در طول 10 سال گذشته، تغییرات آب و هوایی در خط مقدم برنامه های سیاسی در سراسر جهان قرار گرفته است - چه چیزی باعث آن می شود و چگونه می توانیم تأثیر آن را به حداقل برسانیم؟ همانطور که مردم بیشتر به این درک رسیده اند که منابع زمین محدود هستند، تقاضا برای فناوری سبز افزایش یافته است. در میان این نوآوری‌های سازگار با محیط زیست، پانل‌های خورشیدی محبوبیت خاصی را پیدا کرده‌اند. اما آیا کسانی که در آب و هوای ابری و کسل کننده زندگی می کنند، می توانند از فراوان ترین منابع جهان استفاده کنند؟

بله، فناوری خورشیدی را می توان با استفاده از لامپ های LED تغذیه کرد، البته نه به اندازه نور خورشید. این به این دلیل است که LED ها طیف نوری مشابه نور طبیعی خورشید را ساطع می کنند. با این حال، خروجی لومن، دمای رنگ، و فاصله یک لامپ LED هر کدام بر میزان توانی که یک پنل خورشیدی می‌تواند تولید کند، بستگی دارد. همانطور که پانل های خورشیدی در دسترس تر می شوند، آنها در مجموعه وسیع تری از دستگاه ها پیاده سازی می شوند. اما هنوز نگرانی‌هایی در مورد کارایی پنل‌های خورشیدی در زمانی که نور خورشید وجود ندارد وجود دارد. بیایید نگاهی بیندازیم به نحوه عملکرد پنل های خورشیدی، چه شرایطی بر آنها تأثیر می گذارد و آیا لامپ های LED می توانند آنها را شارژ کنند یا خیر.

آیا پنل های خورشیدی به خورشید نیاز دارند یا فقط به نور؟

قبل از اینکه به ال‌ای‌دی‌ها بپردازم، ارزش توضیح نحوه عملکرد پنل‌های خورشیدی را دارد. آژانس بین‌المللی انرژی خاطرنشان می‌کند که پنل‌های خورشیدی سریع‌ترین منبع انرژی جایگزین در جهان هستند. سیستم های انرژی خورشیدی از یک پدیده فیزیکی به نام اثر فتوولتائیک استفاده می کنند که این ایده است که نور خورشید می تواند برق تولید کند. اثر فتوولتائیک (PV) اولین بار در سال 1839 توسط دانشمند فرانسوی، ادموند بکرل، ایجاد شد. پنل های خورشیدی مدرن از نیمه هادی هایی به نام سیلیکون ساخته می شوند. مانند چراغ های ال ای دی، آنها را نیمه هادی می نامند زیرا هر سلول دارای دو لایه است. یکی با بار مثبت و دیگری با بار منفی. در هر لایه یک دسته از اتم های متراکم وجود دارد. با برخورد نور خورشید به سلول خورشیدی، این اتم ها مختل می شوند. فوتون‌های نور، الکترون‌ها را از اتم‌ها جدا می‌کنند، که به نوبه خود برق تولید می‌کند. سپس الکتریسیته یا برای تغذیه دستگاه ها استفاده می شود یا در یک بانک ذخیره ذخیره می شود. این فرآیند به این دلیل کار می‌کند که سلول‌های پنل خورشیدی تقریباً با طیف خورشید مطابقت دارند، که اجازه می‌دهد نور جذب شود. اساساً این بدان معنی است که از نورهای مصنوعی نیز می توان برای تأمین انرژی پنل های خورشیدی استفاده کرد، مشروط بر اینکه طیف نوری که آنها ساطع می کنند مشابه نور خورشید باشد. از آنجایی که دیدن آن آسان تر از توصیف است، در اینجا یک ویدیوی کوتاه وجود دارد:

آیا دمای رنگ نور بر پنل های خورشیدی تأثیر می گذارد؟

با در نظر گرفتن این موضوع، بیایید به عواملی که بر اثر PV تأثیر می گذارند نگاه کنیم. خورشید انرژی را به شکل امواج الکترومغناطیسی، یعنی فرابنفش، نور مرئی یا مادون قرمز ساطع می کند. بیشتر امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز در سفر از خورشید به زمین استفاده می شود یا از بین می رود. بنابراین بیشترین تابش از ناحیه نور مرئی به دست می آید. این ناحیه شامل تمام رنگ های رنگین کمان است و دارای طول موج 400 تا 780 نانومتر است. بر این اساس، تولیدکنندگان پنل های خورشیدی خود را بهینه می کنند، بنابراین آنها در درجه اول طول موج های نور مرئی را جذب می کنند. این بدان معنی است که امواج فرابنفش کوتاهتر و امواج مادون قرمز طولانی تر هدر می روند. طول موج‌های کوتاه‌تر درست از سلول خورشیدی عبور می‌کنند، اما طول موج‌های بلندتر انرژی کافی برای جدا کردن الکترون‌ها از اتم‌ها را ندارند. در نهایت، این بدان معنی است که رنگ نور مصنوعی تأثیر قابل توجهی بر میزان انرژی که یک پنل خورشیدی می تواند تولید کند دارد. اما این برای لامپ های LED چه معنایی دارد؟

