Вуличні світильники на сонячних батареях: як працюють і як вибрати
Зміст
Вуличний світильник на сонячній батареї — це автономний ліхтар, у корпусі якого є все для роботи без проводів: сонячна панель удень заряджає акумулятор, контролер помічає сутінки і вмикає світлодіоди, а датчик руху додає яскравості, коли хтось проходить поруч. Вибирати його треба не за ватами на коробці, а за трьома цифрами: світловий потік у люменах, енергія акумулятора у ват-годинах і ступінь захисту IP. І чесно рахувати на зиму: у грудні сонця в Україні в п'ять-шість разів менше, ніж у червні, а ніч удвічі довша, тож той самий ліхтар світить тьмяніше і коротше.
Коротко:
- Будова: сонячна панель, акумулятор (найчастіше літій-іонний або літій-залізо-фосфатний), контролер заряду і розряду, світлодіоди, датчик освітленості і часто датчик руху.
- Взимку менше світла з трьох причин: мало сонця, довга ніч і холод, на морозі літієві акумулятори заряджаються погано або не заряджаються взагалі.
- Порівнюйте люмени і режими роботи: той самий ліхтар може світити 2,5 години на повній яскравості або всю ніч на третині потужності з підсиленням від руху.
- Для відкритого двору беріть IP65, IP44 — лише під навісом або на стіні під дахом.
- Панель ставлять на південь без тіні, подалі від інших ліхтарів і освітлених вікон, інакше датчик сутінок плутається.
Як влаштований сонячний світильник
У найпростішому садовому стовпчику і в потужному ліхтарі на опорі однакові п'ять вузлів. Різниця лише в розмірі і якості.
| Вузол | Що робить | На що дивитися |
|---|---|---|
| Сонячна панель | перетворює світло на струм для заряду | монокристалічна ефективніша, площа і потужність у ватах; винесена на кабелі панель дозволяє поставити ліхтар у тіні |
| Акумулятор | накопичує енергію на ніч | тип і ємність у мА·год або Вт·год, чи можна замінити |
| Контролер | заряджає батарею, не дає їй розрядитися в нуль, керує режимами | режими яскравості, захист від глибокого розряду |
| Світлодіоди і оптика | дають світло | люмени, колірна температура, кут розсіювання |
| Датчики | вмикають світло в сутінках і при русі | дальність і кут датчика руху, налаштування |
Датчиком сутінок у багатьох моделях служить сама панель: коли напруга на ній падає, контролер розуміє, що настав вечір. Тому ліхтар поруч із яскравим вікном або іншою лампою може не вмикатися. Датчик руху зазвичай інфрачервоний: він бачить тепло людини і тварини. Принцип той самий, що й у мережевих датчиків, про які ми писали в статті як підключити датчик руху.
Акумулятори в дешевих садових ліхтариках — нікель-металгідридні, у кращих — літій-іонні типу 18650, у вуличних світильниках на опорі — частіше літій-залізо-фосфатні (LiFePO4). Чим вони відрізняються за ресурсом і поведінкою на морозі, детально розібрано в статті акумулятори для сонячної станції.
Чому взимку світить менше
Найчастіша скарга власників: «улітку світив усю ніч, а в грудні гасне до півночі». Це не брак, а фізика.
Мало сонця. За даними калькулятора PVGIS Європейської комісії, 1 кВт сонячних панелей під Києвом дає в червні в середньому 4,7 кВт·год на добу, а в грудні — лише 0,85. Співвідношення для маленької панелі ліхтаря те саме. До того ж зимове сонце низько, і пласка панель на кришці ліхтаря ловить його під гострим кутом.
Довга ніч. Улітку ліхтарю треба світити 7–8 годин, у грудні — 15–16. Тобто енергії менше в кілька разів, а витратити її треба на вдвічі довший час.
Холод. Літієві акумулятори не люблять заряджатися на морозі. Виробник автомобільних систем живлення Redarc прямо пише, що літієву батарею не можна заряджати нижче 0 °C, бо на аноді осідає металевий літій і батарея деградує, а оптимальний діапазон — від +5 до +45 °C. Інші джерела уточнюють, що допустимий струм заряду біля нуля залежить від конкретних комірок, але загальний висновок однаковий: на морозі заряд іде повільно або контролер його блокує. Крім того, на холоді знижується й доступна ємність.
Сніг і бруд. Навіть тонкий шар снігу на панелі зводить заряд майже до нуля. Узимку панель доводиться змітати так само, як сніг з ганку.
Що з цим робити: переключити ліхтар на економний режим із підсиленням від руху, ставити його так, щоб панель дивилася на південь, а для важливих місць, як-от хвіртка чи сходи, мати мережеве освітлення від домашньої мережі або резервного живлення.
