Современное уличное освещение на солнечных батареях: условия работы и области применения

Покупаем светильник на солнечных батареях

На современном рынке выбор светильников для работы на придомовой территории довольно велик. Не трудно и растеряться от такого разнообразия.

Мы подскажем, на что следует обратить внимание в первую очередь

Мощность

От того насколько мощным будет источник света зависит и площадь освещаемого пространства. Современные реалии таковы, что покупатель уже знает преимущества светодиодных ламп. Для моделей, которые будут использоваться для подсветки дорог или художественного оформления сада мощные модели не нужны.

Для того чтобы лучше ориентироваться людям на машинах на территории загородных участков есть более мощные модели.

Чтобы облегчить ориентирование среди всего многообразия лампочек мы собрали в одну таблицу все лампочки:

• светодиодные;
• люминесцентные;
• лампы накаливания.

И сгруппировали их по мощности:

Класс защиты

Так как предполагается, что наши светильники будут использоваться на улице, то параметр “Класс защиты” показывает насколько наш светильник защищён от воздействий внешней среды.

Нам важна характеристика прибора по классу IP.

Из таблицы хорошо видно, что для уличных светильников оптимальным будет класс защиты IP44, но можно и выше, а стоить будет дороже.

Но таблица только помогает подобрать нужный прибор с нужным классом защиты. А, вообще говоря, нужно сначала ориентироваться на климатические особенности местности, где этот фонарь будет установлен.

Материал корпуса

Вот тут трудно давать советы. Нет, конечно, чтобы наружное освещение больших территорий служило долго, нужнее прочные и долговечные материалы.

А если это декоративные светильники, то их корпус может быть изготовлен из чего угодно — металл, пластик, стекло да даже дерево. Тут важнее сами солнечные батареи. Они должны быть качественными.

Виды светильников и способы установки

Как уже говорилось, разнообразие светильником большое.

По виду и способу монтажа они разделяются на:

1. Грунтовые — в основном используются для оформления садовых тропинок, подсветки, как элемент декорации или ориентир. Длину и высоту ножек можно подобрать по своему вкусу.
2. Настенные — очень выгодно выделяют участок стены. Может применяться и как элемент подсветки придомовой зоны.
3. Подвесные — можно подвесить в любом месте придомовой территории. Монтировать либо на цепях, или на тросе и тому подобное.
4. Встраиваемые — углубляются в элемент конструкции. Служат как подсветка садовых дорожек или мест парковки.

Напряжение

Как правило, панели выпускаются с выходным напряжением 12 В. Но для заряда аккумуляторов необходимо иметь в системе напряжение выше, чем из рабочее, да и преобразование из постоянного в переменное выгоднее по КПД производить с более высоких значений.

Какое выходное напряжение на Ваших солнечных панелях?

12 В / 24 В36 В / 48 В

Поэтому принята стандартная практика использовать напряжения:

• 12 В для систем с потреблением на более 1 кВт.
• 24 В или 36 В – при потреблении до 5 кВт.
• 48 В – при мощности свыше 5 кВт.

Для получения таких напряжений используют последовательное включение панелей (наборов панелей).

Устройство светильника на солнечных батареях

Все уличные светильники на солнечных батареях, для дачи или для освещения городских улиц, имеют единую комплектацию. Независимо от формы, размеров, типа установки они состоят из следующих элементов:

• лампа;
• корпус;
• плафон;
• кронштейн или опорная конструкция;
• аккумулятор;
• контроллер;
• солнечная батарея (фотоэлектрический элемент).

В продаже имеется большое количество светильников подобной конструкции. Все они имеют разные параметры, мощность, уровень яркости и прочие особенности. При этом, фонари для наружной подсветки имеют общую особенность — они не работают напрямую, как это делают часы или калькуляторы, поскольку уличное освещение используется в темное время суток, когда источника энергии на небе нет. Поэтому основным показателем качества фонаря будет емкость аккумулятора и ориентировочное время расходования заряда.

