Una lámpara solar , también conocida como luz solar o farol 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 proveniente de baterías , que se cargan mediante el uso de un panel solar fotovoltaico.
La iluminación doméstica alimentada por energía solar puede reemplazar otras fuentes de luz, como velas o lámparas de queroseno . Las lámparas solares tienen un costo operativo menor 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 zonas rurales suelen tener la capacidad de proporcionar suministro eléctrico para otros dispositivos, como por ejemplo para cargar teléfonos móviles . Los costes de las lámparas solares han seguido bajando en los últimos años a medida que los componentes y las lámparas se han producido en masa en cantidades cada vez mayores.
Algunas energías solares fotovoltaicas utilizan paneles de silicio monocristalino o policristalino, mientras que las tecnologías más nuevas han utilizado células solares de película delgada . [1] Desde que se introdujeron las células solares modernas en 1954 en los laboratorios Bell , [2] 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 .
La primera patente de luz solar fue presentada por Maurice E Paradise en 1955. [3]
A partir de 2016, las lámparas LED utilizan solo alrededor del 10 % de la energía que requiere una lámpara incandescente. [4] La eficiencia en la producción de lámparas LED ha llevado a una mayor adopción como alternativa a las iluminaciones eléctricas más antiguas.
La mayoría de los paneles solares están hechos de silicio monocristalino, un material semiconductor . [5]
Cuando la luz incide sobre una célula solar , se produce una corriente eléctrica en el circuito eléctrico conectado. Esto se denomina efecto fotoeléctrico . [5] Los sistemas fotovoltaicos convierten directamente la energía de la luz solar en electricidad.
Los paneles solares están hechos de capas de diferentes materiales (Figura 2), en orden: vidrio, encapsulado, celdas cristalinas, lámina posterior, caja de conexiones y, por último, marco. El encapsulado evita la humedad y los contaminantes que podrían causar problemas. [6]
Una batería suele estar alojada en una carcasa de metal o plástico. En el interior de la carcasa se encuentran electrodos, incluidos cátodos y ánodos, donde se producen reacciones químicas. También existe un separador entre el cátodo y el ánodo que impide que los electrodos reaccionen entre sí y, al mismo tiempo, permite que la carga eléctrica fluya libremente entre los dos. Por último, el colector conduce la carga desde la batería hacia el exterior. [7]
Las baterías dentro de las lámparas solares generalmente utilizan tecnología de electrolito en gel con alto rendimiento en descarga profunda, con el fin de permitir su uso en rangos extremos de temperatura. [ cita requerida ] 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 durante la noche cuando no hay energía luminosa disponible.
En general, la eficiencia de la conversión de energía fotovoltaica es limitada por razones físicas. Alrededor del 24% de la radiación solar de longitud de onda larga no se absorbe. El 33% es calor que se pierde hacia el entorno y las pérdidas adicionales son de aproximadamente el 15-20%. Solo el 23% se absorbe, lo que significa que una batería es una parte crucial de la lámpara solar. [8]
Esta sección controla todos los sistemas de trabajo para proteger la carga de la batería. Garantiza que, en cualquier circunstancia, incluidas las condiciones climáticas extremas con grandes diferencias de temperatura, la batería no se sobrecargue ni se descargue en exceso y se dañe aún más. [ cita requerida ]
Esta sección también incluye partes adicionales como controlador de luz, controlador de tiempo, sonido, compensación de temperatura, protección de iluminación, protección contra polaridad inversa e interruptores de transferencia de CA que garantizan que las cargas de respaldo sensibles funcionen normalmente cuando se produce un corte de energía. [ cita requerida ]
Las luces LED se utilizan por su alta eficiencia luminosa y su larga vida útil. Bajo el control de un controlador de carga de CC, el control sin contacto enciende automáticamente la luz en la oscuridad y la apaga durante el día. A veces también se combina con controladores de tiempo para establecer un tiempo determinado para que la luz se encienda y apague automáticamente. [ cita requerida ]
Como se muestra en la Figura 3, el chip incluye el microchip (R), B−, B+, S− y S+. S+ y S− están conectados a paneles solares con un 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.
Las lámparas solares son 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 costos de facturas de electricidad reducidos. Las lámparas solares también se pueden utilizar en áreas donde no hay red eléctrica o áreas remotas que carecen de un suministro eléctrico confiable. [ cita requerida ] Más de mil millones de personas en todo el mundo carecen de iluminación eléctrica, lo que contribuye a la pobreza continua. [ cita requerida ]
La producción de energía solar está limitada por el clima y puede ser menos efectiva si está nublado, húmedo o en invierno. [ cita requerida ]
Los hogares que sustituyen las lámparas de queroseno por lámparas solares también se benefician de los riesgos para la salud asociados a las emisiones de queroseno, que suele tener efectos negativos en los pulmones humanos. [9]
El uso de energía solar minimiza la contaminación en espacios 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 desechar. [ cita requerida ]
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 escuelas en una región remota de Kwa Zulu Natal en Sudáfrica, las calificaciones de los exámenes y las tasas de aprobación mejoraron en más del 30%. [10] La luz les da a los estudiantes más tiempo para estudiar después del anochecer. [ cita requerida ]
Un estudio experimental de 2017 en zonas no electrificadas del norte de Bangladesh concluyó que el uso de linternas solares reducía el gasto total de los hogares, aumentaba las horas de estudio en casa de los niños y aumentaba la asistencia a la escuela. Sin embargo, no mejoraba en gran medida el rendimiento educativo de los niños. [11]
Estas luces proporcionan una manera conveniente y económica de iluminar las calles por la noche sin 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 varias lámparas.
Los propietarios de viviendas pueden utilizar pequeñas lámparas solares para añadir iluminación ambiental a sus jardines. Estas luces se pueden encontrar en muchos formatos, normalmente luces para caminos y focos. [12]
En la India rural, las lámparas solares, comúnmente llamadas linternas solares, que utilizan LED o CFL, se están utilizando 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. [13]
África, que tiene la tasa de acceso a la electricidad más baja del mundo (40%) [14], se ha beneficiado enormemente gracias al acceso a lámparas solares y soluciones completas de iluminación para el hogar. En muchas regiones de África, la iluminación inadecuada después del anochecer plantea riesgos de seguridad. Las luces solares iluminan calles y senderos oscuros, lo que mejora la seguridad pública y reduce los accidentes. [15]
Los entornos marinos utilizan cada vez más luces solares LED como alternativa a la iluminación convencional. La naturaleza remota de la navegación a vela hace que sea difícil conseguir energía y, por lo tanto, se presta a tecnologías autosuficientes como la iluminación solar para embarcaciones [ cita requerida ]
Los inversores estadounidenses han estado trabajando para desarrollar una linterna solar de 10 dólares por unidad para reemplazar las lámparas de queroseno. [16]
Las soluciones de iluminación solar para el hogar pueden resultar caras de adquirir. Las organizaciones de energía solar fuera de la red ofrecen sistemas de iluminación solar para el hogar a través de mecanismos financieros innovadores, como el modelo de pago por uso, que permite a los consumidores suministrar energía a toda su casa pagando cómodas cuotas mensuales. En la actualidad, más del 40% de todas las ventas de productos de iluminación solar fuera de la red en el África subsahariana se realizan a través de PayGo, alcanzando casi el 50% en Kenia y el 65% en Ruanda. [14]
Medios relacionados con Lámparas solares en Wikimedia Commons
