Posso usare un pannello solare con la luce artificiale?

Negli ultimi 10 anni, il cambiamento climatico è diventato in primo piano nelle agende politiche di tutto il mondo: quali sono le cause e come possiamo minimizzarne l’impatto? Quando le persone iniziano a rendersi conto che le risorse della terra sono limitate, la domanda di tecnologia verde aumenta. Tra queste innovazioni eco-compatibili, i pannelli solari si sono rivelati particolarmente apprezzati. Ma che dire di coloro che vivono in climi più nuvolosi e opachi, possono utilizzare la risorsa più abbondante del mondo? È possibile usare i pannelli solari anche con la luce artificiale?

Luce solare vs. luce artificiale

I pannelli solari sono progettati specificamente per catturare la luce solare. Tuttavia, i pannelli possono ancora caricare una batteria utilizzando altre forme di luce visibile. La luce artificiale proviene da molte fonti diverse, ma in media di solito è molto meno intensa ed efficace rispetto alla luce solare naturale.

Anche se può sembrare controintuitivo caricare una luce elettrica con un’altra luce elettrica, ci sono alcune situazioni in cui questo può essere un vantaggio. Ad esempio, puoi risparmiare energia caricando una batteria solare all’interno della tua casa mentre svolgi le tue attività quotidiane. Una volta che il sole tramonta, puoi semplicemente rimetterli all’esterno. In alternativa, puoi caricare la batteria in un luogo pubblico ben illuminato se non hai accesso a una presa elettrica o al sole.

Per quanto riguarda l’illuminazione domestica ordinaria, le lampadine a incandescenza emettono lunghezze d’onda che sono le più simili alla luce solare. Sfortunatamente, le luci a incandescenza stanno diventando sempre più rare man mano che i proprietari di casa passano a lampadine a LED più efficienti. Se hai una luce a incandescenza in casa, prova a posizionare il pannello solare il più vicino possibile alla luce.

L’importanza dei lumen

I lumen sono la misura della luminosità. Quando carichi un pannello solare, ti consigliamo di scegliere una fonte di luce artificiale che abbia il numero più alto di lumen in quanto sarà la più intensa. Questa intensità “imiterà” la potenza del Sole, aiutando a caricare il tuo pannello solare nel modo più rapido ed efficiente possibile

Un modo approssimativo per stimare quanti lumen produce una lampadina per uso domestico è guardare la potenza. Fondamentalmente, una potenza maggiore equivale a più lumen. Per riferimento, la luce solare in un giorno d’estate misura circa 10.000 lumen per piede quadrato.

Più ti avvicini a questo numero, più velocemente le tue luci solari si caricheranno sotto la tua luce artificiale. I LED sono incredibilmente efficienti dal punto di vista energetico vicino a 1/10 del consumo di watt di un lampadina a incandescenza.

Le luci a LED possono alimentare i pannelli solari?

Sì, la tecnologia solare può essere alimentata utilizzando luci a LED, anche se non in modo efficiente come la luce solare. Questo perché i LED emettono spettri di luce simili alla luce solare naturale. Tuttavia, l’emissione di lumen, la temperatura del colore e la distanza di una lampadina a LED influiranno sulla quantità di energia che un pannello solare può produrre.

Man mano che i pannelli solari diventano più accessibili, vengono implementati in una gamma più ampia di dispositivi. Ma ci sono ancora dubbi sull’efficienza dei pannelli solari quando non c’è luce solare. Diamo un’occhiata a come funzionano i pannelli solari, quali condizioni li influenzano e se i LED possono caricarli.

I pannelli solari hanno bisogno di sole o solo di luce?

Prima di passare ai LED, vale la pena spiegare come funzionano i pannelli solari. L’Agenzia internazionale per l’energia rileva che i pannelli solari sono la fonte di energia alternativa in più rapida crescita al mondo.

I sistemi di energia solare utilizzano un fenomeno fisico chiamato effetto fotovoltaico, che è l’idea che la luce solare può generare elettricità. L’effetto fotovoltaico (PV) è stato stabilito per la prima volta nel 1839 dallo scienziato francese Edmund Becquerel.

