Kodėl kai kurie saulės lempos stulpo modeliai sugenda po vieno žiemos sezono?

Kaip žemos temperatūros sumažina baterijos talpą iki 50%

Kai lauke pasidaro tikrai šalta, saulės lempos veikia prasčiau, nes baterijose vykstantys cheminiai procesai žymiai sulėtėja. Ličio jonų baterijos ypač blogai veikia, kai temperatūra nukrenta žemiau nulio laipsnių Celsijaus. Apie minus 20 laipsnių šios baterijos gali prarasti net 40–50 procentų savo įprastos talpos. Kodėl taip atsitinka? Elektrolitas viduje tampa tirštesnis, dėl ko jonams sunkiau judėti tarp elektrodų. Dėl to baterija turi dirbti daug sunkiau nei įprastai, greičiau susidėvi ir trumpėja jos tarnavimo laikas. Paimkime tipišką saulės lempą, skirtą 12 valandų apšvietimui kambario temperatūroje. Tačiau šaltomis sąlygomis daugelis žmonių pastebi, kad jų lempos veikia tik apie 6–7 valandas, kol reikia pakartotinai įkrauti.

Ličio jonų ir LiFePO4 baterijų palyginimas temperatūroms žemesnėms už nulį: našumo analizė

Abiejų tipų baterijos veikia mažiau efektyviai šaltame klimatе, tačiau LiFePO4 (lithio geležies fosfatas) veikia geriau nei standartinės litio jonų baterijos:

LiFePO4 baterijos taip pat geriau išlaiko gilesnį išsikrovimą ir atsparesnės korozijai, dėl ko jos 72 % mažiau linkusios sugesti po sezoninių temperatūrų svyravimų lyginant su litro jonų alternatyvomis.

Nebeveikiančios arba surūdijusios baterijos kaip pagrindinė sistemos gedimo priežastis

Apie dvi trečiosios žiemos baterijų problemų saulės lempose atsiranda dėl drėgmės, patekusios į vidų, ir tų nuolatinių šalčio-atšilimo ciklų, kurių taip nekenčiame. Kas iš tiesų nutinka? Na, laikui bėgant vandens garai linkę koroduoti kontaktus. Kartais baterijos išsipučia, kai pažeistuose korpusuose susidaro ledukas. Taip pat yra toks dalykas, kad baterijos praranda gebėjimą laikyti įkrovą, jei šaltuoju metų laiku jos pakartotinai būna nepakankamai įkraunamos. Gera naujiena yra ta, kad įdėjus šias baterijas į geriau hermetiškai užsandarintus korpusus ir naudojant tam tikrą apsauginę danga nuo rūdžių, galima žymiai pailginti jų tarnavimo laiką. Lauko tyrimai parodė, kad taip apdorotos baterijos sunkiomis žiemos sąlygomis išlieka veikiančios apie 1,5–2 metus ilgiau.

Sumažėjusi saulės šviesos veikimo trukmė ir saulės baterijų efektyvumas žiemos metu

Trumpesnės dienos valandos ir prasta saulės šviesos veikimo trukmė, ribojančios įkrovos ciklus

Kai ateina žiema, visi žinome, kas nutinka mūsų dienoms – jos tampa vis trumpesnės. Saulės šviesa iš tikrųjų žymiai sumažėja, galbūt net trečdaliu ar puse mažiau nei per vasaros mėnesius. Saulės energija veikiamiems gatvės žibintams, stovintiems šiauriau esančiose vietose, kiekvieną dieną pavyksta sugauti tik apie keturias ar penkias saulėtos dienos valandas. Tai reiškia, kad šių žibintų viduje esančios baterijos išsikrauna greičiau, nei numatyta jų konstrukciniuose reikalavimuose. Laikui bėgant, tai sukelia problemų tinkamu įkrovimu, dėl ko baterijos nusidėvi žymiai anksčiau, nei tikimasi. Netrukus žmonės pradeda matyti, kad jų žibintai nebeveikia tada, kai jie dar turėtų veikti.

