Miksi jotkin aurinkolamppupylväsmallit rikkoutuvat jo yhden talven jälkeen?

Miten alhaiset lämpötilat vähentävät akun kapasiteettia jopa 50 %

Kun ulkona menee todella kylmäksi, aurinkolamput eivät toimi yhtä hyvin, koska akkujen sisällä olevat kemialliset reaktiot hidastuvat huomattavasti. Litiumioniakut erityisesti kärsivät, kun lämpötila laskee alle nollan celsiusasteen. Noin miinus 20 asteessa nämä akut voivat menettää jopa 40–50 prosenttia normaalista kapasiteetistaan. Syy tähän on se, että elektrolyytti paksuuntuu, mikä vaikeuttaa ionien liikkumista elektrodien välillä. Tämän seurauksena akku joutuu työskentelemään tavallista kovemmin, mikä kuluttaa sitä nopeammin ja lyhentää sen käyttöikää. Ota esimerkiksi tyypillinen aurinkolamppu, jonka valmistaja on arvioinut kestävän 12 tuntia valaistusta huonelämpötilassa. Kylmissä olosuhteissa useimmat käyttäjät huomaavat kuitenkin, että lamppu kestää latauksesta vain noin 6–7 tuntia ennen uudelleenlatausta.

Litiumioni- ja LiFePO4-akut nollaa alempana: suorituskykyvertailu

Vaikka molemmat akkutyypit kärsivät tehokkuuden alenemisesta kylmissä olosuhteissa, LiFePO4 (litiumrauta-fosfaatti) toimii paremmin kuin tavalliset litium-ionimallit:

LiFePO4-akut sietävät myös syvempää purkamista ja kestävät korroosiota paremmin, mikä tekee niistä 72 % vähemmän alttiita rikkoutumiselle vuodenaikaisten lämpötilavaihteluiden jälkeen verrattuna litium-ionivaihtoehtoihin.

Kuolleet tai korroosion saaneet akut yleisinä järjestelmän rikkoutumisen syinä

Noin kaksi kolmasosaa talviaikaisista akkuongelmista aurinkolampuissa johtuu kosteudesta, joka pääsee sisään, sekä niistä ikävistä jatkuvista jäätyminen-sulaminen-kierroksista. Mitä oikeastaan menee pieleen? No, vesihöyry aiheuttaa ajan myötä korroosiota napoihin. Joskus akut paisuvat, kun jää muodostuu vahingoittuneisiin koteloihin. On myös ilmiö, jossa akut menettävät varauksen pitämiskykynsä, jos niitä aliladataan toistuvasti kylmän aikana. Hyvä uutinen on, että paremmin tiivistetyt kotelot ja jokinlaiset ruosteensuojapeitteet voivat todella pidentää akkujen elinikää. Kenttätestit osoittavat, että tällä tavoin käsitellyt akut pysyvät toimintakelpoisina noin puolentoista vuoden ja kahden vuoden verran pidempään vaikeissa talviolosuhteissa.

Vähentynyt auringonvalon altistuminen ja aurinkopaneelien tehokkuus talvella

Lyhyemmät päiväajat ja heikko auringonvalon altistuminen rajoittavat lataussyklejä

Kun talvi saapuu, tiedämme kaikki mitä tapahtuu päivien lyhentyessä yhä pidemmälle. Valoisia tunteja on merkittävästi vähemmän, noin kolmasosasta puoleen vähemmän verrattuna kesäkuukausiin. Niille aurinkovoimaisille katuvaloilta, jotka seisovat korkeammilla leveysasteilla, saatetaan saada enintään neljästä viiteen hyvään aurinkotuntiin päivässä. Tämä tarkoittaa, että näiden valojen sisällä olevat akut tyhjenevät nopeammin kuin niiden suunniteltu käyttöikä edellyttää. Ajan myötä tästä seuraa ongelmia latauksen kanssa, mikä puolestaan heikentää akkujen kuntoa paljon aiemmin kuin odotettavissa olisi. Melko pian ihmiset alkavat huomata valojen epäonnistuvan silloin, kun niiden ei pitäisi vielä ollenkaan pettää.