Принцип действия

Фотоэлектрические элементы в светлое время суток принимают поток солнечного света и вырабатывают определенное количество энергии, соответствующее типу конструкции панелей. Эта энергия передается аккумуляторной батарее, которая накапливает ее до полного заряда свей емкости. Если погода пасмурная, зарядка все равно будет происходить, так как некоторое количество энергии панели в любом случае отдадут, но полностью зарядить аккумулятор не удастся. Это сократит время работы фонаря в ночное время.

При наступлении сумерек срабатывает датчик, переключающий систему в рабочий режим. Энергия аккумулятора передается на инвертор, который преобразует ее в напряжение со стандартными параметрами, после чего оно подается на лампы. Их работа будет продолжаться либо до момента получения сигнала от датчика освещенности на рассвете, либо до полного разряда аккумулятора и прекращения подачи питания.

Существуют конструкции, которые работают по упрощенной схеме. Аккумуляторы накапливают энергию, которую отдают на светильник в том же виде. Это возможно для ламп, работающих на постоянном токе. Стоимость таких фонарей меньше, так как отсутствует большая часть аппаратуры, однако, работоспособность и длительность свечения весьма коротки.

Использование на дорогах

Осветительные системы на солнечных батареях, работающие на автомобильных дорогах, используют полноценную схему приема, накопления и преобразования энергии. Они устанавливаются на высокие опоры, позволяющие решить одновременно несколько задач:

• обеспечение оптимального положения солнечных панелей для приема максимального количества энергии;
• высокое расположение светильников способствует более широкому охвату площади;
• аппаратура находится в недоступности для вандалов и злоумышленников.

Состав комплекта осветительного оборудования на солнечных батареях ничем не отличается от обычного набора устройств:

• фотоэлектрическая панель;
• аккумулятор, контроллер и преобразователь, размещенные в шкафу с аппаратурой;
• лампа (как правило, светодиодная конструкция);
• кронштейны, соединительные провода.

Система уличного освещения не допускает отказов или отсутствия света по каким-либо причинам. Поэтому качество аппаратуры, емкость аккумуляторов и прочие параметры оборудования подбираются с таким расчетом, чтобы гарантированно обеспечить ответственную часть дороги нормативным потоком света. Для этого требуется солидный запас мощности на случай многодневной пасмурной погоды. Излишки энергии, накопленные в солнечные дни, сбрасываются в сеть или направляются на питание киосков, расположенных поблизости.

Подсветка пешеходных переходов

В темное время суток, особенно в межсезонье, когда видимость на дорогах резко снижается, необходима качественная подсветка пешеходных переходов. Эффективным способом подсветки является использование автоматических светильников на солнечных батареях. Они зажигаются по сигналу от датчика движения и горят, пока человек не перейдет на другую сторону. Состав комплекта обычный, дополненный устройством контроля движения и реле, обеспечивающим работу светильника в течение нужного для перехода отрезка времени.

Где чаще всего используются солнечные батареи

Сфера применения солнечных батарей огромна. Уже сейчас их с успехом используют для электроснабжения частных и многоквартирных домов, хозяйств, в том числе для освещения и обогрева теплиц, построек, освещения придомовой территории, питания приборов.

Чаще всего про автономное электроснабжение задумываются в следующих случаях:

• Если местность не электрифицирована, солнечные панели для частного дома обойдутся намного дешевле, чем использование жидкотопливных генераторов.
• В сельской местности нередко отключают электричество, и люди буквально остаются без света. Включив автономное электроснабжение, можно жить в привычном комфорте длительное время, тем более, что в комплекте с солнечными панелями всегда идет аккумулятор.
• В многоквартирных домах солнечные модули также применяются в качестве резервных, а также существуют проекты, предусматривающие использование солнечной энергии для горячего водоснабжения.

Топ-7 моделей

Все модели уличных светильников испытывались на территории России и часть пользователей оставила отзывы об электроприборах.

