ nên thay pin 3-4 năm một lần hoặc thậm chí nhiều hơn đối với pin lithium-ion. Các thành phần khác của đèn thường bền bỉ theo thời gian.

  • Thích hợp cho các ứng dụng trong nhà (nhà kho năng lượng mặt trời hoặc bàn năng lượng mặt trời) và ngoài trời (chiếu sáng khu vườn nhà và làn đường, trang trí sân thượng hoặc sân sau, công viên công cộng, đường phố, bãi đậu xe, đèn khẩn cấp, đèn cắm trại, đèn giao thông, v.v.).

  • Nếu bạn có đèn sân vườn có đế nhọn được thiết kế để cắm vào đất, bạn có thể dễ dàng thay đổi vị trí của chúng nếu bạn không hài lòng với bố trí chiếu sáng của khu vườn hoặc sân của mình và lắp đặt chúng ở nơi nhiều ánh nắng mặt trời hơn ( giúp đèn sạc nhanh hơn ).

  • Có thể giúp bạn tiết kiệm tiền và giảm hóa đơn tiền điện, vì chúng được “kết nối” với nguồn năng lượng không giới hạn chứ không phải lưới điện địa phương. Do đó, hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời không dễ bị ảnh hưởng bởi giá năng lượng tăng.

  • Hoàn toàn độc lập với điện lưới AC của điện lực - với đèn năng lượng mặt trời, bạn không bị mất điện khi điện lực cúp điện lưới.

  • Có tính thẩm mỹ và hỗ trợ nhiều hình dạng, kích thước, màu sắc và kiểu dáng.

  • Thân thiện với môi trường - như một nguồn năng lượng tái tạo, các tấm pin mặt trời làm giảm lượng khí thải carbon trên toàn cầu, ngày nay được công nhận là một vấn đề ảnh hưởng quan trọng đến môi trường.

  • Chiếu sáng tự động - do mạch phát hiện bóng tối (cảm biến ánh sáng mặt trời), không cần bật / tắt thủ công.

  • Chịu được các điều kiện thời tiết bất lợi - mưa, tuyết, mưa đá, sương mù. Ngoài ra, chúng phù hợp với mọi loại khí hậu, dù nóng hay lạnh.

  • Có tuổi thọ cao: Các tấm pin mặt trời tồn tại khoảng 20 năm, Pin có thể kéo dài từ 3 đến 10 năm, Nguồn chiếu sáng LED có vòng đời từ 50.000 đến 100.000 giờ.

  • Một số bộ đèn năng lượng mặt trời được trang bị thêm ổ cắm USB 5V để sạc điện thoại di động và các thiết bị tương thích với cổng USB.

Khi đèn năng lượng mặt trời có thể là một thách thức với bạn ?

Thật không may, đèn năng lượng mặt trời không rẻ như các nguồn chiếu sáng truyền thống.

Lý do chính cho chi phí trả trước tương đối cao là giá của hệ thống chiếu sáng điện mặt trời vẫn còn tương đối cao - từ 500.000 cho 2.000.000 cho mỗi bộ đèn hoàn chỉnh tùy theo công suất và dung lượng pin.

Một trong những lý do chính là chi phí của tấm pin mặt trời đang giảm dần nhưng chưa đủ nhanh.

Chi phí cao hơn của đèn năng lượng mặt trời cũng là do các nguồn chiếu sáng LED và pin lưu trữ đắt hơn so với bóng đèn thông thường và ắc-quy axit-chì.

Nếu sử dụng đèn đắt tiền hơn (ví dụ như đèn halogen) hoặc pin (chẳng hạn như pin lithium-ion), giá có thể còn cao hơn.

Ngoài ra, khi lắp đặt hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời, dưới đây là một số vấn đề quan trọng bạn muốn xem xét:

  • Lượng ánh sáng mặt trời hàng ngày trong khu vực của bạn là cần thiết. Đèn năng lượng mặt trời cung cấp cho bạn hiệu quả tối đa miễn là các cell năng lượng mặt trời nhận đủ ánh sáng mặt trời mỗi ngày.