I moderni pannelli solari sono realizzati con semiconduttori chiamati silicio. Proprio come le luci a LED, sono chiamate semiconduttori perché ogni cella ha due strati; uno con carica positiva e uno con carica negativa. All’interno di ogni strato ci sono un mucchio di atomi densamente imballati.

Quando la luce solare colpisce la cella solare, questi atomi vengono disturbati. I fotoni della luce staccano gli elettroni dagli atomi, che a loro volta generano elettricità.

L’elettricità viene quindi utilizzata per alimentare i dispositivi o immagazzinata in una batteria. Questo processo funziona perché le celle del pannello solare corrispondono all’incirca allo spettro del sole, il che consente alla luce di essere assorbita.

In sostanza, ciò significa che le luci artificiali possono essere utilizzate anche per alimentare i pannelli solari a condizione che lo spettro di luce che emettono sia simile alla luce solare.

La temperatura di colore della luce influisce sui pannelli solari?

Con questo in mente, diamo un’occhiata ai fattori che influiscono sull’effetto fotovoltaico. Il sole emette energia sotto forma di onde elettromagnetiche, vale a dire ultravioletti, luce visibile o infrarossi.

La maggior parte delle onde ultraviolette e infrarosse vengono utilizzate o perse durante il viaggio dal sole alla terra. Quindi l’irradianza più alta si ottiene dalla regione della luce visibile. Questa regione comprende tutti i colori dell’arcobaleno e varia in lunghezza d’onda da 400 a 780 nanometri.

Sulla base di ciò, i produttori ottimizzano i loro pannelli solari, in modo che assorbano principalmente le lunghezze d’onda della luce visibile. Ciò significa che le onde ultraviolette più corte e le onde infrarosse più lunghe vengono sprecate.

Le lunghezze d’onda più corte passeranno proprio attraverso la cella solare, ma le lunghezze d’onda più lunghe non avranno abbastanza energia per staccare gli elettroni dagli atomi.

In definitiva, ciò significa che il colore della luce artificiale ha un impatto significativo sulla quantità di energia che un pannello solare può produrre. Ma cosa significa questo per i LED?

Come il sole, i LED emettono luce visibile, infrarossi e onde ultraviolette. La proporzione di ciascuno dipende dalla temperatura del colore del bulbo. La temperatura del colore si riferisce alla tonalità di luce bianca che viene emessa, è misurata in gradi Kelvin (K).

I LED sono disponibili in una varietà di temperature di colore. Come punto di riferimento, la temperatura di colore della luce solare è di circa 5900K. Quindi i LED vicini a questa temperatura di colore saranno i più efficienti.

Le lampadine con temperature di colore più basse (1000 – 5000 K) emetteranno tonalità più calde che contengono più onde infrarosse. Ma le lampadine con temperature di colore più elevate (5000 – 10.000 K) emetteranno tonalità più fredde contenenti più lunghezze d’onda dell’ultravioletto.

Poiché i pannelli solari non sono progettati per assorbire le onde infrarosse o ultraviolette, le lampadine a LED estremamente fredde o estremamente calde non genereranno molta energia. Pertanto, quando si sceglie una lampadina a LED per alimentare i pannelli solari, puntare a una temperatura di colore compresa tra 5000 e 6000K.

Luce solare indiretta

Potrebbe essere una sorpresa apprendere che i pannelli solari non hanno effettivamente bisogno della luce solare diretta per caricare una batteria. Una fonte indiretta può comunque fornire un certo livello di carica utilizzando i tuoi pannelli solari. Se la luce solare diretta non è un’opzione, un punto luminoso ma ombreggiato può funzionare in un pizzico.

Un modo per massimizzare l’efficienza con la luce solare indiretta è posizionare superfici riflettenti o specchi attorno ai pannelli solari. Questi aiuteranno a dirigere più luce solare nei tuoi pannelli senza doverli spostare fisicamente. Uno specchio è la scelta migliore, ma può funzionare anche un oggetto grande, piatto e bianco.

Quando usi gli specchi, scegline alcuni che siano almeno il doppio dei tuoi pannelli solari. Ciò garantirà che il pannello riceva quanta più luce solare possibile. Si consiglia inoltre di riposizionare gli specchietti mentre il sole si muove durante il giorno.