Kāpēc dažu saules lampu posteņu modeļi pārstāj darboties pēc vienas ziemas sezonas?

Kā zemas temperatūras samazina baterijas kapacitāti līdz pat 50%

Kad ārā kļūst ļoti auksts, saules baterijas darbojas sliktāk, jo ķīmiskās reakcijas baterijās palēnina savu gaitu. Litija jonu baterijas īpaši cieš, kad temperatūra nokrītas zem nulles grādiem pēc Celsija. Aptuveni pie mīnus 20 grādiem šādas baterijas var zaudēt pat 40 līdz 50 procentus no parastās jaudas. Iemesls tam ir elektrolīts, kas sabiezē, padarot to grūtāku ionu pārvietošanos starp elektrodiem. Rezultātā baterijai jāstrādā daudz intensīvāk nekā parasti, kas to nodilina ātrāk un saīsina tās kalpošanas laiku. Paņemiet tipisku saules lampu, kas istabas temperatūrā nodrošina 12 stundu gaismu. Tomēr aukstos apstākļos lielākā daļa cilvēku atklāj, ka viņu lampas spēj darboties tikai aptuveni 6 vai 7 stundas, pirms tām nepieciešama jauna uzlāde.

Litija jonu un LiFePO4 baterijas zem nulles klimatā: Veiktspējas salīdzinājums

Kaut arī abu tipu baterijām efektivitāte samazinās aukstā klimatā, LiFePO4 (litija dzelzs fosfāta) baterijas darbojas labāk nekā standarta litija jonu modeļi:

LiFePO4 baterijas arī labāk panes dziļākas izlādes un ir izturīgākas pret koroziju, kā rezultātā tās ir par 72% mazāk iespējams iziet no ierindas pēc sezonālām temperatūras svārstībām salīdzinājumā ar litija jonu alternatīvām.

Mirušas vai saēstas baterijas kā viena no galvenajām sistēmas darbības traucējumu cēlonēm

Aptuveni divas trešdaļas ziemas bateriju problēmām saules lampās rodas tādēļ, ka mitrums iekļūst iekšā, kā arī notiek nepārtrauktas sasalšanas un atkušanas cikli, ko mēs visi tik ļoti ienīstam. Kas īsti notiek nepareizi? Nu, laika gaitā tvaiks parasti izēd kontaktus. Dažreiz baterijas uzpūšas, kad bojātās korpusā veidojas ledus. Turklāt pastāv arī tāda parādība, ka baterijas zaudē spēju uzkrāt lādiņu, ja tās ziemas periodā tiek nepietiekami uzlādētas. Labā ziņa ir tā, ka, novietojot šīs baterijas labāk noslēgtos korpusos un uzklājot pretkorozijas aizsargpārklājumu, to kalpošanas laiku var ievērojami pagarināt. Lauka testi rāda, ka šādi apstrādātas baterijas ziemas grūtajos apstākļos saglabā funkcionālumu par pusotru līdz diviem gadiem ilgāk.

Samazināta saules gaismas eksponēšana un saules paneļu efektivitāte ziemā

Īsākas diennakts stundas un vāja saules gaisma, kas ierobežo uzlādes ciklus

Kad pienāk ziemas laiks, mēs visi zinām, kas notiek ar mūsu dienām – tās kļūst aizvien īsākas. Patiesībā saules gaisma samazinās ievērojami, varbūt pat par trešdaļu līdz pusei mazāk nekā vasaras mēnešos. Solarajiem ielu laternām, kas atrodas ziemeļos, dienā varētu būt pieejamas tikai apmēram četras vai piecas labas saules stundas. Tas nozīmē, ka baterijas šajās laternās izlādējas ātrāk, nekā paredzēts saskaņā ar to konstrukcijas specifikācijām. Laika gaitā tas rada problēmas ar pareizu uzlādi, kas rezultātā iznīcina baterijas daudz agrāk, nekā gaidīts. Drīz vien cilvēki sāk redzēt, ka viņu laternas iziet no ierindas tad, kad tās vēl nemaz nebūtu vajadzējis darīt.