  • Nếu đèn năng lượng mặt trời được lắp đặt ở nơi có lượng ánh sáng mặt trời thấp, nó sẽ hoạt động trong khoảng thời gian hàng ngày ngắn hơn so với khuyến cáo của nhà sản xuất.

  • Đèn năng lượng mặt trời hiếm khi được lắp đặt trên mái nhà ( nơi có độ cao tốt nhất ). Do đó, chúng dễ bị che nắng ( đổ bóng ) hơn nhiều so với các hệ thống bảng năng lượng mặt trời dân dụng. Việc che nắng làm giảm đáng kể điện năng tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời và khiến phải sạc pin thường xuyên, do đó làm giảm hiệu suất và giảm tuổi thọ của nó.

  • Một số đèn năng lượng mặt trời là một khối chứa tất cả ( mảng pin mặt trời, đèn led, pin lưu trữ )cần được gắn ở một vị trí không bị che bóng lên bề mặt mảng pin mặt trời . May mắn thay, có hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời được cung cấp hai đơn vị riêng biệt - tấm pin năng lượng mặt trời và thiết bị còn lại (đèn LED, pin lưu trữ và bộ điều khiển). Trong trường hợp như vậy, chỉ có tấm pin cần được lắp đặt tại ví trí năng tốt và không bị che bóng.

  • Sức gió có thể là một vấn đề bạn muốn lưu tâm. Do đó, điều quan trọng là phải thiết kế hệ thống lắp đặt của tấm pin năng lượng mặt trời để chịu được tốc độ gió dự kiến ​​tối đa trong khu vực của bạn. Đặc biệt trong mùa mưa bão.

Các thành phần chính của đèn năng lượng mặt trời là gì?

Đây là hình ảnh đơn giản của hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời:

image

Tấm pin năng lượng mặt trời

Tấm pin mặt trời sản xuất điện ngay cả trong những ngày nhiều mây. Tuy nhiên, trong trường hợp như vậy, lượng điện tạo ra từ mặt trời sẽ ít hơn vào một ngày nắng chói chang.

Pin lưu trữ có kích thước để lưu trữ năng lượng điện trong vài ngày mà không cần sạc đầy.

Vào ban đêm, tấm pin mặt trời không tạo ra điện năng.

Mạch phát hiện bóng tối (cảm biến ánh sáng mặt trời) bật đèn LED, tiêu thụ điện năng được lưu trữ trong pin do tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra vào ban ngày.

Cảm biến ánh sáng mặt trời đo lượng độ rọi xung quanh và bật đèn khi độ rọi giảm xuống dưới một mức nhất định.

Tấm pin cho hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời khác với bảng điều khiển năng lượng mặt trời lớn truyền thống. Tấm pin bao gồm các cell năng lượng mặt trời được kết nối nối tiếp để tạo ra điện áp cao hơn.

Một tấm pin mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng bằng cách tạo ra dòng điện, được gọi là “hiệu ứng quang điện”.

Lượng điện phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời, vị trí có bị ánh nắng trực tiếp chiếu vào hay không và thời gian tiếp cận được với ánh sáng mặt trời.

Pin / Ắc-quy lưu trữ

Mặc dù là lựa chọn ít tốn kém nhất, nhưng Ắc-quy axit chì bị ngập nước vẫn không được dùng trong các hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời.

Chúng không được bảo dưỡng thường xuyên và có nhiều rủi ro khi vận hành, đặc biệt là trong quá trình vận chuyển và xếp dỡ.

Vì lý do này, chủ yếu là pin / acquy kín sẽ được ưu tiên.

pin / acquy kín có thể sạc lại được và phải thay pin vài năm một lần.

image

Trong hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời, pin lưu trữ là thành phần duy nhất cần được thay thế tương đối thường xuyên.

Tấm pin năng lượng mặt trời và các thiết bị điện tử (mạch cảm biến ánh sáng mặt trời và bộ điều khiển) có tuổi thọ cao hơn nhiều. Với một lần sạc đầy pin, đèn năng lượng mặt trời có thể hoạt động lên đến 10 giờ ( tùy theo nhà sản xuất chọn dung lượng pin cho đèn )

Mỗi pin đều có dung lượng dựa trên số “Ngày tự chủ”.