Novotech Solar черный

Настенный фонарь с солнечной панелью разработан для установки на горизонтальные или вертикальные поверхности. Форма – в виде прямоугольной панели, кронштейн для крепления присоединён к корпусу барашками для регулировки положения светильника.

Производственные характеристики:

• Novotech (Венгрия).
• Коллекция – Solar.
• Высота: 151 мм (15.1 см).
• Ширина: 115 мм (11.5 см).
• Длина: 163 мм (16.3 см).

Технические характеристики:

• Мощность лампового блока – 12.4 Вт.
• Мощность общая – 12,4 Вт.
• Цвет – чёрно-белые.
• Материал плафонов и арматуры – пластик.

Срок гарантии – 12 месяцев. Средняя цена – 3 400 рублей.

Ever Brite Solar Motion

Чёрный пластиковый уличный светильник для дома и дачи. Есть датчик движения, в корпусе проделаны отверстия для закрепления на стене.

Технические характеристики:

• Площадь освещения расчётная – 10 м².
• Степень пылевлагозащиты – IP55.
• Количество светодиодов – 4.

• Цвет плафона – черный
• Поток света – 120 лм.
• Напряжение – 12 В.

Минусы: из-за использования пластика модель нельзя долго оставлять на солнце – возможен выход из строя в связи с перегревом элементов питания.

Гарантия – 12 месяцев. Средняя цена – 400 рублей.

LIKES 30 LED

Небольшой фонарь с датчиком движения и ёмким аккумулятором. Собранный в компактном корпусе он будет долго работать при установке возле дома или на участке.

Технические характеристики:

• Количество ламп – 30.
• Максимальная мощность ламп – 6 Вт.
• Материал плафона – пластик (ABS).
• Параметры АКБ – 3,7 В, 1200 мАч.

• Тип батареи – литий-ионная.
• Цвет – чёрный.
• Размеры корпуса:124 х 96 х 68 мм.

Плюсы: малый размер, можно переносить с собой. Вывешивание на горизонтальной поверхности занимает 5-10 минут. Ярко светит. Корпус защищён от попадания влаги.

Минусы: пластмассовый корпус сильно греется на солнце.

Срок гарантии – 12 месяцев. Средняя стоимость – 1000 рублей.

Oasis Light ST9079

Уличный светильник, корпус состоит из пластмассового плафона, металлической арматуры. Небольшие размеры и высокая мощность делают электроприбор универсальным.

Характеристики:

• Тип ламп – LED.
• Количество ламп – 1.
• Напряжение – 3.7 В.
• Поток света – 100 лм.

• Общая мощность – 13 Вт.
• Максимальная мощность лампы – 13 Вт.
• Тип защиты – IP44. Возможно дополнительное скрытое подключение проводки.

Плюсы: малые размеры, высокая яркость.

Минусы: хрупкий корпус.

Срок гарантии – 12 месяцев. Средняя цена – 2700 рублей.

Novotech Solar 358019

Мощный стационарный светильник для крепления на вертикальной плоскости. Крупный плафон, яркий источник освещения хорошо осветят пространство на садовом участке.

Характеристики:

• Материал – пластик.
• Тип источника освещения – LED.
• Степень защиты – IP54.
• Номинальное напряжение – 3,7 В.
• Ширина – 161 мм.
• Высота – 90 мм.
• Длина – 214 мм.

• Число ламп – 1.
• Мощность лампы – 12 Вт.
• Общая мощность – 12,1 Вт.
• Температура света – 6000K.
• Площадь освещения – 3 метра куб.
• Цвет основания – чёрный.

Плюсы: ярко светит, удобное крепление, чёткое срабатывание датчика движения.

Минусы: корпус из пластмассы может лопнуть на морозе.

Срок гарантии – 1 год. Средняя стоимость – 6200 рублей.

SOLAR 33372

Оригинальный светильник в виде белой собаки, держащей старинный фонарь. Предназначен для установки на горизонтальной поверхности.