Sniegs, netīrumu uzkrāšanās un saules paneļu efektivitātes samazināšanās

Kad uz saules paneļiem sabirst sniegs, tas var samazināt to efektivitāti par pusi vai pilnībā izslēgt darbību, līdz kāds to notīra. Ziemas vētras atstāj aiz sevis netīrumus un ledus nogulsnes, kas bloķē aptuveni piektdaļu līdz ceturtdaļai saules stariem, kas sasniedz paneļus. Sasalušais materiāls pielīp pie paneļiem daudz stiprāk nekā parasts puteklis, tāpēc to tīrīšanai nepieciešama speciāla aprīkojuma, lai novērstu mazos plaisu veidošanos dārgajos saules elementos. Saules enerģijas iekārtas, kas piestiprinātas ar slīpumu apmēram 45 līdz 60 grādus, labāk atbrīvojas no sniega salīdzinājumā ar paneļiem, kas uzstādīti horizontāli uz jumtiem, īpaši tad, ja tie nav ietverti metāla balstos. Šis slīpums ir būtisks, lai uzturētu enerģijas ražošanu aukstajos mēnešos.

Nepareiza paneļu orientācija (ne uz dienvidiem vērsti) un sezonas ēnošanas problēmas

Saules paneļi, kas uzstādīti uz austrumu vai rietumu sienām, ziemas mēnešos parasti ražo aptuveni 18 līdz pat 27 procentiem mazāk enerģijas salīdzinājumā ar tiem, kas vērsti uz dienvidiem un labāk uztver zemas leņķa ziemas sauli. Ar sezonas maiņu šī problēma kļūst vēl lielāka. Tie visgaišie koki, kas izskatās tik jauki mūsu pagalmos, ziemā meta daudz garākas ēnas, jo saule atrodas aptuveni 40 grādos zemāk debesīs salīdzinājumā ar vasaru. Un tas ir ļoti svarīgi. Saskaņā ar pērn veiktu pētījumu, aptuveni divas trešdaļas visu saules sistēmu, kas ziemā nedarbojās pareizi, bija bloķējušas to paneļus vismaz trīs pilnas stundas katru dienu. Šāda veida traucējumi būtiski samazina to, ko mājnieki var sagaidīt no savas ieguldījuma.

Ūdens iekļūšana, noslēguma bojājumi un nepietiekama noturība pret laikapstākļiem

Mitruma iekļūšana dēļ nepietiekamu IP klases reitingu un noslēguma defektiem

Saules ielas apgaismes sistēmām ir nepieciešama laba hermētiskuma nodrošināšana, lai izturētu visus tos sezonas mainīgumus, kurus novērojam visu gadu. Jebkura iekārta ar aizsardzības pakāpi zemāku par IP65 faktiski nav piemērota ārējai lietošanai, jo tā radīs problēmas – mitrums var iekļūt caur spraugām, kabeļu savienojumiem vai novecojušiem blīvējumiem. Saskaņā ar rūpniecības pārbaudi pagājušajā gadā aptuveni seši no desmit bojātajām saules lampām bija saskārušās ar koroziju savienojumos vai bateriju palielināšanos dēļ iekšējā mitruma dēļ. Temperatūras atšķirības reizēm pat nav tik lielas – tikai 15 grādu svārstības dienas un nakts laikā var radīt pietiekami daudz kondensāta caur mikroskopiskām noplūdēm, kas paātrina metāla noārdīšanos. Ko tas rada? Apgaismes sāk darboties neparedicami vai vienkārši pārstāj darboties pēc aptuveni 8 līdz 12 mēnešiem, kad tiek pakļautas ziemas apstākļiem.