Đây là khoảng thời gian pin có thể tồn tại mà không cần sạc đầy từ tấm pin mặt trời. Có thể là 3 đến 5 ngày.

Ngày nay, đèn năng lượng mặt trời thường được cung cấp bởi một trong ba loại pin khác nhau.

Dưới đây là cách pin năng lượng mặt trời có thể mang lại cho bạn nhiều lợi ích hoặc nhược điểm khác nhau, tùy theo loại của chúng:

  • Nickel Cadmium (NiCad hoặc NiCd) - một trong những công nghệ pin lâu đời nhất và rẻ nhất. Pin NiCad được biết đến là loại pin chịu được nhiệt độ cực lạnh. Tuy nhiên, theo thời gian, pin ngày càng sử dụng ít hơn hết công suất thực của nó. Đây được gọi là “hiệu ứng bộ nhớ”. Kết quả là thời lượng pin ngắn hơn dự kiến. Tuổi thọ điển hình của pin NiCad là khoảng hai năm hoạt động.

  • Pin Nickel Metal Hydride (NiMH) có tuổi thọ cao hơn tới 40% so với pin NiCad, nhưng chúng khá dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ khắc nghiệt, điều này có thể làm giảm tuổi thọ của chúng một cách đáng kể. Ngoài ra, pin NiMH ít bị ảnh hưởng bởi “hiệu ứng bộ nhớ”.

  • Pin Lithium-Ion (Li-Ion) đắt nhất nhưng cũng bền nhất. Chúng được biết đến với kích thước nhỏ và không ảnh hưởng bởi “hiệu ứng bộ nhớ”. Mặc dù giá thành của những loại pin này đang giảm dần, nhưng chúng có một số rủi ro do hóa học và phương pháp sản xuất của chúng. Thật không may, các phương tiện biến động như vậy có liên quan đến nguy cơ hỏa hoạn. Tuy nhiên, tất cả máy tính xách tay và điện thoại di động ngày nay đều đi kèm với pin li-ion

Có một diode giữa tấm pin mặt trời và pin lưu trữ giúp ngăn dòng điện từ pin lưu trữ sang tấm pin vào ban đêm.

Điện áp pin (còn được gọi là “điện áp hệ thống”) thường là 12V. 6V hoặc 24V

Bộ điều khiển sạc

Chức năng chính của bộ điều khiển sạc là ngăn pin sạc quá mức và xả quá mức.

Ngoài ra, nó bảo vệ tấm pin năng lượng mặt trời vào ban đêm bằng cách ngăn dòng điện ngược từ pin lưu trữ đến tấm pin mặt trời.

Cuối cùng, nó điều chỉnh điện áp và dòng điện cung cấp cho đèn LED để đèn không bị quá nhiệt và phát nổ.

Bộ điều khiển sạc được cho là hoạt động như một bộ điều khiển thông minh.

Nó quản lý tất cả ba thành phần còn lại - pin lưu trữ (bằng cách ngăn sạc quá mức và xả quá mức), tấm pin mặt trời và đèn LED (bằng cách thực hiện điều khiển ánh sáng và điều khiển thời gian). Bộ điều khiển sạc 12V PWM được ưa thích như một lựa chọn hiệu quả về chi phí cho đèn năng lượng mặt trời.

Nguồn chiếu sáng năng lượng mặt trời

Đèn LED công suất cao rẻ hơn, nhưng chúng được đánh giá cao hơn và chúng cũng tạo ra nhiều nhiệt hơn so với đèn LED thông thường.

Thời gian hoạt động hàng ngày có thể từ 6 đến 10 giờ, tùy thuộc vào mùa. Đèn LED có thể tồn tại đến 10 năm trước khi cần phải thay thế.

Ngoài ra, bóng đèn LED được báo cáo có tuổi thọ lên đến 100.000 giờ hoạt động.

Thời điểm thay đổi thành phần năng lượng mặt trời (cho dù pin, đèn hay tấm pin) đã đến khi đèn của bạn giảm hiệu suất và không thể duy trì độ sáng bình thường vào ban đêm.

Nguồn : solarpanelsvenue