مانند خورشید، لامپ های LED نور مرئی، امواج مادون قرمز و فرابنفش را منتشر می کنند. نسبت هر کدام به دمای رنگ لامپ بستگی دارد. دمای رنگ به سایه نور سفیدی که ساطع می شود اشاره دارد که بر حسب درجه کلوین (K) اندازه گیری می شود. LED ها در دمای رنگ های مختلف موجود هستند. به عنوان یک نقطه مرجع، دمای رنگ نور خورشید در حدود 5900K است. بنابراین LED های نزدیک به این دمای رنگ بیشترین کارایی را خواهند داشت. لامپ‌هایی با دمای رنگ پایین‌تر (1000 تا 5000 کلوین) رنگ‌های گرم‌تری را که حاوی امواج مادون‌قرمز بیشتری هستند منتشر می‌کنند. اما لامپ‌هایی با دمای رنگ بالاتر (5000 تا 10000 کلوین) رنگ‌های سردتری با طول موج‌های فرابنفش بیشتری تولید می‌کنند. از آنجایی که پنل های خورشیدی برای جذب امواج مادون قرمز یا فرابنفش طراحی نشده اند، لامپ های ال ای دی بسیار خنک یا بسیار گرم انرژی زیادی تولید نمی کنند. بنابراین، هنگام انتخاب یک لامپ LED برای تامین انرژی پنل های خورشیدی، دمای رنگی بین 5000 تا 6000K را در نظر بگیرید.

آیا لامپ های LED می تواند ساعت خورشیدی را شارژ کند؟

این برای فناوری انرژی خورشیدی چه معنایی دارد؟ پانل‌های ساعت‌های خورشیدی معمولاً تنها چند سانتی‌متر طول دارند، بنابراین مطمئناً یک لامپ LED می‌تواند به سرعت شارژ کافی برای آنها فراهم کند؟ متأسفانه، به این سادگی نیست.

لامپ ال ای دی جایگزینی برای خورشید نیست. در یک روز معمولی تابستان، خورشید در هر متر مربع حدود 1000 وات انرژی خورشیدی تولید می کند. لامپ های ال ای دی، در حالی که معمولا بین 5 تا 15 وات وات دارند و بین 300 تا 500 لومن ساطع می کنند. این بدان معناست که انرژی دادن به ساعت خورشیدی با استفاده از نور LED بسیار بیشتر از استفاده از نور خورشید طول می کشد. در برخی موارد، شارژ 15 دقیقه ای زیر نور خورشید برابر است با 8 تا 10 ساعت قرار گرفتن در معرض LED. علاوه بر این، روزهای ابری باعث می شود پنل های خورشیدی 5 برابر کندتر شارژ شوند. در این صورت، حتی در یک روز ابری، ساعت خورشیدی در بیرون سریعتر از شارژ شدن زیر نور LED شارژ می شود. بنابراین پاسخ کوتاه این است که بله، شما می‌توانید یک ساعت با انرژی خورشیدی را با یک لامپ LED شارژ کنید، اما اینکه آیا انجام این کار کارآمد است یا خیر، یک سوال متفاوت است.

آیا نور لامپ LED جایگزین مناسبی برای شارژ پنل های خورشیدی در محیط داخلی است؟

اگر شارژ دستگاه خورشیدی شما تمام شده و نیمه شب است، چه کاری می توانید انجام دهید؟ در این شرایط شارژ پنل خورشیدی با لامپ LED راه حل خوبی است. در مقایسه با لامپ های سنتی، LED ها منبع نور جهت دار هستند. این بدان معناست که لامپ LED را می توان مستقیماً به سمت پنل خورشیدی گرفت تا تأثیر آن را به حداکثر برساند. لامپ های CFL، در حالی که جهت دار نیستند، به این معنی که نور آنها از شدت کمتری برخوردار است زیرا در همه جهات می ریزد. هنگام شارژ پنل های خورشیدی، این یک نقطه ضعف است زیرا نور کمتری به پنل می رسد که برابر با شارژ کمتر است. با وجود این، ال‌ای‌دی‌ها فقط باید برای شارژ پنل‌های خورشیدی زمانی استفاده شوند که گزینه دیگری وجود نداشته باشد. این به این دلیل است که ضد شهودی است.

پنل های خورشیدی به گونه ای طراحی شده اند که با استفاده از انرژی های تجدید پذیر خورشید، رد پای ما را در این سیاره کاهش دهند. در حالی که نور خورشید رایگان است، نور LED رایگان نیست. برق مورد استفاده برای تغذیه LED از شبکه سراسری تامین می شود که با سوزاندن سوخت های فسیلی برق تولید می کند. این امر با این واقعیت تشدید می شود که LED ها برای تولید انرژی برابر با خورشید زمان بیشتری نیاز دارند، بنابراین LED به برق زیادی نیاز دارد. اگر در حال برنامه ریزی یک سیستم پنل خورشیدی هستید که به استفاده از LED ها متکی است، ممکن است بخواهید دوباره فکر کنید!

کلمات پایانی
به طور خلاصه، لامپ های LED می‌توانند انرژی پانل‌های خورشیدی را تامین کنند و این کار را به طور موثرتری نسبت به انواع لامپ‌های سنتی انجام می‌دهند. اما شارژ پنل‌های خورشیدی با چراغ‌های ال‌ای‌دی الکتریکی بسیار غیرمعمول است، بنابراین باید فقط زمانی استفاده شود که نور خورشید در دسترس نباشد، یعنی در شب. در هر صورت، من انتظار دارم که این مشکل برای مدت طولانی تری ایجاد نکند زیرا فناوری خورشیدی به سرعت در حال پیشرفت است. در سال‌های اخیر دانشمندان چینی حتی پنل‌های خورشیدی ابداعی با پوشش گرافن ساخته‌اند که برق را از قطرات باران تولید می‌کنند! آیا تا به حال سعی کرده اید یک دستگاه با انرژی خورشیدی را با چراغ LED شارژ کنید؟ چقدر طول کشید؟