Lumen ja lian kertyminen sekä aurinkopaneelien tehon aleneminen

Kun lunta kertyy aurinkopaneeleille, se voi vähentää niiden tehokkuutta puoleen tai jopa täysin pysäyttää ne, kunnes joku on siiveni ne pois. Talviset myrskyt jättävät jälkeensä myös likaa ja jäistä jäämiä, jotka estävät noin viidennes–neljäsosan auringon säteistä pääsemästä paneeleille. Pakkanen aiheuttaa paneeleille paljon pahemman tarttumisen kuin tavallinen pöly, joten niiden puhdistaminen edellyttää erityisvarusteita, jotta kalliiden aurinkokennojen pieniä halkeamia voidaan välttää. Aurinkojärjestelmät, joiden asennuskulma on noin 45–60 astetta, pääsevät usein helpommin eroon lumesta verrattuna tasaisille kattoihin asennettuihin paneeleihin, erityisesti silloin, kun niitä ei ole kehystetty metallitukeihin. Tämä kaltevuus on ratkaisevan tärkeä jatkuvan sähkön tuotannon kannalta kylminä kuukausina.

Virheellinen paneelin suuntaus (ei eteläpäin) ja kausittaiset varjousongelmat

Itään tai länteen suunnattuihin seinäkiinnitettyihin aurinkopaneeleihin osuu talvikuukausina noin 18–27 prosenttia vähemmän energiaa verrattuna etelään suuntautuneisiin paneeleihin, jotka saavat paremmin talvella matalalta taivaalta tulevan auringonvalon. Ongelma pahenee myös vuodenaikojen vaihtuessa. Ne ieveriikkojen puut, jotka näyttävät niin kauniilta pihoissamme, heittävät paljon pidempiä varjoja talvella, koska aurinko on noin 40 astetta matalammalla taivaalla kuin kesällä. Tällä on suuri merkitys. Viime vuonna tehdyn tutkimuksen mukaan noin kaksi kolmasosaa kaikista aurinkojärjestelmistä, jotka eivät toimineet oikein talvella, oli sellaisia, joiden paneelit olivat estyneet ainakin kolmen tunnin ajan joka päivä. Tällainen este vähentää huomattavasti sitä, mitä kotitaloudet voivat odottaa sijoitukseltaan.

Veden tunkeutuminen, tiivistyksen epäonnistuminen ja huono säänsuojavarustus

Kosteuden tunkeutuminen riittämättömien IP-luokitusten ja tiivistysvirheiden vuoksi

Aurinkovalaisimilla on oltava hyvä tiiviys, jotta ne kestävät kaikki vuodenaikojen vaihtelut, joita koemme koko vuoden ajan. Mikään, jonka suodatusluokka on alle IP65, ei sovi oikeasti ulkokäyttöön, koska se vain luo ongelmia kosteuden päästessä sisään liitosten kautta, kaapelien kulkukohdista tai vanhojen, kuluneiden tiivistysten kautta. Viime vuoden teollisuustarkastuksen mukaan noin kuudella kymmenestä epäonnistuneesta aurinkovalaisimesta oli ongelmia ruosteesta liitännöissä tai akkujen laajenemisesta kostean sisällön vuoksi. Lämpötilaerot eivät edes aina ole niin suuria – jo 15 asteen vaihtelu päivän ja yön aikana voi aiheuttaa riittävästi kondensoitumista pienten vuotokohtien kautta nopeuttaakseen metallin rapautumista. Mitä sitten tapahtuu? Valot alkavat toimia epävakinaisesti tai lakkaavat yksinkertaisesti toimimasta noin 8–12 kuukauden kuluttua altistumisesta talvioletuksille.