Характеристики:

• Тип ламп – LED.
• Количество плафонов – 1.
• Арматура – пластмасса.
• Материал плафона – пластик.
• Высота – 25 см.
• Длина – 15.5 см.

• Ширина – 23.5 см.
• Мощность – 0.06 Вт.
• Номинальное напряжение – 3,2 В.
• Тип цоколя – E27.
• Тип пылевлагозащиты – IP44.

Плюсы: оригинальное украшение для беседки или веранды.

Минусы: нет датчика движения.

Гарантия – 1 год. Средняя цена – 2400 рублей.

Solar Cube/Box LED 93774

Светильник для улицы с современным дизайном, предназначен для встраивания в горизонтальную или вертикальную поверхности – грунт, стены. Хорошо подойдёт для формирования кругового освещения дома.

Характеристики:

• Количество ламп – 1.
• Арматура – металл.
• Тип плафона – стекло.
• Высота – 4.5 см.
• Длина – 10 см.
• Ширина – 10 см.
• Ширина врезного отверстия – 100 см.
• Вес – 0.335 кг.

• Мощность – 0.24 Вт.
• Напряжение – 1,5 В.
• Класс электробезопасности – III.
• Тип цоколя – LED.
• Тип пылевлагозащиты – IP67.
• Температура цветовая – 2700 K
• Световой поток – 3.6 лм.

Плюсы: срок службы (расчётный) – до 15000 часов, качество сборки. Выдерживает нагрузку до 500 кг.

Минусы: узкая сфера применения.

Срок гарантии – 2 года. Средняя стоимость – 4300 рублей.

Отличительные черты садовых фонарей

Большой ассортимент товаров позволяет сделать выбор для освещения любого участка. Хозяину необходимо лишь выделить для себя наиболее приоритетные качества.

По материалу изготовления

Корпуса ламп изготавливаются из пластика, металла и дерева. Специальная обработка позволяет долго сохранять первоначальные свойства. Для металла это порошкообразная краска, для дерева – покрытие против гниения, рассыхания и грызунов. Ну а пластик в дополнительной обработке не нуждается.

Для изготовления плафонов применяется стекло разной структуры:

• Гладкое имеет максимальную пропускную способность.
• Рефлекторное не отражает прямые солнечные лучи. Уличные фонари на солнечных батареях с таким стеклом идеальны для пасмурной погоды.
• Закаленное – самое надежное. Причем, разница в цене составляет всего 5-10%.

По виду аккумуляторов

• Никель-кадмиевый.
• Никель-металлогидридный. Такие модели дороже. Но их использование в конечном счете становится экономически выгодным, потому что они имеют длительный срок службы.

По виду кремния для фотоэлектронных элементов модулей

• Поликристаллический используется для изготовления самых дешевых батареек. Уже на второй сезон они могут работать только 4-5 часов.
• Мультикристаллические несколько практичнее. При правильной эксплуатации служат несколько лет.
• Монокристаллические солнечные батарейки для уличных фонарей являются самыми надежными. Они покрываются защитной оксидной пленкой, не препятствующей рассеиванию света. Обладают повышенной стойкостью к химическим и климатическим воздействиям, но бюджетным этот вариант назвать нельзя.

Места использования

В зависимости от места размещения и выполняемых задач устройства уличного освещения подразделяются на такие категории:

• парковые фонари – обеспечивают светом большие территории, имеют высокую ножку с подставкой внизу.
• уличные фонари – предназначены для освещения улиц, подвешиваются или монтируются на столбы и опоры, конструктивные элементы зданий и т.д.
• для подсветки беседок, террас, веранд и других полуоткрытых построек, расположенных на улице.
• садовые фонарики для освещения дорожек – являются не только указателями тротуара, но и создают достаточную видимость, чтобы ориентироваться на них в темноте.
• декоративные – предназначены для украшения придомовых и садовых участков.

