As luzes solares carregam à sombra? Guia de eficiência

Introdução

A crescente consciencialização para a utilização de energia e o seu impacto no ambiente fez das luzes solares um porta-estandarte da iluminação exterior ecológica. Os clientes residenciais e comerciais são adeptos das luzes de exterior e de pátio alimentadas a energia solar ou dos holofotes solares, devido à quantidade excecional de luz que oferecem no verão, aos seus autómatos que detectam a luz solar e ao facto de não dependerem de fios eléctricos. No entanto, uma questão mais geral parece assombrar as mentes dos futuros utilizadores e dos já existentes: As luzes solares funcionam em zonas com sombra?

Esta pergunta aborda as principais preocupações relativas à funcionalidade da luz solar e à sua dependência operacional da luz solar. Centra-se em aspectos práticos como as áreas de jardim que estão cobertas de sombra, as varandas que estão no exterior mas não são diretamente iluminadas pelos raios solares, ou mesmo os dias sazonalmente nublados que reduzem drasticamente a quantidade de luz solar disponível para o painel solar. Estas nuances podem criar uma lacuna para aqueles que desejam utilizar a tecnologia de forma optimizada, uma vez que não existem guias claros sobre o carregamento solar de baterias em condições menos que perfeitas.

Este guia abordará a correlação entre a sombra e a quantidade de luz solar que um painel pode aproveitar para carregar. Neste guia, explicamos os princípios fundamentais, analisamos o que determina as capacidades de carregamento à sombra e sugerimos formas de melhorar o desempenho dos dispositivos alimentados a energia solar. No final, tomará decisões bem informadas relativamente às luzes alimentadas por energia solar para os seus espaços exteriores, para que possam ser iluminados, de forma elegante e ecológica, por energia solar, em qualquer altura do ano e do dia.

Noções básicas sobre o carregamento de lâmpadas solares

Ao analisar as questões relativas ao carregamento à sombra, é importante considerar primeiro como funcionam as luzes solares em relação ao carregamento. Na sua essência, as luzes solares são estações de energia compactas e auto-suficientes - brilhantemente concebidas para aproveitar e utilizar a energia da luz solar.

O processo de carregamento começa com o painel fotovoltaico (PV), o componente mais visível de uma luz solar. Uma luz solar contém um painel fotovoltaico que é um semicondutor de material de silício. Este painel, que é feito de silício, tem efeitos fotovoltaicos que são activados quando a luz solar o atinge. Os electrões excitados nos semicondutores, quando expostos à luz solar, provocam uma corrente eléctrica. Isto é conhecido por muitos como o efeito fotovoltaico. Imagine assim: uma multidão de mini painéis solares, captando furiosamente os fotões do sol e convertendo-os em energia eléctrica.

Atualmente, a eletricidade produzida pelos painéis solares não pode ser utilizada para iluminação. No entanto, pode ser armazenada numa bateria híbrida de iões de lítio ou de níquel-metal, que funciona como um cofre de energia. O painel solar repõe constantemente a carga armazenada na bateria enquanto houver luz solar disponível, durante o dia.

Ao anoitecer, quando a luz natural se desvanece, um fotossensor colocado no interior da luz solar é capaz de detetar a mudança do nível de luz. Este processo ativa a luz para se ligar automaticamente utilizando a energia da bateria que foi armazenada durante o dia. A energia armazenada alimenta então o LED (díodo emissor de luz) responsável pela fonte de iluminação. Devido à fiabilidade da tecnologia solar, os LEDs são preferidos devido à sua eficiência energética, longa duração e luminosidade.

Todos os dias, a luz oferece uma solução de iluminação autossustentável através do carregamento durante o dia e da iluminação durante a noite. Todo este ciclo tem um limite, depende da intensidade e da duração da luz solar, bem como da luminosidade desejada, o que nos leva de volta à questão principal da sombra.

Então, as luzes solares carregam à sombra?

Sim, as luzes solares carregam à sombra, mas é crucial moderar as expectativas relativamente à eficiência do carregamento e à produção de luz nestas condições. O consenso prevalecente, apoiado por inúmeras fontes, confirma que os painéis solares são capazes de gerar eletricidade mesmo quando expostos à luz solar indireta ou em dias nublados. Cada luz ou painel produzirá algum rendimento, mas é importante ter em conta as circunstâncias em que o painel ou a luz são colocados. Para além das expectativas relacionadas com a produção, a eficiência, como já foi referido, será o principal fator. Por último, existe um acordo dominante apoiado por várias fontes que afirmam que, independentemente de estar nublado ou de a luz ser indireta, os painéis solares produzirão sempre eletricidade.

