太阳能是“取之不尽,用之不竭”的,无污染的可再生能源,每天送到地球表面的辐射能大约相当于2.5亿万桶石油。在很长一段时间内,太阳能都白白地从人们身边“溜走”了。随着科学技术的飞速发展,太阳能逐渐被开发利用,并已成为最有发展前景的环保能源之一。
3.2.2 蓄电池的种类和应用
(1)铅酸蓄电池:传统蓄电池,能量密度较低,对环境污染较为严重,将逐渐被淘汰。
(2)Ni-Cd(镍-镉)蓄电池:性能较铅酸蓄电池优越,但能量密度不足,镉的污染严重,多数国家严格控制此类蓄电池的生产和使用。
(3)Ni-H(镍-氢)蓄电池:具有能量密度高、重量轻、寿命长、无环境污染等优点,各国正在积极开发。发达国家在20世纪90年代已经进入产业化阶段。
(4)锂电池:新型高能化学电源,具有高容量、高功率、小型化、无污染的特点。锂电池主要用于笔记本电脑和手机。
目前,我国室外照明大量使用全封闭、免维护的铅酸蓄电池。小型照明工程、笔记本电脑和手机等大量使用锂电池、镍氢电池。锂电池的应用领域正在逐步扩大。
研制、推广无污染蓄电池是发展太阳能照明迫切需要解决的一个重大课题。
3.2.3 蓄电池容量选择
我国地域广阔,气候差异很大,蓄电池白天储存的电能应能满足夜晚照明的需求,同时应该满足当地连续阴雨天气时夜晚照明的需求。但是,所选蓄电池容量也不必过大,否则,蓄电池经常处于亏电状态,将影响蓄电池的寿命,造成不必要的浪费。
对蓄电池容量大小的选择,我国西部地区建议高出照明灯日耗电量的4倍以上;北方地区建议高出照明灯日耗电量5倍以上;南方地区建议高出照明灯日耗电量6倍以上。
3.3 控制器
控制器的作用是控制太阳能灯系统的工作状态,如照明灯的光控或设置开关、调光、雷电保护、电路短路保护,对蓄电池进行过充电保护、反充电保护、过放电保护、温度补偿等。
控制器是太阳能灯的“大脑”。有了合格的控制器,太阳能灯才能顺利工作,同时延长蓄电池等器件的寿命。
3.4 逆变器
逆变器是把蓄电池输出的直流电变成交流电的装置,照明负载为直流时不必设置,照明负载为交流负载时必须使用。根据我国现状,一般蓄电池为24V(或12V、36V),室外照明灯泡(灯管)为220V、50Hz交流,因此,逆变器多为DC24V(或12V、36V)/AC220V的电压形式。逆变器也应具有电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。
3.5 照明负载
由于太阳能照明存在光电转换率较低,成本价格较高等因素,使得目前其应用范围仅限于交通信号灯、景观照明、装饰照明等范围,以草坪灯、庭园灯、小功率路(非主干道)灯等为主。太阳能照明光源以LED发光二极管、三基色高效节能灯为主,也可能使用低压钠灯、无极灯,个别情况采用小功率HID灯。
LED与节能灯相比,前者寿命较长、光效较低;后者寿命较短、光效较高。在不同情况下,要经过经济技术比较,从中选择合适的光源。
太阳能交通信号灯光源采用LED发光二极管,寿命长,发光性能符合信号灯的要求。
有调节明暗、频繁开关功能的1W以下的小功率太阳能草坪灯,一般应该使用LED作为光源。对于功率较大的太阳能草坪灯,目前使用三基色高效节能灯比较合理。
庭院灯和路灯以装饰为主时,建议选择LED发光二极管;以照明为主时,建议选择三基色高效节能灯或低压钠灯。
随着LED发光二极管光效的提高,太阳能照明的配套光源将越来越多地使用LED发光二极管。
4、太阳能照明的发展趋势
(1)提升电池板的光电转换率;
(2)加大系统容量,满足大功率室外照明灯的要求;
(3)降低成本。目前,一套太阳能照明灯(全套)是普通照明灯(全套)的几倍,影响了太阳能照明的推广使用;
(4)延长蓄电池等器件的寿命,从而延长太阳能照明系统的寿命;
(5)减小电池板、蓄电池等的体积,美化杆型;
(6)逐步淘汰严重污染的铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池等,加快开发研制无污染蓄电池,实现真正意义的环保;
(7)太阳能照明在经过技术进步和降低价格后,将成为新世纪的主导光源之一。
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