Proč některé modely solárních lamp na sloupy po jedné zimní sezóně selžou?

Jak nízké teploty snižují kapacitu baterií až o 50 %

Když venku opravdu zchladne, solární lampy nefungují tak dobře, protože chemické reakce uvnitř baterií značně zpomalí. Lithium-iontové baterie mají zejména potíže, když teplota klesne pod nulu stupňů Celsia. Při teplotě kolem minus 20 stupňů mohou tyto baterie ztratit až 40 až 50 procent své normální kapacity. Důvodem je, že elektrolyt uvnitř zhoustne, což ztěžuje pohyb iontů mezi elektrodami. V důsledku toho musí baterie pracovat mnohem těžší než obvykle, čímž se rychleji opotřebovává a zkracuje se její životnost. Vezměme typickou solární lampu určenou na 12 hodin svícení při pokojové teplotě. Za těchto mrazivých podmínek však většina lidí zjistí, že jejich lampy vydrží svítit pouze asi 6 až 7 hodin, než budou potřebovat další dobíjení.

Lithium-iontové vs. LiFePO4 baterie v podnulových klimatických podmínkách: srovnání výkonu

I když oba typy baterií vykazují sníženou účinnost v chladném podnebí, LiFePO4 (lithium-železo-fosfát) dosahuje lepších výsledků než standardní lithiové iontové baterie:

Baterie LiFePO4 také lépe snášejí hlubší vybíjení a lépe odolávají korozí, což je činí o 72 % méně náchylnými k poruše po sezónních teplotních vlivech ve srovnání s lithiovými iontovými alternativami.

Mrtvé nebo zkorodované baterie jako hlavní příčina poruch systému

Zhruba dvě třetiny problémů s bateriemi v zimním období u solárních lamp vznikají kvůli pronikání vlhkosti dovnitř a neustálým cyklům zmrazování a rozmrazování, které tak nesnášíme. Co se vlastně děje špatně? Nuže, vodní pára postupně koroduje svorky. Někdy se baterie rozšíří, pokud se uvnitř poškozeného pouzdra vytvoří led. Dále existuje jev, kdy baterie ztrácejí schopnost udržet náboj, pokud jsou v chladných obdobích opakovaně nedobíjeny. Dobrou zprávou je, že umístění těchto baterií do lépe utěsněných skříní a aplikace určitého druhu ochranného povlaku proti rezavění může výrazně prodloužit jejich životnost. Terénní testy ukazují, že baterie ošetřené tímto způsobem zůstávají funkční přibližně o jeden a půl až dva roky déle v náročných zimních podmínkách.

Snížené vystavení slunečnímu světlu a účinnost solárních panelů v zimě

Kratší denní světlo a špatné vystavení slunečnímu světlu omezující nabíjecí cykly

Když přijde zima, všichni víme, co se děje s našimi dny – stávají se čím dál kratší. Množství slunečního světla se výrazně snižuje, možná až o třetinu až polovinu ve srovnání s létem. U těchto solárních pouličních světel, která stojí vysoko na severnějších místech, může být dostupné slunce maximálně čtyři až pět hodin denně. To znamená, že baterie uvnitř těchto světel se vybíjejí rychleji, než by měly podle jejich konstrukčních specifikací. Postupem času to vede k problémům s nabíjením, což způsobuje, že se baterie opotřebovávají mnohem dříve, než se očekávalo. Brzy poté lidé začínají pozorovat, že jejich světla přestávají fungovat, i když by tomu tak ještě vůbec být nemělo.

Nánosy sněhu, špíny a snížená účinnost solárních panelů

Když se na solární panely usadí sníh, může jejich účinnost snížit až o polovinu nebo je dokonce úplně vypnout, dokud někdo sníh neodstraní. Zimní bouře také zanechávají nečistoty a ledový povlak, který blokuje přibližně jednu pětinu až čtvrtinu slunečního světla dopadajícího na panely. Zamrzlé nečistoty se drží na panelech mnohem lépe než běžný prach, a proto je k jejich odstranění potřeba speciální vybavení, které zabrání vzniku drobných trhlinek v těchto drahých solárních článcích. Solární instalace umístěné pod úhlem přibližně 45 až 60 stupňů se zbavují sněhu lépe než panely montované rovnoběžně na střechách, zejména tehdy, nejsou-li upevněny v kovových rámech. Tento sklon zásadně ovlivňuje udržení výkonu během chladných měsíců.

