Solární LED světla: příroda, technologie a řešení světelné chudoby

Solární LED světla spojují dvě úsporné technologie: fotovoltaický panel, který přes den vyrobí energii ze slunce, a LED zdroj, který s ní v noci hospodárně svítí. V tomto článku zjistíte, proč jsou solární LED světla nadějí pro lidi bez přístupu k elektřině, jak fungují a jak správně vybrat a dimenzovat solární osvětlení pro zahradu, chatu nebo příjezdovou cestu.

Modrá LED a Nobelova cena

„Žárovky osvětlovaly 20. století, 21. století budou osvětlovat LED lampy. LED lampa je velkou nadějí na zvýšení kvality života pro více než 1,5 miliardy lidí na světě, kteří nemají přístup k elektrické síti. Díky nízké spotřebě ji může napájet levná místní solární energie.“

Tak zdůvodnila Královská švédská akademie věd ve svém oficiálním prohlášení udělení Nobelovy ceny za fyziku za rok 2014. Získali ji japonští vědci Isamu Akasaki, Hiroši Amano a Šúdži Nakamura za vynález účinné modré LED. Teprve modrá LED umožnila vyrobit bílé LED světlo, které dnes svítí v domácnostech, na ulicích i v solárních lampách.

Historii vývoje LED od prvních červených diod až po dnešní bílé zdroje popisuje článek Historie LED diody.

Světelná chudoba ve světě

Světelnou chudobou se označuje stav, kdy lidé nemají po setmění přístup k bezpečnému a dostupnému světlu. V roce 2014 se to podle citovaného prohlášení týkalo více než 1,5 miliardy lidí, tedy zhruba každého pátého člověka na planetě. Solární LED osvětlení je pro ně řešením, protože nepotřebuje rozvodnou síť ani palivo a zatěžuje životní prostředí jen minimálně.

Indie

V Indii bylo v té době až 300 milionů lidí bez přístupu k elektřině. K svícení museli pálit dřevo nebo používat petrolejové lampy, které jsou nebezpečné a znečišťují ovzduší. Budování rozvodné sítě by bylo drahé a v horských oblastech velmi složité. Vláda premiéra Naréndry Módího proto plánovala využít solární energii a do roku 2019 vybavit každou domácnost alespoň jednou funkční LED žárovkou. Solární panely měly ideálně stačit na provoz dvou LED žárovek, vařiče a televize.

Afrika

V Africe podle tehdejších údajů využívalo solární LED osvětlení necelých 30 milionů lidí, kteří si předtím bez petroleje nebo ohně nemohli v noci posvítit. Díky solárním lampám získali čisté a obnovitelné světlo pro své domovy, děti se mohou učit i po setmění a v domácnostech ubylo kouře z petrolejových lamp.

Solární LED světla dobývají svět

Solární LED osvětlení není jen doménou rozvojových zemí a míst bez elektřiny. Švýcarská banka UBS v roce 2014 vydala zprávu, podle níž měla velké centralizované elektrárny do roku 2025 výrazně oslabit decentralizovaná výroba ze slunce. Předpokládala, že pro firmy i domácnosti bude výhodnější vyrábět a ukládat si elektřinu samy, než se spoléhat jen na rozvodnou síť.

Centralizovaná výroba elektřiny sice nezmizela, ale fotovoltaika s bateriemi se mezitím rozšířila na střechy rodinných domů, firem i obcí. V menším měřítku stejný princip využívají solární svítidla na zahradách, u chat, na příjezdových cestách nebo na místech, kam se nevyplatí táhnout kabel. Souvislosti mezi fotovoltaikou a osvětlením rozebírá článek Fotovoltaika a solární osvětlení.

LED a energetická účinnost

Ukončení světelné chudoby je součástí celosvětové snahy o vyšší energetickou účinnost. V době vzniku původního článku se tempo jejího zlepšování udávalo zhruba 1,5 % ročně. Podle tehdejších odhadů by zdvojnásobení tohoto tempa ušetřilo do roku 2030 na výdajích za fosilní paliva biliony dolarů.

Podle zprávy organizace The Climate Group tvoří osvětlení zhruba 19 % celosvětové spotřeby elektřiny. Při úplném přechodu na LED by se tento podíl podle autorů mohl snížit na 6 %, do roku 2030 by se emise CO2 snížily o 1 400 megatun a nebylo by třeba postavit 1 250 elektráren. Jak LED pomáhá snižovat emise i v Česku, popisuje článek Jak LED osvětlení pomáhá při záchraně planety.

