Practical Action/Rural lighting/tr
Sanayi ülkelerinde ve gelişmekte olan ülkelerin birçok kentsel alanında aydınlatma hafife alınır. Birçok insan için bir düğmeye basarak ışık elde edemeden gece yaşamayı hayal etmek zordur. Ancak, insanlığın yaklaşık yarısı, 2500 milyondan fazla insan, şebekeye bağlı elektriğe erişimleri olmadığı için gün batımından sonra çok fazla ışık olmadan yaşarlar .
Gelişmekte olan ülkelerin kırsal kesimlerindeaydınlatma genellikle mumlar veya gaz lambalarıyla sağlanırken, pahalı, tek kullanımlık kuru hücrelerle çalışan meşaleler (veya el fenerleri) aralıklı kullanım için taşınabilir bir ışık kaynağı olarak kullanılır. Tüm yanma lambaları gerçek bir yangın riski oluşturur. Gazyağı ve bütan da giderek pahalı hale geliyor ve gelişmekte olan ülkelerde bazen kıtlık yaşanıyor. Bu nedenle teknik özetin geri kalanında kırsal 'şebekeden uzak' yerlerde elektrikli aydınlatmanın kullanımı ele alınmaktadır.
İçindekiler
Kırsal alanlarda aydınlatma için elektrik enerjisi depolama
Elektrik ışığı normalde talep üzerine ihtiyaç duyulduğundan, bunu sağlamanın tek yolu bir pil biçiminde elektrik depolama sağlamaktır. Satın alındığında şarj edilen ve tükendiğinde atılan birincil piller (yani kuru hücreler) kullanmak mümkündür. Bunlar kullanışlıdır ancak elektrik enerjisi maliyetleri açısından son derece pahalıdır ve özellikle kırsal alanlara taşınmaları için nakliye ve dağıtım maliyetleri oluştuğundan tropik bölgelerde pahalıdır.
Şarj edilebilir ikincil piller, birincil pillerden daha uygun maliyetlidir, ancak bunları şarj etmek için ekipmana yatırım yapmak gerekir. Mevcut iki ana ikincil pil seçeneği kurşun-asit ve nikel-kadmiyum pillerdir; ilki arabalarda kullanılan pillere benzerdir. Nikel-kadmiyum piller genellikle daha az bulunur (kuru hücre ikameleri hariç) ve daha pahalıdır, ancak kurşun-asit pillerden daha sağlam ve kötüye kullanıma dayanıklı olabilirler. Ancak kullanılmadıklarında oldukça hızlı bir şekilde kendi kendine boşalırlar. Kurşun-asit pilden gelen elektrik enerjisi, birincil (kuru) pillerden sağlanan aynı enerji miktarı için yirmide bir ila beşte bir kadar az bir maliyete sahip olabilir.
Çoğu aydınlatma amacı için kurşun-asit aküler muhtemelen en kolay ve en ucuz ikincil hücre seçeneğidir. Araba akülerinden daha uzun ömürlü olan derin deşarjlı aküler olarak mevcuttur ve iyi bakıldığında genel elektrik depolaması için daha iyi olma eğilimindedir. Çoğu kurşun-asit ve nikel-kadmiyum aküler, elektrolit seviyelerinin düzenli olarak kontrol edilmesini ve damıtılmış veya deiyonize su ile doldurulmasını gerektirir (asit ile değil). Bu amaçla yağmur suyu kullanılabilir, ancak hiçbir şekilde kirlenmemiş olması gerekir. Az bakım gerektiren ve bakım gerektirmeyen kurşun-asit aküler de mevcuttur, ancak maliyeti biraz daha yüksektir.
Kurşun-asit akülerle ilgili dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, aşırı deşarj olmaları durumunda ömürlerinin önemli ölçüde kısalmasıdır. İdeal olarak, tam değerlerinin yalnızca yaklaşık %50'sine kadar deşarj edilmelidir; yani 60Ah (amper-saat) akü, yeniden şarj edilmeden önce yalnızca 30Ah'ye kadar deşarj edilmelidir.
Tipik mevcut derin deşarjlı yük-asit akü maliyetleri toplam nominal kapasitenin 60 £/kWh'si veya kullanılabilir depolamanın 120 £/kWh'si civarındadır, nikel-kadmiyum ise bu seviyenin yaklaşık üç katı olacaktır. Maliyet bazı uzman tiplerde ve çok küçük akülerde artar.