Sniego, purvo kaupimasis ir sumažėjęs saulės baterijų našumas

Kai ant saulės baterijų nusėda sniegas, jų efektyvumas gali sumažėti iki pusės arba visiškai išsijungti, kol kas nors jį nuvalys. Žiemos audros taip pat palieka purvą ir ledinį likutį, kuris blokuoja maždaug penktadalį iki ketvirtadalio saulės spindulių, pasiekiančių plokštes. Užšalęs paviršius prilimpa prie plokščių žymiai stipriau nei įprastas dulkių sluoksnis, todėl jų valymui reikia specialios įrangos, kad nebūtų sukelti mikroskopiniai įtrūkimai tų brangių saulės elementų. Saulei energiją gaunančios sistemos, sumontuotos 45–60 laipsnių kampu, geriau nustumia sniegą nei plokštės, sumontuotos tiesiai ant stogų, ypač jei jos nėra apjuostos metaliniais rėmais. Šis posvyris daro didelį skirtumą palaikant energijos gamybą šaltuoju metų laiku.

Netinkama plokščių orientacija (nesukamos į pietus) ir sezoniniai apšvičiaus problemos

Saulės baterijos, sumontuotos rytų arba vakarų sienose, žiemos mėnesiais paprastai gamina apie 18–27 procentais mažiau energijos nei pietų pusėje esančios, kurios geriau sugauna žemai esančią žiemos saulę. Problema dar labiau pablogėja sezoninių pokyčių metu. Tie visžaliai medžiai, kurie atrodo tokie gražiai mūsų kiemuose, žiemą meta žymiai ilgesnes šešėles, nes saulė danguje yra apie 40 laipsnių žemiau nei vasarą. O tai turi didelės reikšmės. Pagal praėjusiais metais atliktus tyrimus, beveik dvi trečiosios visų saulės energetikos sistemų, kurios žiemą veikė netinkamai, turėjo baterijas bent tris valandas kasdien uždengtas kokia nors kliūtimi. Tokios kliūtys labai sumažina tai, ko namų savininkai gali tikėtis iš savo investicijos.

Vandens patekimas, sandarinimo sutrikimai ir nepakankamas orams atsparumas

Drėgmės patekimas dėl nepakankamų IP apsaugos klasių ir sandarinimo defektų

Saulės gatvės žibintams reikia gerų sandarumo charakteristikų, kad išgyventų visus tuos sezoninius pokyčius, kuriuos pastebime per metus. Bet koks įrenginys, įvertintas žemiau nei IP65, iš tikrųjų nėra tinkamas lauko naudojimui, nes drėgmei patekti pro tarpus, kabelius, kurie eina į ir iš įrenginio, ar senėjančias sandarines tarpines, tai tiesiog kviečia bėdą. Pagal pramonės apžiūrą praėjusiais metais, apie šeši iš dešimties sugedusių saulės žibintų turėjo problemų dėl rūdžiavimo kontaktuose ar baterijų išsipūtimo dėl viduje susikaupusios drėgmės. Kartais temperatūros skirtumai netgi nėra tokie dideli – tik 15 laipsnių svyravimas nuo dienos iki nakties gali sukelti pakankamai kondensato per mažiausias skyles, kad pagreitintų metalo nusidėvėjimą. Ir kas tada atsitinka? Žibintai pradeda veikti nestabiliai arba tiesiog visiškai nustoja veikti po 8–12 mėnesių, kai yra veikiami žiemos sąlygų.