Mas, acima de tudo, a principal diferença reside na sua eficiência. É óbvio que os painéis solares funcionam melhor quando há luz solar direta e clara, porque quando o painel está na sombra, a luz que chega ao painel solar é de muito menor intensidade. A intensidade da luz é proporcional à grande quantidade de energia que pode ser aproveitada pelo painel solar e esta, por sua vez, está diretamente relacionada com a velocidade a que a bateria pode ser carregada.

Façamos uma analogia com um tanque de água que é enchido por uma mangueira. A luz solar sem obstáculos é o equivalente a uma mangueira de alta pressão, enquanto a sombra é mais semelhante a uma mangueira de baixa pressão ou a uma fonte de água corrente. Assim, na presença de sombra, o tanque enche-se de água, embora muito lentamente.

Como já discutimos anteriormente, as luzes solares não ficam completamente inoperantes em locais sombreados, no entanto, tendem a ter problemas de desempenho e brilho quando comparadas com o que poderiam alcançar ao sol. Esses problemas decorrem de muitas causas diferentes que abordaremos mais adiante neste documento. No final, trata-se de ter a compreensão adequada da gestão das expectativas e de reconhecer o facto de que haverá uma redução da eficiência.

O impacto da sombra na eficiência da luz solar

O efeito da sombra na eficiência da luz solar não é de natureza categórica; é mais um espetro. Os diferentes tipos de sombra, especialmente os que obstruem o carregamento solar, são críticos quando se trata de colocar o painel e gerir as expectativas de desempenho. O principal problema que um painel solar que funciona à sombra enfrenta é a diminuição da intensidade da luz.

Intensidade de luz reduzida na sombra

A luz solar direta fornece um fluxo concentrado de fotões ao painel solar, maximizando a conversão de energia. Qualquer coisa que bloqueie ou obstrua a energia, como árvores, estruturas e edifícios, tende a bloquear uma grande parte da luz que chegaria ao dispositivo. Além disso, não limita apenas a luminosidade que chega ao painel; a energia disponível para conversão também é severamente afetada.

Para uma melhor compreensão, a luz solar direta pode exceder a luz indireta à sombra em até dez vezes. Esta diferença notável é exatamente a razão pela qual as luzes solares utilizadas em locais com sombra carregam de forma menos eficiente. Existe uma abundância muito reduzida de fotões que o painel solar pode utilizar.

Digamos que uma luz solar funciona com 6 horas de luz solar direta ou à sombra durante 6 horas. Mesmo quando a luz está à sombra, e parece que há uma luz razoável, a energia disponível para o painel solar é drasticamente menor. Isto leva a uma carga mais pequena que é armazenada na bateria; como resultado, a menor capacidade da bateria resulta em menos iluminação e luzes mais fracas à noite.

Dias nublados vs. sombra profunda

A grande diferença entre sombra profunda e dias nublados deve ser aprofundada, uma vez que ambos restringem o acesso à luz solar direta, mas em graus diferentes.

Dias nublados: A quantidade de luz que pode ser captada no lado mais escuro da nuvem é chamada de luz difusa. Mesmo num cenário incrivelmente nublado, ainda existe alguma luz difusa disponível. Isso permite que os painéis solares funcionem com recursos energéticos medíocres, mesmo quando as condições não parecem particularmente favoráveis. Estudos demonstraram que os painéis solares podem ainda funcionar a 10-25% da sua capacidade total em dias nublados, dependendo da densidade e espessura das nuvens. É claro, portanto, que as lâmpadas alimentadas por energia solar ainda recebem energia nestas circunstâncias, mesmo que as perspectivas de ficarem totalmente carregadas sejam escassas.

Painéis solares na sombra profunda: As estruturas verticais e as copas das árvores densas criam uma sombra profunda que é, sem dúvida, a mais difícil de trabalhar. O painel solar recebe apenas uma pequena quantidade de luz difusa, e a sombra profunda bloqueia qualquer luz solar direta. Estas condições tornam muito difícil que as luzes solares sejam carregadas com sucesso. A energia aproveitada nestas condições pode, na melhor das hipóteses, ser suficiente para fornecer uma luz ténue durante um curto período de tempo. Em muitos casos, esta energia pode não ser suficiente para alimentar a luz.