Режими роботи: приклад з паспорта
Добре видно, як режим змінює тривалість роботи, на прикладі садового стовпчика європейського бренду LEDVANCE Endura Style Solar. У нього літій-іонний акумулятор 18650 на 2200 мА·год і 3,7 В, тобто близько 8 Вт·год, заряд займає 8 годин, ступінь захисту IP44, робоча температура від −20 до +40 °C.
| Режим | Світло | Скільки працює з повним зарядом |
|---|---|---|
| 1 | постійно до 200 лм | до 2,5 години |
| 2 | постійно 75 лм, при русі 300 лм | до 8 годин |
| 3 | вимкнено, при русі 400 лм | до 100 спрацювань датчика |
Висновок простий: «світить усю ніч» означає світить усю ніч у слабкому режимі. Якщо продавець не наводить таблицю режимів, порахуйте самі: енергія акумулятора у ват-годинах, поділена на потужність світлодіодів у ватах, — це максимальна кількість годин роботи за ідеального заряду. Ват-години рахують так: ємність у мА·год × напруга / 1000.
Види вуличних сонячних світильників
| Вид | Для чого | Типова яскравість | Порада |
|---|---|---|---|
| Декоративні кілочки, гірлянди, плавучі фігури | позначити клумбу, ставок, доріжку | десятки люменів | не для освітлення, лише для атмосфери |
| Стовпчики для доріжок | бачити, куди ступати | 50–200 лм | ставити через 1,5–3 м, щоб плями світла торкалися |
| Настінні з датчиком руху | ганок, вхід, гараж | 300–1000 лм | режим «вимкнено + рух», ставити на висоті 1,8–2,5 м |
| Прожектори з винесеною панеллю | двір, хвіртка, ділянка під деревами | 500–2000 лм | панель на сонці, прожектор там, де треба світло, кабель до 3–5 м |
| Вуличні «все в одному» на опорі | проїзд, вулиця, стоянка | 1000 лм і більше | опора 3–6 м, кронштейн з нахилом панелі на південь |
Висота, крок і яскравість у таблиці — практичні орієнтири для приватного двору, а не норма. Освітлення вулиць і прибудинкових територій багатоквартирних будинків проєктують за ДБН В.2.5-28 «Природне і штучне освітлення», і це завдання проєктувальника.
Як вибрати сонячний світильник
- Визначте задачу. Для атмосфери вистачить декоративних ліхтариків. Щоб бачити сходинки і доріжку — стовпчики від 50–100 лм. Щоб освітити хвіртку і номер будинку — настінний або прожектор від 300 лм з датчиком руху.
- Порівнюйте люмени, а не вати. Написи на кшталт «100 Вт» на дешевих ліхтарях часто означають еквівалент або ціле нічого. Шукайте світловий потік у люменах і таблицю режимів.
- Рахуйте енергію акумулятора у Вт·год і порівнюйте з потужністю світлодіодів. Батарею, яку можна замінити, через три-п'ять сезонів просто міняють, а не викидають ліхтар.
- Дивіться на панель. Що більша панель відносно акумулятора, то краще ліхтар переживає зиму. Монокристалічна панель дає більше енергії з тієї самої площі, про типи панелей ми писали в статті види сонячних панелей.
- Перевірте IP і температуру. Для відкритого двору — IP65, IP44 — лише під дахом. Розшифровку цифр дивіться в статті ступінь захисту IP. Робоча температура має покривати ваші морози, хоча б до −20 °C.
- Колірна температура. 2700–3000 К — тепле світло для саду і тераси, 4000 К — нейтральне для доріжок і проїзду, 6000 К і вище — холодне, яскраве, але більше приваблює комах і неприємне біля вікон.
- Датчик руху і налаштування. Корисно, коли можна змінити режим, час горіння після руху і чутливість.
Установка покроково
- Виберіть місце для панелі. Південь, південний схід або південний захід, без тіні від будинку, дерев і паркану з 10:00 до 15:00. Узимку тінь довша, перевірте місце в листопаді, а не в липні.
- Відступіть від інших джерел світла. Ліхтар на стіні під мережевою лампою або біля освітленого вікна може не вмикатися, бо датчик сутінок «бачить» день.
- Закріпіть. Кілочок — у вологий ґрунт, без ударів молотком по корпусу. Настінний — на дюбелі в цеглу або бетон. Опору вуличного світильника — у бетонну основу за інструкцією виробника, з урахуванням вітрового навантаження на панель.
- Нахиліть панель, якщо кріплення це дозволяє: для зими краще крутіший нахил, тоді на панелі менше затримується сніг.
