ما هو نطاق درجة حرارة التشغيل المعتمد لمصابيح الحائط الخارجية الشمسية وبطاريتها

مصابيح حائط خارجية تعمل بالطاقة الشمسية هي منتجات إضاءة تعتمد على الظروف البيئية للتشغيل، ويرتبط أدائها ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة. يعد نطاق درجة حرارة التشغيل مؤشرًا فنيًا رئيسيًا لقياس موثوقيتها وملاءمتها. فهو يحدد الحد الأدنى والحد الأقصى لدرجات الحرارة المحيطة التي يمكن أن تتحملها وحدة الإضاءة ومكونها الأساسي —البطارية— دون التأثير على الوظيفة العادية والعمر الافتراضي. يؤثر نطاق الشهادات هذا بشكل مباشر على مدى ملاءمة المنتج في المناخات المتنوعة حول العالم.

أداء الألواح الشمسية في درجات حرارة مختلفة
إن جوهر ضوء الحائط الشمسي هو الوحدة الكهروضوئية، أو اللوحة الشمسية. ينص مبدأ التأثير الكهروضوئي على أن كفاءة الخلايا الشمسية تتأثر بدرجة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة، ينخفض جهد الدائرة المفتوحة للخلية الشمسية، مما يؤدي إلى انخفاض طاقة الخرج، وهي ظاهرة تعرف باسم "التدلي الحراري". حتى في حرارة الصيف، مع وفرة ضوء الشمس، يمكن أن تكون كفاءة الألواح الشمسية أقل مما هي عليه في الربيع المعتدل. يأخذ التصميم الاحترافي في الاعتبار تبديد الحرارة، مما يضمن التشغيل المستقر للوحة الشمسية في درجات الحرارة المرتفعة من خلال اختيار المواد والتصميم الهيكلي.

المكون الأساسي: نطاق درجة حرارة تشغيل البطارية
البطارية هي مركز تخزين الطاقة لمصباح الحائط الشمسي، وأدائها أكثر حساسية لدرجة الحرارة من أداء اللوحة الشمسية. حاليًا، أنواع البطاريات شائعة الاستخدام في مصابيح الجدران الشمسية هي بطاريات الليثيوم أيون (Li-ion) وبطاريات فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4). تختلف نطاقات درجة حرارة التشغيل المعتمدة لهذين النوعين من البطاريات بشكل كبير.

بطاريات ليثيوم أيون (Li-ion)

نطاق درجة حرارة الشحن: عند الشحن عند درجات حرارة أقل من 0°C، قد تشكل أيونات الليثيوم ليثيوم معدني على سطح القطب السالب، مما يسبب ترسب الليثيوم بشكل لا رجعة فيه. وهذا لا يقلل بشدة من سعة البطارية فحسب، بل يمكن أن يسبب أيضًا دوائر قصيرة داخلية، مما يزيد من مخاطر السلامة.

نطاق درجة حرارة التفريغ: عند درجات الحرارة المنخفضة، تزداد لزوجة الإلكتروليت داخل البطارية، مما يؤدي إلى إبطاء هجرة الأيونات. يؤدي هذا إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية، وتقليل جهد الخرج، وتقليل السعة المتاحة بشكل كبير.

بطاريات فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4)

نطاق درجة حرارة الشحن: على غرار بطاريات الليثيوم أيون، فإن الشحن في درجات حرارة منخفضة يمكن أن يؤثر أيضًا على أدائها. ومع ذلك، بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم أيون، فإن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم أكثر استقرارًا في درجات الحرارة العالية وأقل عرضة للهروب الحراري.

نطاق درجة حرارة التفريغ: تتعرض بطاريات فوسفات حديد الليثيوم إلى الحد الأدنى نسبيًا من تدهور الأداء عند تفريغها في درجات حرارة منخفضة، مما يؤدي إلى عمر أطول وتحسين السلامة، مما يجعلها خيارًا أكثر ملاءمة للمناطق الباردة.

آثار درجات الحرارة القصوى والتدابير المضادة

يمكن أن يؤدي تجاوز نطاق درجة حرارة التشغيل المعتمدة إلى مجموعة متنوعة من التأثيرات السلبية على مصابيح الجدران الشمسية.

تأثيرات درجات الحرارة المرتفعة:

تسارع شيخوخة البطارية: تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع التفاعلات الكيميائية داخل البطارية، مما يتسبب في تدهور سريع في السعة وتقصير عمر الخدمة.

زيادة مخاطر السلامة: يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة بشكل مفرط أن تؤدي إلى الهروب الحراري، حتى أنها تؤدي إلى الاحتراق أو الانفجار.

تفاقم تدهور إضاءة LED: تعمل درجات الحرارة المرتفعة على تسريع شيخوخة شرائح LED، مما يتسبب في انخفاض سريع في التدفق الضوئي ويؤثر سلبًا على أداء الإضاءة.

تأثيرات درجات الحرارة المنخفضة:

انخفاض مفاجئ في سعة البطارية: تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادة المقاومة الداخلية للبطارية، مما يقلل بشكل كبير من سعتها المتاحة ويجعل من المستحيل توفير إضاءة كافية في الليل.

غير قادر على الشحن: تحت درجة حرارة الشحن، لا يمكن تخزين الكهرباء المولدة بواسطة اللوحة الشمسية بأمان في البطارية، مما يؤدي إلى فشل الضوء في تخزين الطاقة بشكل فعال أثناء النهار.

البلاستيك الهش: يمكن لدرجات الحرارة القصوى أن تضعف المكونات البلاستيكية لغلاف الضوء، مما يجعلها عرضة للتشقق.