Compreender estas diferenças é importante para definir expectativas práticas e pensar proactivamente sobre a melhor forma de organizar as luzes solares para um desempenho ótimo, mesmo em situações em que a sombra é inevitável.

Factores que afectam o desempenho do carregamento da sombra

Como discutido anteriormente, a eficiência do carregamento solar é prejudicada pela sombra. Existem, no entanto, outros factores determinantes que podem influenciar o desempenho global das luzes solares nestas condições. A tomada em consideração destes factores torna mais abrangente a otimização da colocação e utilização de lâmpadas solares em áreas sombreadas.

Tipo de sombra (parcial vs. total)

Como já foi referido, o tipo de sombra que se encontra pode gerar resultados diferentes para o desempenho do carregamento.

Sombra parcial: A sombra parcial é o melhor tipo de sombra que pode existir, uma vez que permite que os raios solares cheguem aos painéis solares ao longo do dia. Este tipo de sombra permite a acumulação de energia suficiente e maximiza a possibilidade de carregamento durante esses curtos períodos de luz solar direta. Se uma determinada posição estiver localizada numa região com 2 a 3 horas de presença solar dividida, a luz solar ainda conseguirá ter uma carga justa, acrescentando várias horas de luz durante a noite, embora seja menos brilhante do que se tivesse sido colocada ao sol durante todo o dia. O objetivo mais importante desta etapa é tentar garantir ambientes de carga potencial que tenham um pico de exposição solar nas principais horas do dia.

Sombra total: Um estado de sombra total é o pior dos quatro. As áreas que estão quase perpetuamente sob sombra espessa recebem muito pouca luz direta, bem como luz solar difusa. Nestas condições, as lâmpadas solares normais permanecerão inalteradas, independentemente de outras medidas de otimização tomadas. Para essas áreas de sombra total, outras fontes de iluminação, ou luzes solares especiais feitas para ambientes com pouca luz, seriam mais adequadas.

Duração da exposição à sombra

A duração da exposição à sombra pode agravar o problema. Mesmo uma sombra parcial pode tornar-se um problema se durar a maior parte do dia.

Sombra de curta duração: Se a sombra ocorrer durante algumas horas no início da manhã ou ao fim da tarde, e a área receber luz solar direta adequada durante as horas de ponta (normalmente das 10 às 16 horas), as luzes solares ainda podem ser carregadas. A parte mais intensa do dia é quando há luz solar direta abundante, o que é suficiente para compensar os períodos de sombra superiores.

Sombra de longa duração: Por outro lado, as áreas que estão à sombra durante a maior parte do dia, mesmo que seja uma sombra parcial, restringem muito as possibilidades de carregamento. Se um candeeiro solar estiver à sombra durante mais de 6 a 8 horas por dia, é muito provável que a bateria não esteja totalmente carregada, o que resulta numa iluminação fraca e curta. Nestes casos, é fundamental reposicionar a luz num local mais solarengo ou, se não for possível, devem ser consideradas e concebidas soluções de iluminação alternativas.

Tecnologia do painel solar e tipo de bateria

Tecnologia de painéis solares: Os painéis solares de silicone amorfo, ou de película fina, tendem a ser mais eficientes no carregamento sob luz difusa do que os painéis policristalinos e monocristalinos. Além disso, enquanto os policristalinos e os monocristalinos são mais eficientes sob luz solar direta, os painéis de silício amorfo tendem a ter uma maior margem de manobra quando se trata de condições de sombra ou de nebulosidade, apresentando assim um desempenho decente nessas condições. Por conseguinte, se for necessário dar prioridade ao carregamento à sombra, recomenda-se a utilização de lâmpadas solares equipadas com painéis de silício amorfo destinados a esse fim.

Definição dos tipos de bateria: As baterias utilizadas na iluminação solar são agora maioritariamente de iões de lítio, uma vez que têm uma maior densidade energética e uma vida útil mais longa em comparação com as antigas baterias de níquel-cádmio (Ni-Cd). As baterias de iões de lítio não precisam de estar totalmente carregadas para fornecer energia e funcionam mesmo quando estão parcialmente carregadas, o que as torna úteis em áreas com sombra ou com pouca luz. Procurar a especificação do tipo de bateria de uma luz solar pode revelar informações sobre o seu potencial desempenho em áreas com sombra.

