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Lámpara solar

Una lámpara solar de jardín Un niño en Zambia estudia a la luz de una lámpara cargada con energía solar durante el día. Una lámpara solar , también conocida como luz solar o lin...

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Una lámpara solar de jardín
Un niño en Zambia estudia a la luz de una lámpara cargada con energía solar durante el día.

Una lámpara solar , también conocida como luz solar o linterna solar , es un sistema de iluminación compuesto por una lámpara LED , paneles solares , una batería , un controlador de carga y, posiblemente, un inversor . La lámpara funciona con electricidad proveniente de baterías , que se cargan mediante un panel solar fotovoltaico.

La iluminación doméstica con energía solar puede reemplazar otras fuentes de luz como velas o lámparas de queroseno . Las lámparas solares tienen un menor costo operativo que las de queroseno, ya que 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 de queroseno . Sin embargo, las lámparas solares generalmente tienen un costo inicial más alto y dependen de las condiciones climáticas.

Las lámparas solares para uso rural suelen tener la capacidad de suministrar electricidad a otros dispositivos, como la carga de teléfonos móviles . El coste de las lámparas solares ha seguido disminuyendo en los últimos años gracias a la producción en masa de sus componentes y lámparas.

Historia

Cuota de mercado global en términos de producción anual por tecnología fotovoltaica desde 1990.

Algunos sistemas fotovoltaicos solares utilizan paneles de silicio monocristalino o policristalino, mientras que las tecnologías más recientes 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 las 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 ] En 2016, las lámparas LED consumían solo alrededor del 10 % de la energía que requiere una lámpara incandescente. [ 4 ] La eficiencia en la producción de lámparas LED ha propiciado su mayor adopción como alternativa a la iluminación eléctrica tradicional.

Componentes

Vista explosionada de una lámpara solar de jardín.

Paneles solares

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.

Capas de material en un panel solar

Los paneles solares están hechos de capas de diferentes materiales, en el siguiente orden: vidrio, encapsulado , células cristalinas, lámina posterior, caja de conexiones y, por último, marco. El encapsulado evita la entrada de humedad y contaminantes que podrían causar problemas. [ 6 ]

Batería

Una batería suele estar alojada en una carcasa de metal o plástico. Dentro de la carcasa se encuentran los electrodos, incluidos los cátodos y los ánodos, donde tienen lugar las reacciones químicas. También existe un separador entre el cátodo y el ánodo que impide que los electrodos reaccionen simultáneamente, al tiempo que permite que la carga eléctrica fluya libremente entre ellos. Finalmente, el colector conduce la carga desde la batería hacia el exterior. [ 7 ]

Las baterías de las lámparas solares suelen utilizar tecnología de electrolito en gel con alto rendimiento en descargas profundas , lo que permite su uso en rangos de temperatura extremos. También pueden utilizar plomo-ácido, níquel-hidruro metálico , níquel-cadmio o litio .

Esta parte de la lámpara almacena energía del panel solar y proporciona energía cuando se necesita por la noche, cuando no hay luz disponible.

En general, la eficiencia de la conversión de energía fotovoltaica está limitada por razones físicas. Alrededor del 24% de la radiación solar de longitud de onda larga no se absorbe. El 33% se pierde en forma de calor al entorno, y las pérdidas adicionales son de aproximadamente el 15-20%. Solo se absorbe el 23%, lo que significa que la batería es una parte crucial de la lámpara solar. [ 8 ]

controlador de carga

Esta sección controla todos los sistemas de funcionamiento para proteger la carga de la batería. Garantiza que, bajo cualquier circunstancia, incluso en condiciones climáticas extremas con grandes diferencias de temperatura, la batería no se sobrecargue ni se descargue en exceso, evitando así daños adicionales.

Esta sección también incluye componentes adicionales como controlador de luz, controlador de tiempo, sonido, compensación de temperatura, protección contra rayos, 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.

