O impacto do tempo nas luzes solares

Iluminação solar de rua A utilização de painéis fotovoltaicos (PV) para converter a luz solar em eletricidade é uma solução sustentável e rentável para a iluminação urbana e rural.O seu desempenho e fiabilidade são fortemente influenciados pelas condições meteorológicasA compreensão destes impactos relacionados com o clima é crucial para conceber sistemas de iluminação solar eficientes, planear os calendários de manutenção,e garantir uma iluminação constanteEste artigo explora como diferentes factores meteorológicos, incluindo a intensidade da luz solar, a temperatura, as precipitações e os fenómenos meteorológicos extremos, afetam as luzes solares nas ruas.juntamente com estratégias práticas para mitigar os riscos potenciais.

A luz solar é a principal fonte de energia para os candeeiros solares, pelo que a sua intensidade e duração determinam diretamente a quantidade de eletricidade que os painéis fotovoltaicos podem gerar.

Em regiões com luz solar abundante e sem obstáculos (por exemplo, dias ensolarados em zonas áridas ou temperadas), os painéis fotovoltaicos operam com uma eficiência quase máxima.um painel solar padrão de 100 W pode produzir 400-500Wh de eletricidade por dia sob 4-5 horas de luz solar direta, carregando completamente a bateria para alimentar oLuz LEDEstas condições garantem um brilho constante e evitam o esgotamento da bateria.

Dias nublados:A luz solar difusa reduz a produção do painel fotovoltaico em 30% a 70%.Isso pode fazer com que a luz do LED se apague prematuramente ou se apague à meia-noite, comprometendo a segurança em áreas como estradas ou estacionamentos.

Horas curtas de dia:No inverno ou em regiões de altas latitudes (por exemplo, no norte da Europa, no Canadá), períodos de luz diurna mais curtos limitam o tempo de carregamento.Algumas zonas têm apenas 6-7 horas de luz diurna, muito menos do que as 8-10 horas necessárias para uma carga completa da bateria.Com o tempo, isto pode conduzir a uma "descarga profunda" das baterias, reduzindo a sua vida útil em 20% a 30%.

Sombração:Mesmo a sombra parcial (de árvores, edifícios ou acumulação de poeira) cria "pontos quentes" nos painéis fotovoltaicos, reduzindo a eficiência geral e potencialmente danificando as células.Um estudo da Agência Internacional de Energia (AIE) revelou que 10% de sombreamento em um painel pode diminuir a produção em até 50%.

Embora os painéis solares dependam da luz solar, as temperaturas extremas, tanto altas como baixas, afetam negativamente o seu desempenho e a vida útil das baterias.

A maioria dos painéis fotovoltaicos tem uma faixa de temperatura de funcionamento ideal de 25 ° C-35 ° C (77 ° F-95 ° F). Quando as temperaturas excedem 40 ° C (104 ° F), a eficiência do painel diminui em 0,3% - 0,5% por grau Celsius.um painel com uma eficiência de 20% a 25°C pode cair para 17%-18% a 45°CIsto ocorre porque as altas temperaturas aumentam a resistência dos elétrons no material semicondutor do painel, reduzindo a conversão de energia.

Além disso, o alto calor acelera a degradação da bateria. As baterias de íons de lítio (comumente usadas em lâmpadas solares) perdem capacidade mais rapidamente quando expostas a temperaturas prolongadas acima de 35 °C.Um estudo realizado em 2023 pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL) mostrou que as baterias de íons de lítio em climas quentes (e.por exemplo, regiões desérticas) têm uma vida útil de 3-4 anos, em comparação com 5-7 anos em climas moderados.

As temperaturas baixas (abaixo de 0°C/32°F) não danificam diretamente os painéis fotovoltaicos, mas podem prejudicar o desempenho da bateria.As baterias de iões de lítio apresentam, por exemplo, uma capacidade de carga e descarga reduzida no frio, a -10°C (14°F), uma bateria só pode manter 70%-80% da sua capacidade nominal.A bateria pode não armazenar o suficiente para alimentar a luz durante toda a noite.

As temperaturas de congelamento também representam riscos para os gabinetes das baterias.levando a uma falha do sistema.

A chuva, a neve e o nevoeiro não apenas reduzem a luz solar, mas também introduzem riscos físicos e elétricos nas lâmpadas solares.

A chuva ligeira a moderada pode ajudar a limpar poeira e detritos dos painéis fotovoltaicos, melhorando temporariamente a eficiência.

Infiltração de água:Caixas de ligação mal fechadas, gabinetes de baterias, ouLâmpadas de LED O sistema de iluminação solar é um dos principais causadores de falhas no sistema, de acordo com um relatório do setor de 2024, 35% dos avarias de iluminação solar são devido a danos causados pela água.

