ソーラーランプ

ソーラーランプは、ソーラーライトやソーラーランタンとも呼ばれ、 LEDランプ、ソーラーパネル、バッテリー、充電コントローラー、インバーターで構成される照明システムです。ランプは、太陽光発電パネルを使用して充電されたバッテリーからの電気で動作します。

太陽光発電の家庭用照明は、ろうそくや灯油ランプなどの他の光源の代わりに使用できます。太陽光ランプは、燃料とは異なり、太陽からの再生可能エネルギーは無料であるため、灯油ランプよりも運用コストが低くなります。さらに、太陽光ランプは灯油ランプとは異なり、室内の空気を汚染しません。ただし、太陽光ランプは一般に初期コストが高く、天候に左右されます。

田舎で使われるソーラーランプは、携帯電話の充電など、他の機器に電力を供給する機能を備えていることが多い。近年、部品やランプの大量生産が増えたため、ソーラーランプのコストは下がり続けている。

一部の太陽光発電では単結晶シリコンまたは多結晶シリコンパネルが使用されていますが、新しい技術では薄膜太陽電池が使用されています。^[1]現代の太陽電池は1954年にベル研究所で導入されて以来、^[2]太陽電池の光から電力への変換効率の向上と、規模の経済性と組み合わされた現代の製造技術により、太陽光発電は国際的に成長しました。

最初のソーラーライトの特許は1955年にモーリス・E・パラダイスによって申請されました。^[3]

2016年現在、LEDランプは白熱電球の約10％のエネルギーしか消費しません。^[4] LEDランプの生産効率の向上により、古い電気照明の代替として採用が増えています。

ほとんどの太陽電池パネルは半導体材料である単結晶シリコンで作られています。^[5]

光が太陽電池に当たると、接続された電気回路に電流が発生します。これを光電効果と呼びます。^[5]太陽光発電システムは太陽光のエネルギーを直接電気に変換します。

ソーラーパネルは、ガラス、カプセル、結晶セル、バックシート、ジャンクションボックス、そして最後にフレームの順に、異なる材料の層で作られています（図2）。カプセルは、問題を引き起こす可能性のある湿気や汚染物質を防ぎます。^[6]

バッテリーは通常、金属またはプラスチックのケースに収納されています。ケース内には、化学反応が起こる陰極と陽極を含む電極があります。また、陰極と陽極の間にはセパレーターがあり、電極同士の反応を防ぎながら、電荷が2つの間で自由に流れるようにしています。最後に、コレクターがバッテリーから外部に電荷を伝導します。^[7]

ソーラーランプ内部の電池は通常、極端な温度範囲での使用を可能にするために、深放電で高性能を発揮するゲル電解質技術を使用しています。^[要出典]鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウム電池が使用されることもあります。

ランプのこの部分はソーラーパネルからのエネルギーを節約し、光エネルギーが利用できない夜間に必要なときに電力を供給します。

一般的に、太陽光発電のエネルギー変換効率は物理的な理由により制限されています。長波長の太陽放射の約24％は吸収されません。33％は周囲に熱として失われ、さらに約15〜20％が失われます。吸収されるのはわずか23％であり、これはバッテリーがソーラーランプの重要な部分であることを意味します。^[8]

このセクションは、バッテリーの充電を保護するために動作システム全体を制御します。これにより、温度差の大きい極端な気象条件を含むあらゆる状況下で、バッテリーが過充電または過放電してバッテリーがさらに損傷することがなくなります。^{[引用が必要]}

このセクションには、照明コントローラ、時間コントローラ、サウンド、温度補正、照明保護、逆極性保護、停電時に敏感なバックアップ負荷が正常に動作することを保証する AC 転送スイッチなどの追加部品も含まれます。^{[引用が必要]}

LED ライトは、発光効率が高く寿命が長いため使用されています。DC 充電コントローラの制御下で、非接触制御により、暗くなると自動的にライトが点灯し、昼間になると自動的に消灯します。また、時間コントローラと組み合わせて、特定の時間を設定すると、自動的にライトのオン/オフを切り替えることもあります。^{[引用が必要]}