Principios de funcionamiento

Un chip para lámpara solar incluye un microchip (R), B−, B+, S− y S+. S+ y S− están conectados a paneles solares mediante cables; uno tiene carga positiva y el otro negativa. En este caso, B− y B+ están conectados a dos baterías. La luz se emitirá a través del LED cuando todos estos componentes estén conectados.

Las luces LED se utilizan por su alta eficiencia luminosa y larga vida útil. Mediante un controlador de carga de CC, el control sin contacto enciende automáticamente la luz al anochecer y la apaga durante el día. En ocasiones, también se combina con programadores horarios para configurar el encendido y apagado automático de la luz.

Beneficios

Las lámparas solares son más fáciles de instalar y mantener para los clientes, ya que no requieren cableado eléctrico. Ofrecen a los propietarios la ventaja de reducir los costos de mantenimiento y las facturas de electricidad. Además, pueden utilizarse en zonas sin red eléctrica o en áreas remotas con un suministro eléctrico deficiente. Más de mil millones de personas en todo el mundo carecen de iluminación eléctrica, lo que contribuye a perpetuar la pobreza.

La producción de energía solar está limitada por las condiciones climáticas y puede ser menos efectiva si está nublado, llueve o es invierno. Los hogares que cambian de lámparas de queroseno a lámparas solares también se benefician de los riesgos para la salud asociados con las emisiones de queroseno. El queroseno suele tener efectos negativos en los pulmones humanos. [ 9 ] El uso de energía solar minimiza la generación de contaminación en 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 puede ser difícil de desechar. 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 KwaZulu-Natal en Sudáfrica , las calificaciones 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. [ 11 ]

Un estudio experimental realizado en 2017 en zonas sin electrificar del norte de Bangladesh reveló que el uso de linternas solares redujo el gasto total de los hogares, aumentó las horas de estudio en casa de los niños e incrementó su asistencia escolar. Sin embargo, no mejoró significativamente el rendimiento académico de los niños. [ 12 ]

Usos

Farola solar

Una lámpara solar en el Parque Rizal , Filipinas.

Estas luces ofrecen una forma práctica y económica de iluminar las calles por la noche sin necesidad de redes eléctricas de corriente alterna para peatones y conductores. Pueden tener paneles individuales para cada lámpara del sistema, o bien un gran panel solar central y un banco de baterías para alimentar varias lámparas.

Lámparas solares de jardín

Las pequeñas lámparas solares pueden ser utilizadas por los propietarios para agregar iluminación ambiental a sus jardines. Estas luces se pueden encontrar en muchos formatos, comúnmente luces para caminos y focos. [ 13 ]

Rural

Una linterna LED solar

En la India rural, las lámparas solares, comúnmente llamadas linternas solares, que utilizan LED o CFL, se emplean para reemplazar las lámparas de queroseno y otras alternativas de iluminación económicas. Especialmente en zonas donde el acceso a la electricidad es difícil, las lámparas solares resultan muy útiles y, además, mejoran la calidad de vida. [ 14 ]

África, que tiene la tasa de acceso a la electricidad más baja del mundo, con un 40 % [ 15 ], 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 insuficiente después del anochecer supone riesgos para la seguridad. Las luces solares iluminan calles y caminos oscuros, mejorando la seguridad pública y reduciendo los accidentes. [ 16 ]

Marina

En entornos náuticos, las luces solares LED se utilizan cada vez más como alternativa a la iluminación convencional. La naturaleza remota de la navegación dificulta el acceso a la energía y, por lo tanto, se presta a tecnologías autosuficientes como la iluminación solar para embarcaciones.