Fizisks bojājums no sniega slodzes, ledus izplešanās un ekstrēmiem laika apstākļiem

Ziemas vētras īpaši noslogā saules lampu konstrukcijas. Kad sniegs uzkrājas vairāk nekā 30 mārciņas uz kvadrātcollu, tas sāk liekt alumīnija stiprinājuma kronšteinus. Un nerunāsim pat par ledu, kas izplešas iekšpus korpusa plaisām – tas rada aptuveni 2000 psi spiedienu, kas faktiski var saplēst caurspīdīgās plastmasas lēcas. Pastāvīgais sasalšanas un atkušņa cikls nodilina arī silikona blīves, ļaujot ceļa sāli un kūstošam ūdenim iekļūt vietās, kur tām nevajadzētu būt. Saules lampas, kurām nav pienācīgas aizsardzības pret ledu vai pietiekami stipras vēja balstiekārtas, apvidos, kuros temperatūra ilgstoši paliek zem nulles, sabojājas aptuveni trīs reizes ātrāk. Un, kad notiek pēkšņs salnaudzums, metāla daļas saraujas tik ļoti, ka lodējumi uz elektronikas platēm vienkārši nolūst. Vairumam cilvēku šis problēmas nav redzamas, līdz tie veic regulāros pavasara pārbaudes, kad šķiet, ka viss pēkšņi vairs nedarbojas.

Komponentu kvalitāte, sistēmas izmēri un projektēšanas kļūdas

Zemas kvalitātes komponentu izmantošana, kas sabrūk ziemā

Daudzas saules lampu problēmas faktiski ir saistītas ar ražotājiem, kuri materiālos ietaupa, izvēloties lētākus risinājumus. Plastmasas korpusi bieži plaisā, kad temperatūra nokrītas zem sasalšanas punkta — aptuveni 14 grādi pēc Fārenheita. Arī lētie blīvslēgi nespēj ilgstoši izturēt slodzi, ļaujot ūdenim iekļūt iekšā, kur tas var sabojāt elektroniku. Pētījums par atjaunojamās enerģijas aprīkojumu 2022. gadā atklāja arī interesantu faktu: saules gaismas ar parastām tirgū pieejamām litija baterijām ziemas mēnešos bija gandrīz trīs reizes vairāk bojājumu nekā modeļiem ar speciāliem komponentiem, kas paredzēti ekstrēmām temperatūrām. Patiesībā tas ir saprotams — neviens negrib, ka dārza apgaismojums iziet no ierindas tieši tad, kad tas visvairāk nepieciešams pēc garas dienas ārā.

Pārāk mazi saules paneļi un nesaderīgas sistēmas konfigurācijas

Stingrājos mēnešos katru dienu nepieciešams aptuveni 30 līdz 50 procenti papildu enerģijas, lai kompensētu īsākas dienas gaismu stundas un tāpēc, ka akumulatori nav tik labi uzpildīti, kad ārā ir aukstums. Daudzi saules enerģijas lampas ziemas laikā beidzot neveiksmīgi, jo tās ir izgatavotas ar paneļiem, kas ir pārāk mazi, lai veiktu to, ko tām vajag. Paskatīsimies uz vairumu modeļiem tirgū - kaut kas ar mazāk nekā 15 vatām paneļa jaudu, kas mēģina darbināt 12 vatas LED globu? Šāda kombinācija reti nodrošina pareizu darbu līdz decembrim vai janvārim. Un neaizmirsīsim arī par to, ka ir uzlādēšanas kontrolori. Kad šie ierīces nespēj pareizi pielāgot spriegumu temperatūrā zem nulles, tas tikai pasliktina baterijas ilgumu.

Kritiski dizaina trūkumi: baterijas un paneļu izmēri aukstā laika apstākļos

Efektīvai ziemas nomākšanai ir nepieciešami:

• Baterijas izmēri : vismaz 120% no vasaras jaudas, lai kompensētu 20~35% jaudas kritumu -20°C temperatūrā
• Paneļa orientācija : patiesa uz dienvidiem vērsta leņķis 4560° leņķos, lai maksimāli uzņemtu zilajos leņķos redzamo saules gaismu
• Rezerves sistēma : Sekundāro slodzes regulētāji ledus uzkrāšanās izraisītu slodzes traucējumu novēršanai

Sistēmas, kas ignorē šos konstrukcijas principus, bieži vien pēc 80-100 ziemas cikliem pilnībā apstājas, jo ir neatgriezeniski enerģētikas deficīts un ķīmiskā degradācija.