Piller genellikle 2V'un katları şeklinde nominal voltajlarla sağlanır; yaygın daha büyük kapasiteli kurşun-asit piller 12V veya 24V nominal voltaj olacaktır. Neredeyse her pil voltajında çalışan filaman ampuller elde edilebilir, ancak floresan ve buhar deşarjlı lambaların 'şebeke voltajı' (genellikle 240V) AC (alternatif akım) gerekir. Bu, pil ve lamba arasına uygun bir invertör ara yüzü takılarak kolayca sağlanabilir; bu tür lambaların yüksek verimliliği, uzun saatler ışık gerekiyorsa bir invertöre yatırım yapmayı fazlasıyla değerli kılar. Aslında bazı küçük floresan lambalar dahili bir invertör içerir ve bunlar genellikle şebeke frekansından daha yüksek frekansta çalışır ve bu da ışığın verimliliğini daha da artırır. Çoğu durumda, doğrudan 12V veya 24V DC (pil) kaynağına bağlanabilmesi için dahili invertörlü bir floresan lamba elde etmek en iyisi olacaktır.
Son olarak, düşük voltajlı kaynaklarla kablo çalışmalarının mümkün olduğunca kısa tutulmasının önemli olduğunu (aksi takdirde çok ağır kablolar kullanılması gerektiğini) belirtmek önemlidir, aksi takdirde kablolarda önemli kayıplar meydana gelir. 12V sisteminde 1,2V'luk bir voltaj düşüşü, kablodan iletilen gücün %10'unun kaybına neden olur. Voltaj düşüşü sayısal olarak amper cinsinden akım ile ohm cinsinden kablonun direncinin çarpımına eşittir; 1mm² bakır kablonun voltaj düşüşü 0,025A olacaktır, bu nedenle 1,25A taşıyan 10 m'lik 1 mm² kablonun voltaj düşüşü 1,25 x 0,042 x 10 = 0,525V olacaktır. Bu, kabul edilebilir olan yaklaşık %96'lık bir kablo verimliliğini temsil eder. Ancak, aynı kablonun 100 m'si 5,25V'luk bir voltaj düşüşüne neden olacak , bu da ışığın çalışmamasına neden olacak ve her durumda sağlanan enerjinin neredeyse %50'sinin oldukça kabul edilemez bir kaybını temsil edecektir.
Örneğin, gecede altı saat boyunca bir invertörle bir aküden çalışan 30W'lık bir floresan ışık her 24 saatte 180Wh tüketecektir. İnvertördeki, kablolardaki ve aküdeki kayıplar bu gereksinimi yaklaşık 300Wh/24sa'ya çıkaracaktır. %50'den fazla deşarjı önlemek ve nominal 24 saatlik depolama kapasitesi sağlamak için, yukarıdaki örnekte, 600Wh (toplam deşarj için 1200Wh) kullanılabilir kapasiteye sahip bir akü gerekecektir ve maliyeti yaklaşık 80 £'dur.
Pilleri şarj etmek için güç kaynakları
Şarj için elektriğin sağlanmasında dört ana yöntem bulunmaktadır:
- pili en yakın elektrik şebekesine götürüp şarj edin
- küçük bir motorla çalışan jeneratör seti kullanarak
- fotovoltaik şarj sistemi (güneş hücreleri) kullanarak - Şekil 1
- küçük bir rüzgar jeneratörü kullanarak - Şekil 2
Jeneratör seti kullanmak, başka amaçlar için de güç üretilmediği sürece önemli sorunlara yol açar; sadece bir veya iki ışık için küçük bir akü depolaması için kabul edilebilir olan şarj akımı, en küçük jeneratör setleri için bile oldukça düşüktür; dolayısıyla motorun kısmi yükte çalıştırılması gerekir; bu da verimsiz yakıt kullanımına neden olur ve motor için kötüdür.
Fotovoltaik sistem, dünyanın birçok yerinde şarj için yeterli güneş bulunabildiğinden ve böyle bir sistem, dizinin ara sıra temizlenmesi dışında, neredeyse hiç dikkat gerektirmediğinden, açık ara en evrensel olarak uygulanabilir olanıdır. Sorun şu ki, fotovoltaik dizilerin maliyeti şu anda (teslim ve kurulumlu) 3-5 £/Wp (tepe Watt) civarındadır. Tedarikçi, ihtiyaç duyulan boyut konusunda tavsiyede bulunabilmelidir (ve genellikle bir pil ve aydınlatma sistemi de sağlayabilir). 30 W'lık bir ışığı altı saat çalıştırmak, güneşli tropikal bir konumda, genellikle iki adet nominal 40 W'lık güneş modülü gerektirir ve bu nedenle yaklaşık 400 £'a mal olur. Uzun süreli bulutlu dönemlerin olduğu bölgeler bu kapasitenin iki katına kadar ihtiyaç duyabilir.