Nesprávná orientace panelů (neorientované na jih) a stínění související s ročními obdobími

Solární panely instalované na východních nebo západních stěnách obvykle vyprodukuje o 18 až 27 procent méně energie během zimních měsíců ve srovnání s těmi obrácenými na jih, které lépe využívají nízko stojící zimní slunce. Problém se navíc zhoršuje s ročními obdobími. Ty listnaté stromy, které vypadají tak krásně na našich pozemcích, vrhají v zimě mnohem delší stíny, protože slunce stojí přibližně o 40 stupňů níže na obloze ve srovnání s létem. A to má velký význam. Podle některých výzkumů provedených minulý rok mělo zhruba dvě třetiny všech solárních systémů, které v zimě nefungovaly správně, své panely blokovány něčím po dobu alespoň tří plných hodin každý den. Takovéto překážky výrazně snižují výnos, který si majitelé domů mohou od své investice očekávat.

Vnikání vody, poruchy těsnění a nedostatky odolnosti vůči povětrnostním vlivům

Vnikání vlhkosti kvůli nedostatečným krytím IP a vadám těsnění

Sluneční pouliční osvětlení vyžaduje kvalitní těsnění, aby odolalo všem těm sezónním změnám, které během roku zažíváme. Jakékoli zařízení s ochranou nižší než IP65 není opravdu vhodné pro venkovní použití, protože hrozí problémy s pronikáním vlhkosti skrz mezery, průchody kabelů nebo opotřebovaná těsnění. Podle průmyslové kontroly z minulého roku mělo přibližně šest ze deseti porouchaných solárních světel problémy s korozí na spojích nebo se zvětšováním baterií kvůli vlhkosti uvnitř. Rozdíly teplot navíc nemusí být ani tak velké – již změna o 15 stupňů mezi dnem a nocí může přes malé netěsnosti způsobit kondenzaci, která urychluje korozi kovů. A co se stane poté? Světla začnou nefunkčně blikat nebo úplně přestanou pracovat během 8 až 12 měsíců po vystavení zimním podmínkám.

Mechanické poškození sněhovou tíhou, roztažením ledu a extrémními povětrnostními podmínkami

Zimní bouře opravdu zatěžují konstrukce solárních lamp. Když se sníh nahromadí přes 30 liber na čtvereční palec, začne ohýbat hliníkové upevňovací úhelníky. A ani nezačínejme s ledem, který se rozpíná uvnitř trhlin v krabičkách – to vyvíjí tlak kolem 2 000 psi, který může skutečně prasknout průhledné plastové čočky. Cyklus střídání zmrazování a rozmrazování také opotřebovává silikonová těsnění, čímž umožňuje vnikání soli z komunikací a tající vody do míst, kde nemají být. Solární lampy bez vhodné ochrany proti ledu nebo bez pevného větrného upevnění se v oblastech, kde teploty zůstávají pod bodem mrazu po týdny, porouchají přibližně třikrát rychleji. A když dojde ke najednou náhlému poklesu teploty, kovové díly se tak smrští, že pájené spoje na desce plošných spojů prostě prasknou. Většina lidí si této závady nevšimne, dokud neprovedou běžnou kontrolu na jaře, když naráz přestane fungovat všechno.

Kvalita komponent, dimenzování systému a chyby v návrhu

Použití komponent nízké kvality, které selžou při zimním namáhání

Mnoho problémů se solárními lampami ve skutečnosti souvisí s tím, že výrobci šetří na materiálech, aby ušetřili peníze. Plastové skříně mají sklon praskat, když teplota klesne pod bod mrazu, zhruba okolo 14 stupňů Fahrenheita. A také ty levné těsnění nevydrží, a umožňují vodě proniknout dovnitř, kde může poškodit elektroniku. Nedávná zpráva zkoumající vybavení pro obnovitelné zdroje energie z roku 2022 odhalila také zajímavý fakt. Solární světla s běžnými lithium-iontovými bateriemi běžně dostupnými v obchodech měla během zimních měsíců téměř trojnásobně vyšší počet poruch než modely s komponenty speciálně navrženými pro extrémní teploty. Ve skutečnosti to dává smysl, protože nikdo přece nechce, aby osvětlení jeho zahrady selhalo právě ve chvíli, kdy je potřeba nejvíc, po dlouhém dni stráveném venku.

Příliš malé solární panely a nesprávně navržené konfigurace systému

Studené měsíce vyžadují každý den o 30 až 50 procent více energie, pouze aby kompenzovaly kratší denní světlo a skutečnost, že baterie nedrží náboj tak dobře, když je venku mrazivě. Mnoho solárních světel v zimě podvýkonní, protože jsou vybavena panely, které jsou prostě příliš malé na to, co mají dělat. Podívejte se na většinu modelů dnes na trhu – cokoli s panelem o výkonu menším než 15 wattů, který má pohánět 12W LED žárovku? Tato kombinace zřídka správně funguje už v prosinci nebo lednu. A nemějme zapomínat ani na nabíjecí regulátory. Když tyto zařízení nemohou správně upravovat výstupné napětí v podnulových teplotách, postupem času to situaci pro životnost baterie jen zhoršuje.