Pārbaudes metodes, lai pagarinātu saules enerģijas lampām paredzētās gaismas ilgtspēju

Regulāra tīrīšana, pārbaude un aktīva apkope

Regulāra apkope patiešām palīdz cīnīties pret to, ka, kad sākas ziema, samazinās veiktspēja. Saules paneļu tīrīšana reizi mēnesī ar kvalitatīvu mikrofiberu drēbēm var novērst, ka četrdesmitdaļa vai pat trešdaļa to efektivitātes izzūd netīrīšanās dēļ. Ja paneļi ir pareizi izvietoti sezonā, tas ir ļoti svarīgi, jo dienas gaisma tiek samazināta. Akumulieri, ko pārbauda reizi trīs mēnešos, ir diezgan svarīgi, lai pārbaudītu, vai telpā nav korozijas vai mitruma pazīmju. Termināļiem divas reizes gadā ir jābūt rūpīgi tīrīgiem, lai viss būtu pareizi elektriskā vadībā. Nepaliek, ja uz lentiņu uzklājiem parādās triecieni, jo tos nekavējoties jāmaina. Un neaizmirsīsim atjaunināt programmatūru, pirms sāksies auksts laiks.

Kā aizmirstība paspēj paspēlēt baterijas bojājumu un sistēmas neveiksmi

Kad regulāro apkopi ignorē, saules lampas sastāvdaļas sāk strādāt daudz intensīvāk, nekā vajadzētu. Netīri paneļi samazina uzlādes daudzumu, ko tās var iegūt, kas izraisa dziļas izlādes un ātrāk nodilstošas litija jonu baterijas — iespējams, divas reizes ātrāk vai pat vēl sliktāk. Sākušās korodēt savienojumi kļūst par maziem problēmas fokusiem, kur elektrībai ir grūti iziet cauri, samazinot faktisko darbības laiku no 40% līdz gandrīz pusei. Mazi, neievēroti plaisas blīvējumos ļauj ūdenim iekļūt iekšā, un tieši tas parasti izraisa kontroles plates iziešanu no ierindas, kad temperatūra pazeminās zem nulles grādiem. Visas šīs problēmas uzkrājas laika gaitā, un pirms cilvēki to aptver, visa sistēma sabrūk tieši tad, kad atkal tuvojas ziemas sezona.

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāpēc saules lampas zemā temperatūrā darbojas slikti?

Zemā temperatūrā baterijās notiekošās ķīmiskās reakcijas palēninās, un litija jonu baterijas ievērojami zaudē kapacitāti, jo elektrolīts sabiezē, tādējādi samazinot efektivitāti un kalpošanas laiku.

Kā LiFePO4 akumulatori salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem veic darbu aukstos klimatiskajos apstākļos?

LiFePO4 akumulatori aukstos klimatiskajos apstākļos saglabā lielāku kapacitāti, iztur dziļākas izlādes, pretojas korozijai un parāda augstāku termisko stabilitāti salīdzinājumā ar standarta litija jonu akumulatoriem.

Kas rada sistēmas atteices saules lampās ziemas periodā?

Mitruma iekļūšana, sasalšanas-un-kūšanas cikli un korozija bieži noved pie sistēmas atteicēm, tāpat kā nepietiekama hermētizācija un neadekvāti IP reitingi.

Kā samazināts saules gaisma ietekmē saules paneļu efektivitāti ziemā?

Īsākas dienas un vāja saules gaisma samazina uzlādes ciklus, turklāt paneļi dažkārt zaudē efektivitāti sniega un netīrumu uzkrāšanās dēļ.

Kādas apkopes prakses var pagarināt saules lampu kalpošanas laiku?

Regulāra tīrīšana, pārbaude, novietojuma regulēšana un proaktīva apkope, kā arī programmatūras atjaunināšana pirms aukstā laika iestāšanās, ir būtiskas, lai pagarinātu saules lampu kalpošanas laiku.