Son seçenek küçük bir rüzgar jeneratörü kullanmaktır; bu genellikle en az rüzgarlı aylarda ortalama rüzgar hızının 4,0 m/s'den fazla olduğu yerlerde güneş enerjisinden daha ucuz bir seçenek olacaktır . Ayrı bir teknik özet, rüzgar jeneratörleri hakkında daha fazla bilgi verir ve küçük ölçekli uygulamalar için rüzgar jeneratörünün gerekli rotor alanının aydınlatma gibi olacağı kuralını verir:
ARveAROTOR(M2)=ENveRGveDveMAND(kBH/DAve)0,0048v3{\displaystyle Alan_{Rotor}(m^{2})={\frac {Enerji_{talebi}(kWh/gün)}{0,0048v^{3}}}}
Burada v yılın en az rüzgarlı ayındaki ortalama rüzgar hızıdır. Altı saatlik 30W lamba örneği için, 5m/s'de 0,5m 2 rotorlu bir rüzgar jeneratörünün yeterli olacağı, 4m/s'de 1m 2 rotora ve 3m/s'de 2,3m 2 rotora ihtiyaç duyulacağı sonucu çıkar. Küçük makineler için (kurulu)tipik rüzgar jeneratörü maliyeti m 2 başına 400-600 £ civarındadır .
Sonuçlar
Aydınlatma gücü 100W'lık bir tungsten filamanlı lambaya benzeyen ve mantolu basınçlı gaz lambasından daha parlak olan 30W'lık bir floresan lamba örneğimizde, rüzgar veya güneş enerjisi kullanarak kırsal bir 'şebekeden bağımsız' konumda çalıştırmak için aşağıdaki öğelere ihtiyacımız olacağı sonucuna varabiliriz:
| Öğe | Yaklaşık maliyet |
| Dahili inverter üniteli 12V 30W floresan lamba | 10 £ |
| 10m kablo, konnektörler vb. | 10 £ |
| 1200 Wh pil (nominal) 6000 Wh kullanılabilir kapasite sağlıyor | 80 £ |
| artı şunlardan biri: | |
| 60-90W (nominal) güneş paneli dizisi (güneş ışınımına bağlı olarak) veya 0,5 ila 2m 2 rotor alanına sahip rüzgar jeneratörü (akü şarj regülatörü) | 200-500 £ 200-900 £ |
Tek bir ışık için ödenecek bu miktar kulağa çok gelebilir, ancak işletme maliyetleri önemsiz olacak ve güvenilir bir şekilde kaliteli ışık sağlanacaktır. Çok daha az tatmin edici olan bir basınçlı fener yalnızca yaklaşık 15-30 £'a mal olacak, ancak aynı görev döngüsünde haftada yaklaşık 5 litre gazyağı tüketecektir ki bu da tipik olarak yılda 75-150 £'a mal olacaktır. Güneş panellerinin ve küçük rüzgar jeneratörlerinin fiyatı üretim arttıkça gerçek anlamda düşerken, gazyağı fiyatı artmaya devam edecektir. Gelişmekte olan ülkelerde on binlerce küçük fotovoltaik aydınlatma sistemi (örneğin 1990'da Moğolistan'da 4000) ve özellikle Çin'de on binlerce rüzgar enerjisiyle çalışan aydınlatma sistemi kullanılmaktadır.
Daha fazla bilgi
Yayınlar
Gazyağı ve Sıvılaştırılmış Petrol Gazı (LPG) Teknik Bilgi Servisi ( Pratik Eylem Teknik Özeti )
Güneş Fotovoltaik Ürünleri: Kalkınma Çalışanları İçin Bir Kılavuz Anthony Derrick, Cathrine Francis ve Varis Bokaldis ITDG Yayıncılık, 1989
Kırsal Aydınlatma: Kalkınma Çalışanları İçin Bir Kılavuz, Jean-Paul Louineau, Modibo Dicko, Peter Fraenkel, Roy Barlow ve Varis Bokalders, ITDG Yayıncılık, 1994
Faydalı bağlantılar
Winrock International India (WII)
http://www.winrockindia.org
Winrock International (WI)
http://www.winrock.org Winrock, Hindistan alt kıtası
için güneş enerjisiyle çalışan bir fener geliştirdi
Intermediate Technology Consultants
güneş enerjili fener web sitesi
http://itcltd.com/glowstar/
Sollatek
http://www.sollatek.com/
Ekipman tedarikçileri
Chris Crotty (Al P Anton için)
Kyocera America Limited
8611 Balboa Ave
San Diego CA 92123 - 1580
ABD
Tel: +1 619 576 2600
Faks: +1 619 569 9412
Güneş enerjili fenerlerin üretimi
Pennmaritime Solar
Baxter House
48 Church Road
Chavey Doen
Ascot, SL5 8RR
Birleşik Krallık
Tel: +44 (0)1344 891118
Siemens Solar Lantern'in Birleşik Krallık tedarikçisi