Fyysinen vahinko lumikuorman, jään laajenemisen ja ääriolosuhteiden vuoksi

Talvisotat aiheuttavat todella lisäkuormitusta aurinkolamppurakenteille. Kun lunta kertyy yli 30 paunaa neliötuumaa kohti, se alkaa taivuttaa niitä alumiinista kiinnitysputkia. Älä edes puhu jään laajenemisesta kotelon halkeamissa – se luo noin 2 000 psi:n paineen, joka voi itse asiassa rikkoa tuotet muovilinsit. Jatkuva jäätyminen ja sulaminen kuluttaa myös silikonitiivisteitä, jolloin tien suola ja sulava vesi pääsevät sisään sinne, mihin niiden ei pitäisi päästä. Aurinkolamput, joissa ei ole asianmukaista jäänestoa tai vahvaa tuulivahvistetta, hajoavat noin kolme kertaa nopeammin alueilla, joissa lämpötila pysyy pakkasella viikkojen ajan. Ja kun sattuu yllättävä kylmänpuuskahdus, metalliosat kutistuvat niin paljon, että piirilevyjen juotosliitokset vain katkeavat irti. Useimmat ihmiset eivät huomaa tätä ongelmaa, ennen kuin tekevät tavallisen tarkastuksensa keväällä, jolloin kaikki näyttää lakkaavan toimimasta.

Komponenttien laatu, järjestelmän mitoitus ja suunnitteluvirheet

Alhaisen laadun komponenttien käyttö, jotka epäonnistuvat talvella

Monet aurinkolamppujen ongelmat johtuvat valmistajien materiaalikustannusten leikkaamisesta säästösyistä. Muovirungot halkeilevat usein, kun lämpötila laskee pakkasen puolelle, noin 14 Fahrenheit-astetta. Myös halvat tiivisteet kestävät huonosti ja antavat veden päästä sisään, missä se voi vahingoittaa elektroniikkaa. Viime vuonna 2022 julkaistussa raportissa uusiutuvan energian laitteista tehtiin mielenkiintoinen havainto: aurinkovalaisimissa, joissa oli tavallisia hyllyltä ostettuja litiumakkuja, oli lähes kolme kertaa enemmän vikoja talvikuukausina verrattuna malleihin, joiden komponentit oli suunniteltu kestämään äärimmäisiä lämpötiloja. Tämä on täysin järkevää, sillä kukaan ei halua, että pihaa valaisevat lamput lakkaavat toimimasta juuri silloin, kun niitä tarvitaan eniten pitkän ulkonaolojakson jälkeen.

Liian pienet aurinkopaneelit ja epäsovinnaiset järjestelmäkonfiguraatiot

Kylmät kuukaudet vaativat päivittäin noin 30–50 prosenttia enemmän energiaa vain kompensoimaan lyhyempiä päivänvaloaikoja sekä sitä, että akut eivät pidä varauksensa yhtä hyvin kun ulkona on pakkasta. Monet aurinkovalaisimet jäävät heikon suorituskyvyn tilaan talvella, koska niihin on asennettu paneelit, jotka ovat yksinkertaisesti liian pieniä niiden tehtäviin. Katsotaan markkinoilla olevia malleja – mikään alle 15 wattia paneelitehoa omaava malli ei pysty käyttämään 12 wattia kuluttavaa LED-lamppua tehokkaasti? Tämä yhdistelmä harvoin toimii kunnolla jo joulukuussa tai tammikuussa. Älkäämme unohtako latausohjaimiaakaan. Kun nämä laitteet eivät pysty säätämään jänniteantoaan oikein alle nollan lämpötiloissa, akkujen käyttöikä heikkenee entisestään.

Kriittiset suunnitteluvirheet: Akun ja paneelin kokoaminen kylmässä toimimista varten

Tehokas talvivalmiuden saavuttaminen edellyttää:

• Akun koko : Vähintään 120 % kesäkapasiteetista kompensoimaan litium-ionin 20–35 %:n kapasiteettipudotus -20 °C:ssa
• Paneelin suuntaus : Todellinen eteläsuuntainen kallistuskulma 45–60° asteessa hyödyntääksesi mahdollisimman paljon matalaa talvikuukauden auringonvaloa
• Varmuuskopiointi : Toissijaiset lataussäätimet estämään sähköpiirien vioittumista jäiden muodostumisen vuoksi

Järjestelmät, jotka eivät noudata näitä suunnitteluperiaatteita, kohtaavat usein täydellisen toiminnan keskeytymisen 80–100 talvikellon jälkeen aiheutuen korjaamattomista energiavajeista ja kemiallisesta hajoamisesta.