Kritické konstrukční nedostatky: Velikost baterie a panelů pro provoz za mrazivého počasí

Účinná zimní příprava vyžaduje:

• Dimenzování baterie : Alespoň 120 % letní kapacity, aby byla kompenzována 20–35% kapacita lithiových iontových baterií při -20°C
• Orientace panelů : Sklon směrem k jižnímu světovému směru pod úhlem 45–60° pro maximalizaci využití nízko stojícího zimního slunečního světla
• Zálohování : Sekundární regulátory nabíjení, které zabraňují výpadkům obvodu způsobeným námrazou

Systémy, které tyto návrhové principy ignorují, často po 80–100 zimních cyklech úplně vypadnou kvůli nevratným energetickým deficitům a chemické degradaci.

Údržbářské postupy pro prodloužení životnosti slunečních lampových stožárů

Význam pravidelného čištění, prohlídek a preventivní údržby

Pravidelná údržba opravdu pomáhá bojovat proti těm poklesu výkonu, který se stane, když se zima otočí kolem. Čistění solárních panelů jednou měsíčně pomocí kvalitních mikrovlákniny může zabránit tomu, aby se zhruba čtvrtina až možná i třetina jejich účinnosti kvůli hromadění nečistot ztratila. Když se denní světlo tak zmenšuje, je důležité, aby panely byly správně zarovnány podle ročních období. Pro baterie je důležité kontrolovat je každé tři měsíce, hledat známky koroze nebo vlhkosti uvnitř těchto oddílů. Terminály potřebují důkladné čištění dvakrát ročně, aby vše vedlo elektřinu správně. Nečekejte, jestli se na obalu čočky objeví praskliny, protože by měly být okamžitě vyměněny. A nezapomeňme na aktualizaci softwaru pro ty chytré nabíjecí systémy, než nastane chladné počasí.

Jak zanedbávání urychluje degradaci baterie a selhání systému

Když je pravidelná údržba ignorována, části solárních lamp začnou pracovat mnohem těžší, než by měly. Špinavé panely snižují množství nabití, které mohou získat, což vede k těmto hlubokým výbojům, které opotřebovávají lithium-iontové baterie možná dvakrát rychleji nebo ještě hůř. Připojení, která se začínají korozovat, se stávají malými problémovými místy, kde se elektrická energie snaží projít, což zkrácuje skutečnou dobu provozu na 40% až téměř na polovinu. Malé praskliny, které nikdo nevšimne, dovolují vodě propašovat se dovnitř a to je to, co obvykle způsobuje, že se rozpadnou kontrolní desky, když teplota klesne pod bod mrazu. Všechny tyto problémy se časem hromadí a než si to lidé uvědomí, celý jejich systém se zhroutí, když se zima znovu začne.

Sekce Často kladené otázky

Proč sluneční lampy nefungují v chladném počasí?

Při chladném počasí se chemické reakce v bateriích zpomalují a lithium-iontové baterie ztrácejí kapacitu výrazně kvůli zhrubnutí elektrolytů, což snižuje účinnost a životnost.

Jak se líčící baterie LiFePO4 v chladném klimatu srovnávají s lithium-iontovými?

LiFePO4 baterie si udržují větší kapacitu, snášejí hlubší výboj, odolávají korozi a vykazují vyšší tepelnou stabilitu ve srovnání se standardními lithium-iontovými bateriemi v chladných klimatech.

Co vede k selhání systému solárních lamp v zimě?

Vniknutí vlhkosti, cykly zmrazení a roztavení a koroze často vedou k selhání systému spolu s nesprávným těsnění a nedostatečným hodnocením IP.

Jak snížení slunečního záření ovlivňuje účinnost solárních panelů v zimě?

Zkrácené denní hodiny a špatné sluneční světlo snižují cykly nabíjení, přičemž panely někdy ztrácejí účinnost kvůli hromadění sněhu a nečistoty.

Jaké postupy údržby mohou prodloužit životnost sluneční lampy?

Pravidelné čištění, kontrola, vyrovnávání a aktivní údržba, spolu s aktualizací softwaru před nastáním chladného počasí, jsou nezbytné pro prodloužení životnosti solární lampy.