Конструктивные особенности осветительных приборов

Что же представляют собой такие светильники? Внешне они практически не отличаются от обычных. Тот же плафон, светодиод вместо лампочки накаливания и аккумуляторы.

Смотрим видео, что конструкция прибора:

Но на этом все сходство и заканчивается. Что же касается принципа действия, то для работы уличные фонари на солнечных батареях используют энергию светила. В течение дня она накапливается в аккумуляторной батарее, и преобразованная в электричество расходуется при наступлении темноты.

Поэтому главным условием использования таких светильников является их установка на хорошо освещенном месте, там, где на них будет попадать максимальное количество солнечных лучей.

Цены на комплекты

Комплектация светильников на фотоэлектрических панелях может быть самой различной, в зависимости от технических требований. По этой причине существует и достаточно широкий разброс цен на них. Примерная стоимость такова:

• простая облегченная конструкция малой мощности – от 25 000 руб. (приобретается для дачи, сада или освещения рекламных щитов на солнечных батареях);
• усиленный вариант с антивандальным ящиком большой мощности – 60 000 – 75 000 руб. за единицу (устанавливается в парках, на автостоянках и т.д.).

Таким образом, комплект из 15 фонарей для промышленной площадки на 500 м2 обойдется владельцам примерно в 1 млн. рублей. Такое же количество светильников для собственного сада – гораздо дешевле, около 325 тыс. рублей.

Срок службы солнечных батарей

Как правило, в документах на оборудование, указывается срок годности от 20 до 25 или даже 30 лет. Однако многие устройства продолжают функционировать и по прошествии указанного производителями периода. Например, первая в мире солнечная батарея работает уже свыше 60 лет, а за эти годы технология производства была существенно усовершенствована.

Прототип солнечной батареи был разработан еще в конце XIX века

При соблюдении несложных рекомендаций срок службы солнечных панелей можно увеличить:

• Предупреждать физические повреждения, такие как падение деревьев, срыв ветром и царапин на чувствительных элементах. От последних зависит эффективность работы устройства.
• Регулярно производить уход: обслуживание и очистку.
• При необходимости установить ветрозаградительные конструкции.

Солнечные панели для частного дома (готовые комплекты) в систему включают следующие составляющие: аккумуляторные батареи и силовая электроника. Срок службы первых устройств составляет от 2 до 15 лет, вторых – от 5 до 20 лет, в зависимости от характеристик, интенсивности эксплуатации и бережного ухода.

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

Мощность

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

Класс защиты

Данный параметр определяет устойчивость прибора освещения к воздействию внешних факторов. В паспортных данных он обозначается как аббревиатура IP с двумя цифрами, первая из которых обозначает степень защищенности от мелких пылинок и мусора, а вторая указывает герметичность светильника и устойчивость к проникновению влаги. Оптимальным вариантом считаются устройства уличного освещения с классом защиты от IP44 и выше. Конкретный параметр лучше подбирать в соответствии с климатическими особенностями местности, в которой будет устанавливаться фонарь на солнечных батареях.

Материал корпуса

Корпус может изготавливаться из металла, дерева, полимера и стекла. В зависимости от модели, существуют как изделия из одного материала, так и комбинированные. Выбирая конкретный аппарат освещения на солнечных батареях, лучше исходить из практичности модели – материал корпуса для уличных или садовых фонарей обязательно должен быть прочным и устойчивым к механическим воздействиям. Если это декоративные модели, расположение которых существенно ограничивает к ним доступ, можно устанавливать светильники со стеклянным плафоном.