Otimização do carregamento de lâmpadas solares em zonas de sombra

Embora a sombra tenha provado ser um desafio para o carregamento das lâmpadas solares, não impede completamente a sua utilização. As luzes solares podem ser carregadas adoptando certas práticas e gerindo a sua colocação de forma optimizada, mesmo em áreas mais sombreadas.

Lista de verificação da colocação estratégica

A colocação eficaz é essencial para otimizar a utilização de luzes solares em ambientes com restrições de luz. Antes de montar as luzes solares, certifique-se de que faz um levantamento do local relativamente à área de interesse particular no que diz respeito à luz solar e à sombra e à melhor solução possível para o compromisso. A seguinte lista de verificação pode ajudar nas decisões de colocação:

• Mapeamento da luz solar: Observe o seu jardim ou o espaço aberto um dia e veja quais as partes que captam diretamente a luz do sol em diferentes alturas do dia, sobretudo durante o dia, das 10 às 16 horas. Marque essas áreas, pois elas serão mais úteis no local.
• Análise das sombras: Tome nota das vedações, das árvores e dos edifícios que irão certamente projetar sombras à medida que atravessam partes do seu jardim ao longo do dia. Evite os sítios que estão sempre na sombra.
• Priorização da sombra parcial: Concentre-se nas áreas que, comparativamente, irão receber algum nível de sombra. Menos luz solar significa não ter luz solar de todo. Procure áreas que recebam um mínimo de 2 a 4 horas de luz solar direta contínua, estando o resto do tempo à sombra.
• Orientação para Sul (Hemisfério Norte): Na maioria das áreas do Hemisfério Norte, os locais virados para sul tendem a receber a maior parte da luz solar durante o dia. Se houver algum equipamento solar que possa desviar pelo menos um pouco da luz disponível, coloque-o virado para sul, pois é provável que receba o máximo de luz disponível. (Faça o contrário para o Hemisfério Sul).
• Ajuste do ângulo: Tente encontrar um painel solar regulável em altura, uma vez que lhe permitirá melhorar os ângulos de inclinação, o que, por sua vez, permite uma melhor captação da luz solar, especialmente durante as estações do ano, quando os padrões de sombra são diferentes. Experimente outras definições e veja qual delas capta mais luz solar.
• Superfícies reflectoras: Utilize paredes ou calçadas de cor clara, pois podem fazer incidir luz solar indireta sobre os painéis solares, aumentando o nível de luz nas zonas sombreadas.

Tendo em conta estas estratégias, é possível configurar os aparelhos de iluminação de modo a que possam receber exposição solar mesmo em locais sombreados.

Quando utilizar o carregamento suplementar

Quando as zonas de sombra onde o sol não brilha permanecem permanentemente, podem ser necessárias medidas de iluminação adicionais para garantir que o dispositivo funcione conforme necessário.

• Deslocalização para carregamento: Se as luzes solares forem móveis, desloque-as conforme necessário para locais iluminados durante o dia e regresse a áreas mais calmas durante a noite.
• USB Carregamento (se disponível): Os modelos mais sofisticados de luzes solares incluem portas de carregamento USB. Isto permite-lhe aumentar o carregamento solar com fontes de energia USB de reserva quando há sombra prolongada ou tempo nublado. Consulte as especificações do produto para se certificar da presença desta funcionalidade.
• Painéis solares separados: Em alguns sistemas de iluminação solar, pode ser possível montar separadamente o painel solar num local ensolarado e a luminária numa área isolada. A luz também pode ser montada num local com sombra. Esta modificação cria a possibilidade de passar um fio entre o painel e a luz.

Sugestões para maximizar a eficiência do carregamento à sombra

Para além do posicionamento estratégico e dos métodos de carregamento complementares, há uma série de outras dicas que podem ajudar a aumentar a eficiência do carregamento da iluminação solar em zonas de sombra:

• Limpeza regular: Os sistemas de energia solar funcionam melhor quando os painéis solares estão limpos, por isso, certifique-se de que limpa as unidades regularmente. A eficiência dos painéis solares pode ser grandemente diminuída devido à sujidade e ao pó que obstruem a superfície do painel. Limpá-lo com um pano húmido assegurará que a quantidade máxima de luz solar é utilizada.
• Aparar a vegetação pendente: Corte os ramos das árvores ou as plantas demasiado crescidas que estejam a impedir que a luz chegue às suas luzes solares. Diminua o sombreamento tanto quanto possível para que até a luz indireta seja utilizável.
• Escolha painéis solares de maiores dimensões: As lâmpadas solares com áreas de superfície de painel maiores obterão naturalmente mais luz, mesmo em condições de sombra. Compre modelos com painéis grandes para áreas que tendem a estar protegidas da luz.
• Atualizar as baterias: Se possível, considere a utilização de baterias maiores ou de maior eficiência (dentro das especificações do produto). Isto permitirá noites de utilização mais longas, mesmo com uma carga mínima atingida à sombra.
• Considerações sobre a cor da luz: Embora isto não esteja relacionado com o carregamento, uma vez que as luzes solares não consomem energia de um motor em funcionamento, a utilização de LEDs brancos quentes ou âmbar tende a produzir uma luz mais brilhante e mais útil em áreas sombreadas em comparação com o branco frio.

A vantagem Wosen: Soluções de iluminação fiáveis para todas as condições

Embora as melhorias nas luzes solares para áreas sombreadas ajudem a aumentar o desempenho, o problema do carregamento em condições de pouca luz mantém-se. Quando não há luz solar, as soluções de iluminação LED da Wosen oferecem alternativas convincentes, servindo como luzes primárias ou suplementares, dependendo das necessidades do utilizador.

Com três décadas de experiência no fabrico de produtos LED, a Wosen sabe que as necessidades de iluminação exterior são diversas. Oferecemos uma coleção completa de luminárias LED para interior e exterior, tais como candeeiros de rua solares e projectores solares. Cada produto foi concebido para funcionar com poderes superiores de energia e durabilidade, o que significa que manterão o brilho, faça chuva ou faça sol, em qualquer área exterior que deseje iluminar.

Resolver os desafios da sombra com o Wosen's Advanced LED Tecnologia:

As luzes LED da Wosen evitam os problemas de sombra e falta de energia, sendo alimentadas eletricamente. Uma vez que não são alimentadas por energia solar, os nossos LEDs garantem uma luz brilhante de forma consistente, independentemente das condições climatéricas. Isto torna-as perfeitas para áreas onde a fiabilidade da iluminação é crítica, mas onde o carregamento solar não pode ser utilizado devido a curvas de sombra prolongadas.

Além disso, os produtos Wosen são fiáveis para:

• Design durável e resistente às intempéries: As luzes de exterior Wosen são feitas de alumínio ADC12 que pode suportar condições climatéricas extremas e continuar a funcionar de forma fiável.
• Vida operacional alargada: As luzes solares LED da Wosen têm uma vida útil de mais de 50 000 horas, reduzindo significativamente as despesas de manutenção e substituição.
• Sensor Humano e Radar Tecnologia de sensores: As luzes Wosen melhoram a eficiência ao serem activadas quando a deteção é possível apenas em áreas específicas e em momentos específicos.

Explore a gama de opções de iluminação fiáveis e eficientes da Wosen:

Para obter a máxima eficiência, considere a utilização das soluções LED da Wosen em áreas com deficiência solar para manter uma iluminação inabalável para ruas, projectores de segurança e aplicações industriais, bem como projectores de parede arquitectónicos. Com os nossos especialistas certificados, são oferecidos serviços personalizados de alta qualidade na integração detalhada e no planeamento da iluminação, para que o resultado seja uma luz perfeita. Produtos certificados como CE, RoHS, SAA e ISO9001 mostram que a Wosen é uma solução fiável, uma vez que os produtos são certificados globalmente pela sua qualidade e fiabilidade.

Conclusão

Embora apelativas para a iluminação exterior, as luzes LED da Wosen são afectadas por um desempenho e eficiência de carregamento suspensos quando comparadas com períodos de funcionamento ensolarados. O desempenho das luzes solares em áreas sombreadas, que são carregadas de forma mais optimizada pelo sol, tem algumas nuances; por conseguinte, é fundamental gerir da melhor forma as expectativas quando se instalam luzes solares em áreas parcialmente sombreadas.

Para uma iluminação fiável em áreas sombreadas, locais com sol pouco fiável, ambientes controláveis e alternativas energeticamente eficientes, as soluções de iluminação LED da Wosen brilham. Com 30 anos de experiência em iluminação LED, a Wosen ilumina o seu mundo com qualidade inigualável e inflexível, inovação e soluções que não escurecem, independentemente das condições.

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