Relâmpago:Os sistemas solares são vulneráveis aos raios, já que os painéis fotovoltaicos atuam como grandes superfícies condutoras.que exigem substituições dispendiosas.

A acumulação de neve em painéis fotovoltaicos bloqueia completamente a luz solar, interrompendo a geração de energia.que é mais pesado e mais difícil de remover, pode rachar painéis fotovoltaicos ou dobrar estruturas de montagem sob o seu peso.

Em regiões de neve, o ângulo do painel fotovoltaico é crítico. Os painéis instalados em um ângulo mais íngreme (30°-45°) permitem que a neve deslize mais facilmente, minimizando o tempo de inatividade.remoção manual ou automatizada da neve (e(por exemplo, painéis aquecidos) podem ser necessários.

O nevoeiro dispersa a luz solar, reduzindo a sua intensidade de forma semelhante aos dias nublados.forma um filme que diminui ainda mais a eficiênciaNas zonas costeiras, o nevoeiro carregado de sal pode corroer componentes metálicos (por exemplo, suportes de montagem, fiação), reduzindo a vida útil do sistema.

As condições climáticas extremas, como furacões, tufões, tempestades de areia e granizo, podem causar danos graves e de longo prazo às luzes solares.

Ventos fortes:Furacões ou tufões com velocidades de vento superiores a 100 km/h (62 mph) podem derrubar postes elétricos, danificar painéis fotovoltaicos ou rasgar cabos.000 iluminação solar nas ruas da Flórida, EUA, devido a fortes ventos e detritos voadores.

Tempestades de granizo:Os painéis fotovoltaicos padrão têm uma camada de vidro temperado, mas não é imune a grandes pedras de granizo.Uma tempestade de granizo em 2021 no Colorado, EUA, danificou 12% das luzes solares nas ruas da área afectada.

Tempestades de areia:Em regiões áridas (por exemplo, Oriente Médio, Ásia Central), as tempestades de areia depositam uma espessa camada de areia nos painéis fotovoltaicos, bloqueando a luz solar e arranhando a superfície do vidro.Isso reduz a eficiência em 40% a 60% e pode danificar permanentemente os painéis se não forem limpos prontamente.

Para minimizar o impacto do tempo nas luzes solares, recomendam-se as seguintes estratégias:

• Usar painéis de alta eficiência (por exemplo, silício monocristalino) que funcionam melhor em condições de baixa iluminação e altas temperaturas.
• Instalar os painéis num ângulo de inclinação ideal (20°-45°, dependendo da latitude) para maximizar a absorção da luz solar e facilitar o escoamento da neve/chuva.
• Evitar a sombra, cortando árvores ou ajustando a posição do painel em relação aos edifícios.

• Utilize baterias resistentes ao frio ou ao calor (por exemplo, baterias de fosfato de ferro de lítio) para climas extremos.
• Instalar gabinetes de baterias com isolamento (para climas frios) ou ventilação (para climas quentes) para manter temperaturas ideais.
• Adicione um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) para evitar sobrecarga, descarga profunda e danos relacionados à temperatura.

• UtilizaçãoInstalações com classificação IP65 ou IP67(caixas de junção, luzes LED) para evitar a infiltração de água.
• Instale detectores de raios e protetores contra ondas para proteger o sistema contra os raios.

• Limpe os painéis fotovoltaicos regularmente (mensalmente em áreas empoeiradas, trimestralmente em climas moderados) para remover sujeira, neve ou gelo.
• Inspecione os cabos, cercas e estruturas de montagem após eventos climáticos extremos para identificar e reparar danos.

• Para áreas críticas (por exemplo, hospitais, rodovias), integrar uma fonte de energia de reserva (por exemplo, uma pequena turbina eólica ou ligação à rede) para garantir uma iluminação contínua durante períodos prolongados de pouca luz.

O clima desempenha um papel fundamental no desempenho, confiabilidade e duração das luzes solares.Cada fator climático apresenta desafios únicosNo entanto, através da compreensão destes impactos e da implementação de estratégias de mitigação específicas, tais como a utilização de componentes resistentes às intempéries, a otimização da concepção dos sistemas, a melhoria da eficiência energética e a melhoria da eficiência energética.e a realização de manutenções regulares, os sistemas solares de iluminação de rua podem tornar-se mais resistentesÀ medida que o mundo se move para as energias renováveis, enfrentar os riscos relacionados com o clima será fundamental para liberar todo o potencial da iluminação solar em diversos climas.assegurar uma iluminação sustentável e fiável para as comunidades em todo o mundo.