LED je pro solární napájení ideální zdroj světla. Je malá, účinná, pracuje na nízké stejnosměrné napětí, které dává baterie, a dá se snadno stmívat a programovat. Ze stejného množství uložené energie tak vyrobí několikanásobně víc světla než žárovka.

Jak solární LED světlo funguje

Každé solární svítidlo má čtyři hlavní části:

• Solární panel – přes den přeměňuje sluneční záření na elektřinu. Výkon se udává ve wattech špičkového výkonu.
• Baterie – ukládá energii na noc. Kapacita se udává ve Wh nebo v mAh při daném napětí.
• Řídicí elektronika – hlídá nabíjení a vybíjení baterie a za soumraku světlo rozsvítí.
• LED zdroj – svítí, často s pohybovým čidlem, které při pohybu zvýší jas.

Jak vybrat solární LED světlo

Podle účelu

• Orientační a dekorativní světlo na záhony a podél cest – stačí desítky lumenů. Nabídku najdete v kategorii zahradní osvětlení.
• Osvětlení vchodu a příjezdové cesty – stovky lumenů, nejlépe s pohybovým čidlem. Vhodná jsou svítidla z kategorie venkovní osvětlení s čidlem.
• Osvětlení dvora, parkovací plochy nebo stavby – výkonný LED reflektor se solárním panelem, případně klasický LED reflektor napájený z vlastní fotovoltaiky.
• Chata, kůlna nebo stodola bez přípojky – řešení najdete v kategorii světla do místností bez elektřiny a v průvodci Osvětlení v prostorech bez elektřiny.

Parametry, které sledovat

Porovnávejte světelný tok v lumenech a kapacitu baterie, ne jen údaj ve wattech na obalu. U levných solárních reflektorů neodpovídá uvedený výkon skutečnému příkonu LED. Hlídejte krytí alespoň IP65, možnost natočení panelu ke slunci a způsob ovládání: soumrakové čidlo, pohybové čidlo, časovač nebo dálkový ovladač. Podrobný výběr popisuje průvodce Jak vybrat správné solární osvětlení.

Výpočet panelu a baterie

Aby světlo svítilo celou noc i po zatažených dnech, musí panel a baterie odpovídat spotřebě. Výpočet je jednoduchý:

1. Denní spotřeba: příkon LED × doba svícení. Světlo 10 W svítící 6 hodin spotřebuje 60 Wh za noc.
2. Baterie: denní spotřebu vynásobte počtem dní, které má světlo vydržet bez slunce. Pro dvě noci je to 120 Wh. Baterii nevybíjejte úplně, při využití 80 % kapacity potřebujete asi 150 Wh.
3. Panel: denní spotřebu vydělte počtem hodin plného slunce a koeficientem ztrát kolem 0,7. Při 4 hodinách plného slunce vychází 60 / (4 × 0,7) ≈ 21 W.

V zimě je dnů se sluncem méně a slunce svítí níž, takže výroba panelu klesne na zlomek letní hodnoty. Pokud má světlo spolehlivě svítit i v prosinci, počítejte s větším panelem a baterií, nebo s nižším jasem v nočních hodinách. Postup montáže a natočení panelu najdete v článku Praktický průvodce instalací solárního osvětlení.

Nejčastější chyby

1. Panel ve stínu. I částečné zastínění výrazně sníží nabíjení baterie.
2. Výběr podle wattů na obalu. Rozhoduje skutečný světelný tok a kapacita baterie.
3. Očekávání letního výkonu v zimě. V zimních měsících svítí solární světla kratší dobu nebo slaběji.
4. Trvalé svícení naplno. Pohybové čidlo nebo noční snížení jasu prodlouží dobu svícení.
5. Zanedbaná baterie. Baterie má omezenou životnost, vybírejte svítidla s vyměnitelnou baterií.

Časté otázky

Shrnutí

Solární LED světla přinesla světlo stovkám milionů lidí bez elektřiny a dnes šetří energii i na českých zahradách a chatách. Při výběru porovnávejte lumeny a kapacitu baterie, panel umístěte na slunné místo a dimenzujte ho i s ohledem na zimu. Pohybové čidlo pomůže, aby světlo vydrželo svítit celou noc.

Kam dál