Güneş Enerjili Aydınlatma Nasıl Yapılır?

Gözümüz vasıtasıyla beynimizde bir duyum meydana getiren ışık enerjisi, insanlık tarihi boyunca hep ihtiyacımız olmuştur.

Temel ışık kaynağımız -aynı zamanda doğal ışık kaynağı- güneştir. Güneş battığında ışık ihtiyacımızı yapay ışık kaynakları ile karşılarız. Bunun için de en yaygın yöntem elektrik enerjisini ışık enerjisine çeviren lambalardır.

Peki ya elektrik şebekesinin ulaşamadığı yerler, bölgeler? Unutmadan günümüzde dünyada 1,3 milyar insan elektrik şebekesine ulaşamıyor. Buralarda güneşten enerji üretip depolayıp, aydınlatma için tekrar ışık enerjisine dönüştürmeye ihtiyaç duyarız.

Elektrik şebekesinin olmadığı yerlerde solar sistemlerle elektrik üretmek çevreci ve kolay bir yaklaşımdır. Güneşten (ışık enerjisinden) üretilen elektrik enerjisinin zamanlaması aydınlatma için çok uygun değildir. Gündüz üretilen bu enerjiyi bataryada depolayıp gece kullanma durumunda kalırız. LED ışık kaynaklarının verimliliklerinin artması ile bu tür uygulamalar elverişli hale gelmiştir.

Aslına bakarsanız ilk solar enerjili LED aydınlatma uygulamaları yoksul bölgelerde, şebeke olmayan yerlerde başlamıştır.

Uygulama yerlerine baktığımızda, daha çok elektrik şebekesinin olmadığı bölgelerde aydınlatamalar, tesisatın zahmetli/maliyetli olduğu alanlar (genellikle peyzaj uygulamaları), reklam ve işaret ışıkları, şebeke maliyetinin yüksek olduğu çevre aydınlatmaları aklımıza geliverenler.

Verimlilik

Solar kısmında, en az ışık ile en çok elektrik üreten bir sistem tercih edilmeli, yine batarya en optimum ölçülerde en çok enerji depo edebilmeli. LED tarafında aynı şekilde harcanan güce en çok ışık üreten, ışık eğrisi aydınlatma ihtiyaçlarını karşılayan yapıda ve armatür verimliliği yüksek modeller tercih edilmeli. Örneğin bu bir dış aydınlatma armatürü ise optimum ölçülerde ve ağırlıkta olmalı ki direğimize fazla yük getirmesin, rüzgar yükü düşük olsun. Aynı zamanda solar panel güneşten en fazla faydalansın.

Kontrol Devresi

Aslında LED’lerin doğru akımla ve düşük gerilimlerle çalışması büyük avantaj. Elde edilen DC gerilim yine DC olarak bataryada saklanır ve DC olarak LED’lerde tüketilir, DC DC çeviriciler hem verimli hem de pratik kullanımdır. Bunu yaparken ne kadar elektrik üretiyoruz, ne kadar akım ve gerilimle bataryamızı şarj ediyoruz,  LED’leri ne kadar akımla hangi zamanlarda veya çevre ışık koşullarında çalıştıracağız vb. değişkenler ve ihtiyaçlarımıza göre otomatik denetlemeliyiz.

İşte bu işlemleri bizim adımız yapan bir elektronik kontrol devresine kesinlikle ihtiyacımız var. Bu kontrol devresi bataryamızın ısısını dahi kontrol ederek batarya ömrünün uzun olmasını sağlayabilir. Yine bir Japon firmasına ait solar dış aydınlatma ürününde deprem sensörü olduğunu görmüştük. Depremi algıladığında lambayı %50 performansla çalıştırarak normal çalışma kondisyonlarına göre aydınlatma süresini 2 katına çıkartıyor.

Isıl Denetim

Hem solar ürünler, hem de LED ışık kaynakları bilgisayarımızın, akıllı telefonumuzun işlemcileri gibi yarı iletken malzemelerdir. Bunlara en az bilgisayarımız, akıllı telefonmuz kadar mekanik, elektriksel ve ısıl olarak hassas olmalıyız. Yarı iletken malzemelerin en önemli hassasiyetlerinden birisi ısıdır, bunun için bu ürünler tasarlanırken ısıl denetimleri iyi hesaplanmalı ve uygulanmalıdır. Bataryalar için de ısıl hassasiyetin yüksek olduğunu biliyoruz, bunun için sistem tasarlanırken batarya üreticilerinden ısıl kondisyonları (gerilim, akım, ısı ve ömür ilişkisi) ile ilgili bilgilerin alınıp bunlara dikkat etmek gereklidir.

IP Koruma

Solar, batarya ve LED ürünlerin kullanıldığı bu ürünler genellikle dış mekanlarda çalıştırılırlar. Bunun için kullanım yerine göre toza, neme, suya, mekanik şartlara dayanıklı tasarımlar olmalıdır. Mesela bir teknenin direğine takılacak bir üründe deniz suyundan oluşabilecek korozyon için dayanıklı olmalıdır. Bu bağlamda IP koruma için makine mühendislerine önemli işler düşüyor.

Ömür

“Bir zincir en zayıf halkası kadar sağlamdır.” önermesinden hareketle sistemde kullanılan bütün yapıların sistem ömrünü etkilediğini aklımızdan çıkarmayalım. Örneğin standart batarya ömrü 2-3 yıl olduğunu düşünürsek sistem ömrümüz de bu kadar olacaktır. Ya da 1000 döngü olan bir batarya kullandığımızda yaklaşık 3 yıl sonra bataryamızın ömrü sona erecektir. Bunun için özellikle küçük güçlerde ultra kondansatörler (ultracapacitor) kullanılarak batarya ömrü, solar ve LED kadar (ortalama 30-50 bin saat) uzun olması sağlanmaktadır. Bataryalar için değişim periyotları planlanmalı ve değişimin kolay olması için kolay ulaşılır olmalıdır.

Solar sistem ile donatılmış bir LED aydınlatma aygıtı sonsuz güç kaynağına bağlanmıştır, kurulumdan sonra hiçbir yakıt gerektirmeyecektir. Kontrol devresine bağlanacak sensörler ile her şey otomatik kontrol edilebilecek, hatta istenirse wireless olarak bir merkezden izlenebilir kontrol seçenekleri değiştirilebilir. Özellikle dış aydınlatmalarda, yeraltı kablosu, kazı, kapatma, yeniden peyzaj maliyetleri ve kablo arıza riskleri ortadan kalkmaktadır.

Sonuç olarak iyi bir planlama ile yukarıdaki avantajları sağlayan güneş paneli, batarya ve LED aydınlatma ürünleri üçü bir arada hayatımızı kolaylaştıracaktır.

LED Portalı