- Увімкніть ліхтар вимикачем на корпусі (у новому він часто вимкнений для транспортування) і дайте акумулятору зарядитися один-два сонячні дні перед першою ніччю.
- Налаштуйте режим під сезон: улітку можна постійне світло, восени і взимку — економний з підсиленням від руху.
Коли сонячного ліхтаря замало
Якщо світло біля входу, сходів або хвіртки потрібне щоночі взимку, автономні ліхтарі його не гарантують. Надійніше мережеве вуличне освітлення від домашнього щитка з резервом від інвертора і акумулятора або від сонячної станції будинку: там одна велика панельна система і одна батарея працюють на все освітлення. Розрахунок такої системи для приватного будинку ми зробили в статті сонячна електростанція для будинку, а як заряджати від сонця невеликі пристрої — у статті зарядний пристрій на сонячних батареях.
Ціни: сонячні панелі
Індекс цін Трибуни 5 260 ₴ ≈ 116 $
| # | Модель | Ціна, ₴ | від, $ | 30 дн. | Магазинів | Індекс | Оцінка читачів |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Longi Solar LR8-66HGD-625M Hi-MO 7 Bifacial | 4 929–6 580 | 109 | 4 | 60 | |||
| Reolink Solar Panel 3 White Найкраща ціна · 10.11 | 2 077–2 660 | 45,7 | 9 | 58 | |||
| JA Solar JAM72D42-640/LB Bifacial | 5 100–7 524 | 112 | 4 | 58 | |||
| 4 | Astronergy ASTRO N7s CHSM48RN(DG)F-BH Bifacial | 3 999–4 320 | 88,1 | 3 | 54 | ||
| 5 | JA Solar JAM72D40-605/MB | 5 301–7 267 | 117 | 5 | 45 | ||
| 6 | Longi Solar LR8-66HYD-650M Bifacial Hi-MO 9 | 5 260–7 128 | 116 | 3 | 42 | ||
| 7 | Luxen Solar LNDT-625ND | 5 283–7 365 | 116 | 3 | 38 | ||
| 8 | ReneSola RS9-720NBG-E1 Bifacial | 6 400–7 609 | 141 | 4 | 34 | ||
| 9 | BLUETTI PV100 (P-PV100-UG-BK-LS-010) | 8 784–9 280 | 193 | 4 | 32 |
Догляд, безпека і коли кликати майстра
- Протирайте панель від пилу і пилку навесні і змітайте сніг узимку. Абразив і розчинники псують покриття.
- Замінюйте акумулятор лише на такий самий тип і напругу. Нікель-металгідридний елемент на місці літієвого або навпаки контролер заряджатиме неправильно, а пошкоджений літієвий акумулятор може загорітися.
- Здуті, потріскані або протічні акумулятори не заряджайте, а здавайте в пункти прийому батарейок, а не в смітник.
- На зиму декоративні ліхтарики з дешевими батареями краще занести в дім: батарея, яка тижнями стоїть розряджена на морозі, втрачає ємність.
- Вуличний світильник на опорі вище 3 м ставлять удвох, з надійним бетонуванням основи.
Кличте електрика, якщо хочете поєднати сонячні ліхтарі з мережевим освітленням, вивести вуличну лінію від щитка або підключити двір до резервного живлення будинку.
Часті питання
Чому сонячний ліхтар не вмикається вночі?
Найчастіше він стоїть біля іншого джерела світла, і датчик сутінок вважає, що ще день, або вимкнений вимикач на корпусі. Якщо ж ліхтар вмикається і швидко гасне, акумулятор не набрав заряду: панель у тіні, у снігу або батарея вичерпала ресурс.
Скільки служить акумулятор у сонячному світильнику?
Залежить від типу і умов: літієві і літій-залізо-фосфатні розраховані на значно більше циклів, ніж нікель-металгідридні в дешевих ліхтариках. Узимку ресурс з'їдають глибокі розряди і мороз. Якщо ліхтар працює дедалі коротше за хорошої погоди, найпростіше замінити батарею на аналогічну.
Чи можна залишати сонячні ліхтарі на вулиці взимку?
Моделі з робочою температурою до −20 °C і нижче і ступенем захисту IP65 розраховані на це. Але світити вони будуть менше, а при сильному морозі контролер може не заряджати літієву батарею. Дешеві декоративні ліхтарики краще прибрати до весни.
Чи світять сонячні ліхтарі в похмурий день?
Панель заряджає батарею і від розсіяного світла, але в кілька разів слабше, ніж на сонці. Після кількох похмурих днів поспіль ліхтар буде світити коротко або тьмяно, тому для важливих місць потрібне мережеве освітлення з резервом.