Kunnossapitotoimenpiteet, joilla pidentää aurinkovalaisinpylvään kestoa

Säännöllisen puhdistuksen, tarkastuksen ja ennakoivan kunnossapidon merkitys

Säännöllinen huolto todella auttaa torjumaan suorituskyvyn laskua, joka tapahtuu, kun talvi saapuu. Aurinkopaneeleiden puhdistaminen kerran kuukaudessa laadukkailla mikrokuituliinoilla voi estää noin neljäsosan tai jopa kolmanneksen tehohäviöstä, joka johtuu likakerroksen muodostumisesta. Paneelien oikea kausittainen asennuskulma on erittäin tärkeää, kun päivänvaloaika lyhenee merkittävästi. Akkujen osalta niiden tarkistaminen joka kolmas kuukausi on melko tärkeää, jotta voidaan havaita mahdolliset korroosion tai kosteuden merkit kompartmenteissa. Napojen tulee puhdistaa perusteellisesti kaksi kertaa vuodessa, jotta sähkön siirtyminen säilyy hyvänä. Älä myöskään odota, jos linssipeitteissä alkaa näkyä halkeamia, sillä ne tulisi vaihtaa välittömästi. Äläkä unohda päivittää älykkäiden latausjärjestelmien ohjelmistoa ennen kylmän säätöjen saapumista.

Kuinka laiminlyönti kiihdyttää akkujen vanhenemista ja järjestelmien vikaantumista

Kun tavallinen huolto jätetään huomiotta, aurinkolampun osat joutuvat toimimaan paljon kovemmin kuin niiden pitäisi. Likaiset paneelit vähentävät saatuja varauksia, mikä johtaa syviin purkauksiin, jotka kuluuttavat litium-ioniaakkareita ehkä kaksinkertaisella nopeudella tai jopa huonommin. Alkaneet ruostua olevat liitokset muodostuvat pieniksi ongelmakohdiksi, joissa sähkön kulkeutuminen vaikeutuu, ja tämä lyhentää todellista käyttöaikaa jostain 40 prosentista lähes puoleen. Pienet, kukaan huomaamattomat tiivisteissä olevat halkeamat antavat vedelle päästä sisään, ja juuri tämä yleensä rikkoo ohjauspiirit, kun lämpötila laskee pakkasen alapuolelle. Kaikki nämä ongelmat kasaantuvat ajan myötä, ja ennen kuin ihmiset tajuavatkaan, koko järjestelmä pettää juuri kun talvi taas saapuu.

UKK-osio

Miksi aurinkolamput toimivat huonosti kylmässä säässä?

Kylmässä säällä akkujen kemialliset reaktiot hidastuvat, ja litium-ioniakkujen kapasiteetti vähenee merkittävästi, koska elektrolyytit paksuuntuvat, mikä heikentää tehokkuutta ja lyhentää käyttöikää.

Miten LiFePO4-akut suhtautuvat kylmissä ilmastoissa litiumioniakkuihin verrattuna?

LiFePO4-akut säilyttävät enemmän kapasiteettia, kestävät syvempää purkamista, vastustavat korroosiota ja osoittavat korkeampaa lämpötilavakautta verrattuna tavallisiin litiumioniakkuihin kylmissä ilmastoissa.

Mikä johtaa aurinkolamppujen järjestelmän toimintahäiriöihin talvella?

Kosteuden tunkeutuminen, jäätyminen-sulaminen -jaksot ja korroosio johtavat usein järjestelmän toimintahäiriöihin, samoin kuin epäasianmukainen tiivistys ja riittämättömät IP-luokitukset.

Miten vähentyneet valoajat vaikuttavat aurinkopaneelien tehokkuuteen talvella?

Lyhyemmät päivänvaloajat ja heikko valosaanti vähentävät latausjaksoja, ja paneelit voivat joskus menettää tehokkuuttaan lumien ja lian kertyessä pinnalle.

Mitkä huoltotoimenpiteet voivat pidentää aurinkolamppujen käyttöikää?

Säännöllinen puhdistus, tarkastus, asennuskulman säätö ja ennakoiva huolto, sekä ohjelmistojen päivitys ennen kylmän sään alkua, ovat olennaisia aurinkolamppujen käyttöiän pidentämiseksi.