Ciencias económicas

Inversores estadounidenses han estado trabajando en el desarrollo de una linterna solar de $10 por unidad para reemplazar las lámparas de queroseno. [ 17 ] Las soluciones de iluminación solar para el hogar pueden ser costosas. 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 alimentar toda su casa pagando cómodas cuotas mensuales. Actualmente, 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 . [ 15 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Susannah, Locke (20 de octubre de 2008). "¿Cómo funciona la energía solar?" . www.scientificamerican.com . Consultado el 31 de octubre de 2015 .
  2. ↑ "¿Cómo funcionan los paneles fotovoltaicos? - Ciencia de la NASA" . science.nasa.gov . Consultado el 31 de octubre de 2015 .
  3. ↑ US 2894173 , Paradise, Maurice E., "Fuente de luz alimentada por energía solar o similar", publicado el 7 de julio de 1959, asignado a Hoffman Electronics Corp. 
  4. ↑ Bergesen, Joseph D.; Tähkämö, Leena; Gibon, Thomas; Suh, Sangwon (2016). "Posibles implicaciones ambientales globales a largo plazo de las tecnologías eficientes de fuentes de luz" . Journal of Industrial Ecology . 20 (2): 263. Bibcode : 2016JInEc..20..263B . doi : 10.1111/jiec.12342 .
  5. 1 2 Woodford, Chris (9 de mayo de 2007). "¿Cómo funcionan las células solares? - Explain that Stuff" . www.explainthatstuff.com . Recuperado el 31 de octubre de 2015 .
  6. ↑ Dow Corning (2009). "La ciencia de la energía solar: energía solar - lo básico" (PDF) . Soluciones solares .
  7. ↑ Marshall, Brain; Charles, W. Bryant; Clint, Pumphrey; Yara, Simón (1 de abril de 2000). "Cómo funcionan las baterías" . HowStuffWorks . Consultado el 28 de marzo de 2026 .
  8. ↑ Goetzberger, Adolf (1998). Celdas solares de silicio cristalino . Alemania: John Wiley & Sons. 72 págs . ISBN  978-0-471-97144-3.
  9. ↑ "Lámpara y cargador de energía solar" . Museo Británico . Consultado el 28 de marzo de 2026 .
  10. ↑ Karnamadakala Rahul Sharma, Ph D. (2014-06-01). "Descentralización del suministro de iluminación solar: un estudio de caso de un modelo de entrega de linternas solares de Kenia" . Boiling Point, 63:2-5 .
  11. ↑ " Đèn năng lượng mặt trời ALPHA SOLAR " [ Luces solares ALPHA SOLAR ] . Consultado el 28 de marzo de 2026 .
  12. ↑ Kudo, Yuya; Shonchoy, Abu S.; Takahashi, Kazushi (2017). "¿Pueden las linternas solares mejorar el rendimiento académico de los jóvenes? Evidencia experimental de Bangladesh" (PDF) . The World Bank Economic Review . 33 (2): 436– 460. doi : 10.1093/wber/lhw073 . hdl : 10986/25962 .
  13. ↑ Sorvig, K.; Thompson, JW; Farnsworth, CD (2018). Construcción de paisajes sostenibles, tercera edición: una guía para la construcción ecológica al aire libre . Island Press. pág. 353. ISBN  978-1-61091-810-7. Consultado el 18 de abril de 2023 .
  14. ↑ "nannammmaims-to-displace-kerosene-lamps.html La linterna solar más barata pretende sustituir a las lámparas de queroseno" . treehugger.com . Archivado del original el 10/11/2014 . Consultado el 05/09/2012 .
  15. 1 2 "Acceso a la energía, inclusión financiera y mejora de los medios de vida: el triple beneficio de PayGo" . Power For All . Consultado el 16 de mayo de 2022 .
  16. ↑ "Iluminando el cambio: cómo las luces solares contribuyen a la acción climática - París 2050 |" . 27 de agosto de 2023. Consultado el 1 de septiembre de 2023 .{{cite web}}: CS1 mantenimiento: estado de la URL ( enlace )
  17. ↑ Foster, Peter (18 de octubre de 2009). "Lámpara solar de 10 dólares para ayudar a los pobres" . Telegraph.co.uk . Consultado el 16 de diciembre de 2015 .
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