miniaturadaimagem|Uma lâmpada solar de jardim miniaturadaimagem|Uma criança na Zâmbia a estudar à luz de uma lâmpada carregada por energia solar durante o dia. Uma lâmpada solar, também conhecida como luz solar ou lanterna solar, é um sistema de iluminação composto por uma lâmpada LED, painéis solares, bateria, controlador de carga e, possivelmente, um inversor. A lâmpada funciona com eletricidade proveniente de baterias, carregadas por meio de um painel solar fotovoltaico.
A iluminação doméstica movida a energia solar pode substituir outras fontes de luz, como velas ou lâmpadas de querosene. As lâmpadas solares têm um custo operacional menor do que as lâmpadas de querosene, porque a energia renovável do sol é gratuita, ao contrário do combustível. Além disso, as lâmpadas solares não produzem poluição do ar em ambientes internos, diferentemente das lâmpadas de querosene. No entanto, as lâmpadas solares geralmente têm um custo inicial mais alto e dependem das condições climáticas.
Lâmpadas solares para uso em áreas rurais frequentemente têm a capacidade de fornecer energia elétrica para outros dispositivos, como para carregar telemóveis. Os custos das lâmpadas solares têm diminuído nos últimos anos, à medida que os componentes e as lâmpadas têm sido produzidos em massa em quantidades cada vez maiores.
História miniaturadaimagem|Quota de mercado global em termos de produção anual da tecnologia fotovoltaica desde 1990 Algumas células fotovoltaicas solares usam painéis de silício monocristalino ou policristalino, enquanto tecnologias mais recentes usam células solares de película fina. Desde que as células solares modernas foram introduzidas em 1954 nos laboratórios Bell, os avanços na eficiência das células solares na conversão de luz em energia elétrica e as técnicas modernas de fabricação combinadas com as eficiências de escala levaram a um crescimento internacional da energia fotovoltaica.
A primeira patente de luz solar foi registeada por Maurice E Paradise em 1955.
Em 2016, as lâmpadas LED utilizavam apenas cerca de 10% da energia necessária para uma lâmpada incandescente. A eficiência na produção de lâmpadas LED levou a uma maior adoção como alternativa às antigas lâmpadas elétricas.
Componentes miniaturadaimagem|Vista explodida de uma lâmpada solar de jardim.
Painéis solares A maioria dos painéis solares são feitos de silício monocristalino, um material semicondutor.
Quando a luz incide sobre uma célula solar, uma corrente elétrica é produzida no circuito elétrico conectado. Isto é chamado de efeito fotoelétrico. Os sistemas fotovoltaicos convertem diretamente a energia da luz solar em eletricidade. miniaturadaimagem|Camadas de material num painel solar Os painéis solares são feitos de camadas de diferentes materiais, na seguinte ordem: vidro, encapsulamento, células cristalinas, folha traseira, caixa de junção e, por último, estrutura. O encapsulamento impede a entrada de humidade e contaminantes que poderiam causar problemas.
Bateria Uma bateria geralmente é alojada dentro de uma caixa de metal ou plástico. Dentro da caixa encontram-se elétrodos, incluindo cátodos e ânodos, onde ocorrem reações químicas. Existe também um separador entre o cátodo e o ânodo, que impede que os elétrodos reajam entre si, ao mesmo tempo que permite que a carga elétrica flua livremente entre os dois. Por fim, o coletor conduz a carga da bateria para o exterior.
Em geral, a eficiência da conversão de energia fotovoltaica é limitada por razões físicas. Cerca de 24% da radiação solar de comprimento de onda longo não é absorvida. 33% é perdido em forma de calor para o ambiente, e outras perdas são de aproximadamente 15-20%. Apenas 23% é absorvido, o que significa que uma bateria é uma parte crucial da lâmpada solar.
Controlador de carga Esta secção controla todos os sistemas de funcionamento para proteger a carga da bateria. Ela garante que, em quaisquer circunstâncias, incluindo condições climáticas extremas com grandes variações de temperatura, a bateria não sobrecarregue nem descarregue em excesso, evitando danos adicionais.
Esta secção também inclui componentes adicionais como controlador de luz, controlador de tempo, controlo de som, compensação de temperatura, proteção contra raios, proteção contra inversão de polaridade e chaves de transferência CA, que garantem o funcionamento normal de cargas de reserva sensíveis em caso de queda de energia.
Princípios de funcionamento miniaturadaimagem|Um chip para lâmpada solar inclui um microchip (R), B−, B+, S− e S+. S+ e S− estão conectados a painéis solares por meio de fios, sendo que um deles possui carga positiva e o outro, carga negativa. B− e B+ estão conectados a duas baterias. A luz será emitida pelo LED quando todos estes componentes estiverem conectados. As luzes LED são utilizadas devido à sua alta eficiência luminosa e longa vida útil. Controladas por um controlador de carga CC, o sistema de acionamento sem contacto liga a luz automaticamente ao anoitecer e desliga ao amanhecer. Em alguns casos, também pode ser combinado com controladores de tempo para programar o acionamento automático da luz em horários específicos.