Fizinis pažeidimas dėl sniego apkrovos, ledo plėtimosi ir ekstremalių orų sąlygų

Žiemos audros labai stiprina papildomą apkrovą saulės lempų konstrukcijoms. Kai sniego kiekis viršija 30 svarų kvadratiniam colui, pradeda lenktis tie aliuminio tvirtinimo lankstai. O net nepradėkime kalbėti apie ledo plitimą korpuso įtrūkimuose – tai sukuria apie 2 000 psi slėgį, kuris iš tiesų gali sutrupinti tuos skaidrius plastikinius objektyvus. Nuolatinis šalčio ir atšilimo ciklas taip pat susildo silikono tarpines, leisdamas kelių druskai ir tirpstančiam vandeniui prasiskverbti į vietas, kur jų neturėtų būti. Saulei skirtos lempos be tinkamos apsaugos nuo ledo arba stipraus vėjo atramų linkę sugesti apie tris kartus greičiau vietovėse, kur temperatūra ilgesnį laiką laikosi žemiau užšalimo taško. Be to, staigiai atšalus orui metaliniai komponentai susitraukia tiek, kad litavimo sąnariai ant grandinių plokščių tiesiog pertrūkinėja. Daugelis žmonių nepastebi šios problemos tol, kol pavasarį atlieka reguliarius patikrinimus ir pastebi, kad viskas nebeveikia.

Komponentų kokybė, sistemos matmenys ir projektavimo klaidos

Žemos kokybės komponentų naudojimas, kurie sugenda žiemos sąlygomis

Dauguma problemų su saulės lempomis iš esmės susijusios su gamintojais, kurie taupo pinigus mažindami medžiagų kokybę. Plastikiniai korpusai dažnai įtrūksta, kai temperatūra nukrenta žemiau užšalimo taško, apie 14 laipsnių pagal Farenheitą. Be to, netinkamos kokybės sandarikliai taip pat nelaiko, leisdami vandeniui prasiskverbti į vidų, kur jis gali sugadinti elektroniką. 2022 m. atliktas pranešimas apie atsinaujinančios energijos įrangą parodė ir dar vieną įdomų dalyką. Saulės lempos, kuriose naudojamos standartinės litio baterijos, žiemos mėnesiais sugedo beveik tris kartus dažniau nei modeliai su specialiais komponentais, sukurtais ekstremalioms temperatūroms atlaikyti. Iš tiesų tai visiškai suprantama, nes niekas nenori, kad sodo apšvietimas sugestų būtent tada, kai jo labiausiai reikia po ilgos dienos lauke.

Per maži saulės skydai ir nesuderintos sistemos konfigūracijos

Šalti mėnesiai reikalauja apie 30–50 procentų daugiau energijos kiekvieną dieną, tiesiog kompensuojant trumpesnes šviesio valandas ir tai, kad baterijos šaltuoju metų laiku prastai laiko įkrovą. Daugelis saulės šviestuvų žiemą veikia nepakankamai, nes jie aprūpinti per mažais saulės baterijų skydais, kurie netinka jų keliamiems reikalavimams. Pažvelkite į daugumą šiandien rinkoje esančių modelių – bet kuris modelis su mažiau nei 15 vatų skydo galia, bandantis maitinti 12 vatų LED lempą? Tokia kombinacija retai tinkamai veikia gruodį ar sausį. O nekalbant jau apie tuos įkrovimo reguliatorius. Kai šie prietaisai negali tinkamai sureguliuoti įtampos išvesties esant neigiamoms temperatūroms, ilgainiui tai dar labiau pablogina baterijos būklę.

Kritiniai konstrukcijos trūkumai: baterijos ir skydo matmenys veikimui šaltuoju metų laiku

Veiksminga žiemininkavimas reikalauja:

• Baterijos talpos parinkimas : Bent 120 % vasaros talpos, kad kompensuotų ličio-jono 20–35 % talpos sumažėjimą esant -20 °C
• Skydo orientacija : Tiesioginė pietų kryptimi nukreipta pakrypimo kampas 45–60° kampu, kad būtų maksimaliai pasisavintas žemai esantis žiemos saulės šviesos spinduliavimas
• Perteklius : Antriniai įkrovos valdikliai, kurie apsaugo nuo grandinių gedimų, atsirandančių dėl ledo kaupimosi

Sistemos, kurios nepaiso šių projektavimo principų, dažnai visiškai išjungiamos po 80–100 žiemos ciklų dėl negrįžtamų energijos trūkumų ir cheminės medžiagų degradacijos.