Вид и способ монтажа

По виду и способу монтажа светильники уличного освещения подразделяются на такие категории:

• Грунтовые – используются для освещения дорожек, декоративной подсветки, ориентиров. Особенностью таких моделей является погружной штык, который заглубляется в грунт, позволяя зафиксировать устройство. Отличаются длиной ножки и высотой расположения плафона.
• Настенный светильник — применяется как для декоративной подсветки, так и для освещения придомовой зоны. Сложность установки заключается в грамотном выборе положения по отношению к сторонам света, чтобы солнечная батарея максимально продолжительно находилась на свету.
• Подвесные – могут располагаться на любых конструктивных элементах хоть с жесткой фиксацией (балки, кронштейны и т.д.), хоть с гибкой (тросы, растяжки и прочие). П
• Встраиваемые — образуют единую конструкцию с какими-либо элементами постройки или дизайна (ступеньки, столбы, садовые дорожки и т.д.)

Использование на дорогах

В основном, это высокие столбы с закрепленными на них светодиодными фонарями и фотомодулями. Устанавливают опоры методом заглубления в грунт, закреплением на твердом покрытии.

В систему освещения входят:

• светильник, работающий на светодиодах;
• несколько солнечных батарей;

• контроллер регулирования зарядки аккумулятора и включения-выключения системы;

• аккумулятор для подачи электричества на светодиоды и последующее его накопление от солнечной батареи;
• защитный шкаф для аккумулятора и контроллера;
• регулируемые крепления для фотомодулей.

Установленные датчики освещенности дают команду контроллеру для включения света в темное время суток и выключения его днем. Автоматическая работа системы позволяет рационально использовать энергию аккумулятора.

При избытке вырабатываемой электроэнергии ее направляют для электроснабжения светофора или установленного рядом киоска.

Виды

Наиболее распространенным критерием классификации устройств, с помощью которых создают уличное освещение на солнечных батареях, является способ установки. В зависимости от этого признака источники света бывают:

1. Напольными.
2. Настенными.
3. Подвесными.

Первые отличаются тем, что устанавливаются на столбы, специальные подставки или на землю. Вид опоры зависит от потребности. Если нужно осветить большой участок, то нужно использовать высокий столб.

Когда нужно подсветить края дорожек с тротуарной плиткой, край сада, берег прилегающего водоема и небольшие объекты, используют невысокие столбы и специальные подставки. Высота опор в этом случае редко превышает 1,5 м.

Модели, которые монтируются на почву, имеют два подвида. Первый представляет собой классическую вышеописанную конструкцию с влагонепроницаемым корпусом и специальным креплением, которое не позволяет устройству опрокинуться.

Второй подвид очень похож на тротуарную плитку. Этот светильник представляет собой куб, параллелепипед или иную фигуру, которая повторяет форму тротуарной плитки, и которая имеет встроенные солнечные батареи и светодиодную ленту.

Для выпуска светодиодной тротуарной плитки для дорожек сада или других мест используют ударопрочное стекло или композитные материалы (смолы). Любой из этих материалов имеет почти такую прочность, как бетон марки М700. В большинстве случаев производители делают корпус матовым или полностью прозрачным.

Число светодиодов равно 1-4. Кроме высокой прочности тротуарная плитка со светодиодами и солнечными батареями выдерживает большой температурный диапазон: -25…+75 °С.

Настенные светильники с датчиками движения предназначены для установки на стенах домов. С помощью них акцентируют фасад или отдельные участки территории дачи.

Подвесные предназначены для подвешивания на веранде, беседке или на деревьях. Их устанавливают так, чтобы в течение дня они были под солнцем.

Конструкция

Перед тем как приступить к основной информации, хотелось бы вам рассказать, какую конструкцию имеет автономное освещение на солнечных батареях, разберем по примеру самого обыкновенно светильника, который можно встретить на каждом углу.

1. Лампа или осветительный блок.
2. Солнечная батарея, всегда устанавливается сверху.
3. Контроллер, именно он включает лампу в темное время суток.
4. Аккумулятор, здесь скапливается вся электроэнергия за день.
5. Крепление, с помощью которого лампа на солнечных батареях крепится.

Как видите, конструкция простая, похожая история и с его работой. Днем заряжается, вечером светиться. В зависимости от размера аккумулятора и солнечной батареи, можно судить о длительности работы.