Benefícios As lâmpadas solares são mais fáceis de instalar e manter, pois não necessitam de cabos de eletricidade. Elas podem trazer benefícios aos proprietários, reduzindo os custos de manutenção e as contas de eletricidade. Além disso, as lâmpadas solares podem ser utilizadas em áreas sem rede elétrica ou em regiões remotas com fornecimento de energia instável. Mais de mil milhões de pessoas em todo o mundo não têm acesso à iluminação elétrica, o que contribui para a perpetuação da pobreza.
A produção de energia solar é limitada pelas condições climáticas e pode ser menos eficaz em dias nublados, chuvosos ou no inverno.
As famílias que trocam as lâmpadas de querosene por lâmpadas solares também beneficiam da redução dos riscos à saúde associados às emissões de querosene. O querosene frequentemente tem impactos negativos nos pulmões humanos.
O uso da energia solar minimiza a geração de poluição em ambientes internos, onde o querosene tem sido associado a problemas de saúde. No entanto, os painéis fotovoltaicos são feitos de silício e outros metais tóxicos, incluindo chumbo, que podem ser difíceis de descartar.
O uso de luzes solares melhora a educação de estudantes que vivem em casas sem eletricidade. Quando a organização sem fins lucrativos Unite to Light doou lâmpadas solares para escolas numa região remota de Kwa Zulu Natal, na África do Sul, as notas dos testes e as taxas de aprovação melhoraram em mais de 30%. A luz dá aos alunos mais tempo para estudar depois de escurecer.
Um estudo experimental de 2017 em áreas não eletrificadas do norte de Bangladesh descobriu que o uso de lanternas solares diminuiu as despesas totais das famílias, aumentou as horas de estudo em casa das crianças e aumentou a frequência escolar. No entanto, não melhorou o desempenho educacional das crianças de forma significativa.
Usos
Iluminação pública solar miniaturadaimagem|Uma lâmpada solar no Parque Rizal, Filipinas. Estas luminárias oferecem uma maneira prática e económica de iluminar ruas à noite, sem a necessidade de redes elétricas de corrente alternada, para pedestres e motoristas. Elas podem ter painéis individuais para cada lâmpada de um sistema ou um grande painel solar central e um banco de baterias para alimentar várias lâmpadas.
Lâmpadas solares de jardim Pequenas lâmpadas solares podem ser usadas por proprietários de casas para adicionar iluminação ambiente aos seus jardins. Estas luzes podem ser encontradas em vários formatos, sendo as mais comuns as luzes de caminho e os holofotes.
Rural miniaturadaimagem|Uma lanterna LED solar Na Índia rural, lâmpadas solares, comumente chamadas de lanternas solares, que utilizam LEDs ou CFLs, estão a ser usadas para substituir lâmpadas de querosene e outras alternativas de iluminação baratas. Especialmente em áreas onde o acesso à eletricidade é difícil, as lâmpadas solares são muito úteis e também melhoram a qualidade de vida.
A África, que tem a menor taxa de acesso à eletricidade do mundo, de 40% tem beneficiado muito com o acesso a lâmpadas solares e soluções completas de iluminação residencial. Em muitas regiões da África, a iluminação inadequada após o pôr do sol representa riscos à segurança. As luzes solares iluminam ruas e caminhos escuros, aumentando a segurança pública e reduzindo acidentes.
Marinho Em ambientes marítimos, o uso de luzes solares LED como alternativa à iluminação convencional é cada vez mais comum. A natureza remota da navegação e da vela dificulta o acesso à energia elétrica, o que favorece o uso de tecnologias autossuficientes, como a iluminação solar para barcos.
Economia Investidores americanos têm trabalhado no desenvolvimento de uma lanterna solar de 10 dólares por unidade para substituir as lâmpadas de querosene.
As soluções de iluminação solar residencial podem ser caras. Organizações de energia solar fora da rede oferecem sistemas de iluminação solar residencial por meio de mecanismos financeiros inovadores, como o modelo Pay-As-You-Go (PAG), que permite aos consumidores alimentar toda a sua casa pagando parcelas mensais facilitadas. Atualmente, mais de 40% de todas as vendas de produtos de iluminação solar fora da rede na África Subsaariana são realizadas por meio do modelo PAG, chegando a quase 50% no Quénia e 65% em Ruanda.
Ver também
Iluminação pública solar Litro de Luz Tubo de luz
Referências
Ligações externas
Categoria:Lâmpadas Categoria:Diodos emissores de luz