Priežiūros praktikos, pratęsiančios saulės lempos stulpo ilgaamžiškumą

Reguliaraus valymo, apžiūros ir proaktyvios priežiūros svarba

Reguliari priežiūra tikrai padeda kovoti su našumo sumažėjimu, kuris atsiranda, kai ateina žiema. Saulės baterijų valymas kartą per mėnesį aukštos kokybės mikropluošto audiniu gali užkirsti kelią apie ketvirtadaliui, o gal net trečdaliui jų efektyvumo praradimo dėl purvo kaupimosi. Tinkamai sureguliavus plokštes kiekvieną sezoną, labai svarbu, kai dienos šviesos valandos žymiai sutrumpėja. Baterijoms kas keturis mėnesius būtina patikrinti, ar nėra korozijos ar drėgmės požymių šiose dėžėse. Terminalus reikia kruopščiai išvalyti du kartus per metus, kad viskas tinkamai laiduotų elektros srovę. Nereikia delsti, jei bet kurie lęšių dangteliai pradeda rodyti įtrūkimus, nes juos reikėtų nedelsiant pakeisti. Ir nepamirškime atnaujinti programinės įrangos protingosioms įkrovimo sistemoms prieš atsirandant šaltam orui.

Kaip apleistumas pagreitina baterijų senėjimą ir sistemos gedimą

Kai praleidžiama reguliarioji priežiūra, saulės lempos dalys pradeda dirbti kur kas intensyviau, nei turėtų. Purvini skydai sumažina įkrovimo kiekį, dėl ko atsiranda gilios iškrovos, kurios susidėvėjusias litio-jonų baterijas gali sugadinti dvigubai greičiau ar net dar blogiau. Pradėję rūdėti jungtys tampa mažais problemų taškais, kuriuose elektros srovė sunkiai praeina, sumažindama faktinį veikimo laiką nuo 40 % iki beveik pusės. Maži, niekam nepastebėti sandariklių įtrūkimai leidžia vandeniui prasiskverbti į vidų, o tai dažniausiai ir sukelia valdymo plokščių gedimą, kai temperatūra nukrenta žemiau užšalimo taško. Visos šios problemos laikui bėgant kaupiasi, ir kol žmonės nespėja susivokti, visa jų sistema žlunga būtent tuomet, kai vėl artėja žiema.

Dažniausiai paskyrančių klausimų skyrius

Kodėl saulės lempos blogai veikia šaltuoju oru?

Šaltuoju oru baterijose vykstantys cheminiai procesai sulėtėja, o litio-jonų baterijos dėl elektrolito sutirštėjimo reikšmingai praranda talpą, dėl ko mažėja efektyvumas ir tarnavimo laikas.

Kaip LiFePO4 baterijos veikia šaltose klimato zonose lyginant su litio jonų baterijomis?

LiFePO4 baterijos išlaiko didesnę talpą, geriau toleruoja gilesnius išsikrovimus, atsparios korozijai ir rodo aukštesnę terminę stabilumą palyginti su standartinėmis litio jonų baterijomis šaltame klimatе.

Kas sukelia saulės lempų sistemos gedimus žiemą?

Drėgmės patekimas, šalčio-atšilimo ciklai ir korozija dažnai sukelia sistemos gedimus kartu su netinkamu hermetizavimu ir nepakankamais IP reitingais.

Kaip sumažėjęs saulės šviesos kiekis paveikia saulės elementų efektyvumą žiemą?

Trumpesnės dienos ir prastesnis saulės apšvietimas sumažina įkrovos ciklus, o saulės elementai kartais praranda efektyvumą dėl sniego ir purvo kaupimosi.

Kokia priežiūra padeda pailginti saulės lempų tarnavimo laiką?

Reguliari valymas, apžiūra, derinimas ir aktyvi priežiūra, taip pat programinės įrangos atnaujinimas prieš ateinant šaltam orui, yra būtini saulės lempų ilgesniam tarnavimui užtikrinti.