6 ELEKTRO 2/2014 Akumulace solární energie pro úsporný zdroj světla Úvod Ostrovní fotovoltaické (PV) systémy jsou výhodné tam, kde není rozvodná síť elektric-ké energie nebo je třeba mít zařízení na této síti nezávislé. Přenosná zařízení, která přes den akumulují solární energii, mohou sloužit k napájení spotřebičů či vědeckých přístrojů v terénu, k automatickému sběru dat, k sig-nalizaci, v tábořištích bez elektrické přípoj-ky apod. Konstruováním a testováním ostrov-ních PV systémů se autoři zabývají už déle a některé výsledky publikovali např. v pra-cích [1] až [3].Nyní nabývají na významu i ostrovní PV systémy určené k osvětlení, zvláště jsou-li v nich použity úsporné světelné zdroje. V tomto článku je popsána konstrukce a vý-sledky testování PV systému autorů se světel-ným zdrojem na bázi LED. Cílem práce bylo takový systém zkonstruovat, optimalizovat jeho parametry a dlouhodobým provozem ověřit jeho funkčnost a spolehlivost.Úsporné světelné zdroje pro ostrovní fotovoltaické systémy Klasické žárovky, které se používaly dří-ve, měly malou účinnost přeměny elektric-ké energie na světlo (asi 3 %), a proto rych-le vybíjely akumulátory. Rozžhavená wolfra-mová spirála v nich podle Planckova zákona září jako tzv. černé těleso. Výbojové zdroje záření jsou podstatně úspornější a mají účin-nost přeměny energie asi 18 %. Pro domácí osvětlení se nejvíce používají tzv. zářivky ve tvaru výbojových trubic, ve kterých hoří níz-kotlaký obloukový výboj ve rtuťových parách. Světlo vzniká na principu luminiscence lumi-noforu ve viditelné oblasti spektra po dopadu fotonů v ultrafialové oblasti spektra genero-vaných v obloukovém výboji. Pro venkovní osvětlení se používají i vysokotlaké výbojky.Polovodičové zdroje záření (LED – Light Emiting Diode) jsou nejúspornější. Pracu-jí na principu zářivého přechodu elektronu mezi energetickými hladinami v pásovém schématu energetických hladin v polovodi-či. U žlutě svíticích diod se účinnost přemě-ny energie blíží hodnotě 40 %, u bíle svíti-cích diod je účinnost menší a blíží se hodno-tě 30 %. Složeného bílého světla se dosahuje tak, že polovodič dává světlo v modré oblas-ti spektra a pomocí luminoforu se část foto-nů přemění na fotony s menší energií v ostat-ních oblastech viditelného spektra. Výsled-ná barva záření je bílá a spektrum je čárové. Jednotlivé spektrální čáry odpovídají rozdílu energetických hladin luminoforu při přesko-ku elektronu. Existují i optoelektronické prv-ky, které mají v jednom zapouzdření tři dio-dy (červenou, zelenou, modrou) a kombinací barev dokážou vytvářet různé odstíny barev, včetně bílé. Velkou výhodou polovodičových zdrojů světla je i to, že jsou běžně dostup-né na stejnosměrná napětí U = 12 až 24 V, a lze je tak připojit k běžným elektroche-mickým akumulátorům. Výbojové světelné zdroje obyčejně potřebují nízké střídavé na-pětí U = 230 V a PV systém musí být vyba-ven ještě střídačem.Jelikož účinnost přeměny elektrické ener-gie na energii viditelného záření je při použití moderních úsporných světelných zdrojů pod-statně větší než v případě použití klasických žárovek, ostrovní PV systém s těmito zdroji záření mnohem pomaleji vybíjí akumuláto-ry elektrické energie při stejném světelném toku. Navíc světelný zdroj s LED má život-nost asi 50 000 h, zářivky mají životnost asi 5 000 h (podle typu) a klasická žárovka má životnost asi 1 000 h. Sériovost výroby svě-telných zdrojů s LED snížila jejich cenu na přijatelnou úroveň, a proto se v poslední době jejich použití velmi rozšířilo.Na vědeckých konferencích, odborných veletrzích i v terénu autoři viděli různé ostrovní PV systémy určené k osvětlování. Na obr. 1 je jeden z jejich testovaných světelných zdrojů se třiceti LED svíticími bílým světlem.Experimentální uspořádání Ostrovní PV systém se světelným zdro-jem na bázi LED autoři zkonstruovali ve spolupráci s Českou zemědělskou univerzi-tou v Praze a firmou Traxle Solar, s. r. o. Na obr. 2 je venkovní část zařízení během noč-ního provozu, v horní části sloupu je fotovol-taický panel, který během dne dodává elek-prof. Ing. Martin Libra, CSc., Ing. Jan Mareš, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze Ing. Vladislav Poulek, CSc., Traxle Solar, s. r. o.Obr. 1. Světelný zdroj se třiceti LED Obr. 2. Venkovní část ostrovního PV systému během nočního provozu na České zemědělské univerzitě v Praze Obr. 3. Blokové schéma zapojení uvedeného ostrovního PV systému PV panel UIn V A IIn AI PLC AO komunikace regulátor A V A A Uaku 24 V světelný zdroj (měnitelný výkon)