図3に示すように、チップにはマイクロチップ(R)、B-、B+、S-、S+が含まれています。S+とS-は両方ともワイヤでソーラーパネルに接続されており、一方はプラス電荷を持ち、もう一方はマイナス電荷を持ちます。この場合、B-とB+は2つのバッテリーに接続されています。これらすべてが接続されると、LEDライトを通して光が示されます。

ソーラーランプは電気ケーブルを必要としないため、顧客にとって設置やメンテナンスが簡単です。ソーラーランプは、メンテナンス費用と電気代を削減できるため、所有者にとってメリットがあります。ソーラーランプは、電力網がない地域や、安定した電力供給のない遠隔地でも使用できます。^{[引用が必要]}世界中で 10 億人以上が電気照明を利用できず、貧困が続いています。^{[引用が必要]}

太陽エネルギーの出力は天候によって制限され、曇り、雨、冬の場合には効果が低下する可能性があります。^[要出典]

灯油ランプからソーラーランプに切り替える家庭は、灯油排出に伴う健康リスクも軽減します。灯油は人間の肺に悪影響を及ぼすことが多いです。^[9]

太陽エネルギーを利用すると、室内での汚染を最小限に抑えることができます。室内では、灯油が健康問題の原因となっていることが知られています。しかし、太陽光発電パネルはシリコンや鉛などの有毒金属で作られており、処分が難しい場合があります。^[要出典]

ソーラーライトの使用は、電気のない家庭に住む生徒の教育を向上させます。非営利団体「Unite to Light」が南アフリカのクワズール・ナタール州の遠隔地にある学校にソーラーランプを寄付したところ、テストの点数と合格率が30%以上向上しました。^[10]照明のおかげで、生徒は暗くなってから勉強する時間が増えました。^[要出典]

2017年にバングラデシュ北部の未電化地域で行われた実験的研究では、ソーラーランタンの使用により、家計支出総額が減り、子どもたちの自宅学習時間が増加し、学校出席率も上昇したことが判明した。しかし、子どもたちの学力は大幅に向上しなかった。^[11]

これらのライトは、歩行者や運転者のための AC 電力網を必要とせずに、夜間に街路を照らす便利で費用効果の高い方法です。システムの各ランプに個別のパネルが付いている場合もあれば、複数のランプに電力を供給するための大きな中央ソーラー パネルとバッテリー バンクが付いている場合もあります。

小型のソーラーランプは、庭に間接照明を加えるために住宅所有者が使用できます。これらのライトは、一般的には通路ライトやスポットライトなど、さまざまな形状のものがあります。^[12]

インドの農村部では、LEDやCFLを使用したソーラーランプ（一般的にソーラーランタンと呼ばれる）が、灯油ランプやその他の安価な照明の代替として使用されています。特に電気へのアクセスが難しい地域では、ソーラーランプは非常に便利であり、生活の質も向上します。^[13]

アフリカは、電力アクセス率が世界で最も低い40% ^[14]ですが、ソーラーランプや完全な家庭用照明ソリューションへのアクセスにより大きな恩恵を受けています。アフリカの多くの地域では、日没後の照明が不十分であることが安全上のリスクとなります。ソーラーライトは暗い通りや通路を照らし、公共の安全を高め、事故を減らします。^[15]

海洋環境では、従来の照明の代替として LED ソーラー ライトがますます使用されています。ボートやセーリングは遠隔地で行われるため、電力の確保が難しく、ソーラー ボート照明などの自給自足技術が求められます^[要出典]

アメリカの投資家たちは、灯油ランプの代替として、1台あたり10ドルのソーラーランタンの開発に取り組んでいます。^[16]

ソーラーホーム照明ソリューションは、購入に費用がかかる場合があります。オフグリッドソーラー組織は、Pay-As-You-Goモデルなどの革新的な金融メカニズムを通じてソーラーホーム照明システムを提供しており、消費者は毎月の分割払いで家全体に電力を供給することができます。現在、サハラ以南のアフリカにおけるオフグリッドソーラー照明製品の全売上の40％以上がPayGoを通じて行われており、ケニアではほぼ50％、ルワンダでは65％に達しています。^[14]

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