Solarleuchte

Als Solarleuchten werden elektrische Leuchten bezeichnet, die durch Sonnenenergie gespeist werden.

Für die Umsetzung der Solarenergie in elektrische Energie werden in allen Fällen fotovoltaische Solarmodule verwendet. Zum Erzeugen von Licht dienen sowohl verschiedene Glühlampenarten als auch Leuchtstofflampen oder LED-Elemente.

Da die Solarenergie nur tagsüber anfällt und das Licht erst nach Sonnenuntergang benötigt wird, muss die gewonnene elektrische Energie zwischengespeichert werden. Hierzu werden vornehmlich Blei- oder Ni-Cd- und Ni-MH-Akkumulatoren verwendet.
Dabei werden meistens Laderegler eingesetzt, um die Ströme beim Laden und Entladen so zu steuern, dass die Akkus keinen Schaden nehmen.

Die Lichtquelle bildet mit Akkumulator und Laderegler immer eine konstruktive Einheit. Dagegen wird das Solarmodul meistens getrennt ausgeführt. Es kann dann im Freien stationär angebracht werden, während die Leuchte – am Tage über Steckanschluss mit dem Modul verbunden – am Abend für mobilen Einsatz zur Verfügung steht.

Leuchten, die in den fotovoltaisch gespeisten, universell anwendbaren Haussystemen („Solar Home Systems“) vorkommen und dort installiert sind, sollten nicht als Solarleuchten bezeichnet werden. Solarleuchten dienen ausschließlich der Beleuchtung und alle benötigten Teile sind in einem kompletten Gerät untergebracht.

Haupteigenschaften und Kennwerte

Für die Beurteilung der lichttechnischen Leistung einer Leuchte ist der von der Lampe ausgestrahlte Lichtstrom I (Lm) (Lumen) maßgebend. Bei allen Raumbeleuchtungen entscheidet der Lichtstrom über die zu erzielende Helligkeit.
Die maximale Brenndauer einer Leuchte bei vollgeladenem Akku wird auch Autonomie A (h) genannt.
Für die Beurteilung der Leistung des fotovoltaischen Ladeteils ist nicht allein die maximale Leistung des Solarmoduls maßgebend. Für den Anwender ist ein Kennwert wichtiger, der beschreibt, wie lange bei voller Sonneneinstrahlung (Normeinstrahlung senkrecht auf das Modul) geladen werden muss, um die leeren Akkus voll aufzufüllen. Dieser Wert sollte als Ladezeit L (h) angegeben werden.
Anhand dieser 3 Kennwerte (Lichtstrom, Autonomie und Ladezeit) kann ein Anwender die Leistung von Solarleuchten gut vergleichen und beurteilen. Große Werte für Lichtstrom und Autonomie sowie kleine Werte für die Ladezeit sind ein Maß für die Leistungsfähigkeit einer Solarleuchte.
Zur Klärung der Frage jedoch im Detail, ob eine Solarleuchte für eine bestimmte Aufgabe richtig bemessen ist, müssen außerdem die Umgebungsbedingungen am Einsatzort, wie Einstrahlungsquote und deren Abhängigkeit von Jahreszeit, Witterungsbedingungen, die örtlichen Möglichkeiten der Modulaufstellung sowie der tägliche Bedarf an abendlichen Brennstunden B (h) berücksichtigt werden.
Zur Aufgabenstellung gehört meistens, dass die Leuchte auch bei anhaltend schlechten Witterungsbedingungen (Regenzeit, Winter ....) die mindestens benötigten abendlichen Brennstunden B erreichen kann. Hierzu ist eine möglichst kleine Ladezeit bei (Normeinstrahlung) L erforderlich. Um die wetterbedingten, kurzfristigen Schwankungen der täglichen Einstrahlungsmengen auszugleichen, ist eine große „Akku-Reserve“ A/B hilfreich. Sehr unterschiedlich sind die je nach Anwendungsfall benötigten Werte für den Lichtstrom. (Praktisches Beispiel für die Auslegung einer täglich benötigten mittleren Solarleuchte: Lichtstrom I = 100 lm ; Autonomie = 8 h ; Ladezeit = 5 h )

Weitere technische Daten

Modul(Werte für Standard-Sonneneinstrahlung):

Maximale Leistung (Wp)
Leerlaufspannung Uoc (V)
Kurzschlussstrom Isc (A)

Akku:

Nennspannung U (V)
Kapazität Q (Ah)

Lampe: (Bei Leuchtstofflampen Werte am Eingang des Vorschaltgerätes)

Speisespannung U (V)
Nennstrom I(A)

Anwendungen

Erste serienmäßig hergestellte mobile Solarleuchten, meistens Campingleuchten genannt, kamen in den 80-er Jahren in USA; Japan und verschiedenen europäischen Ländern auf den Markt. Sie wurden zunächst in den Industrieländern vornehmlich auf den Freizeitmärkten verkauft. Hinzu kamen später als eigenes nennenswertes Marktsegment die Gartenleuchten, die bei sehr kleiner Leistung meistens an Wegrändern im Garten der Orientierung dienen. Das gegenwärtig - und vor allem wohl künftig - bedeutendste Anwendungsgebiet ist das der mobilen Solarleuchten für die netzfernen Regionen in den Entwicklungsländern.

- Fotovoltaisch gespeiste Campingleuchten werden gegenwärtig nicht nur beim Zelten, sondern auch in netzfernen Wohnstätten und Hütten sowie bei verschiedensten Freizeit-Veranstaltungen verwendet. Die Lichtströme ""I"" liegen meistens zwischen 100 und 250 Lumen, die maximalen Brennstunden (Autonomie A) etwa zwischen 0,5 und 10 Stunden. (Keine Solarleuchten sind solche Campingleuchten, die nur über Netz oder 12V-Zigarettenanzünder ladbar sind oder Primärbatterien verwenden).

- Gartenleuchten sind nicht für den mobilen Einsatz gedacht. Sie sind zusammen mit einem kleinen Modul als konstruktive Einheit ausgeführt und werden an bestimmten Stellen meistens im Garten fest positioniert (vornehmlich gesteckt). Die Lichtströme sind mit 3 bis 15 Lumen gering, meistens als Orientierungshilfe ausreichend. Die Brennstunden betragen etwa 0,5 bis 3 Stunden. Solare Gartenleuchten werden meistens an Stellen installiert, wo ein Anschluss einer Lampe an das elektrische Netz zu aufwändig wäre.

- Solarleuchten für Entwicklungsländer: Diese Leuchten ähneln oft den o.g. Campingleuchten. Ihre Besonderheit liegt darin, dass sie härteren Anforderungen gerecht werden müssen: Tägliche mehrstündige Benutzung, meistens tropische Umgebungsbedingungen (Hitze und Feuchte), oft grobes Hantieren in Staub und Schmutz. Trotzdem muss, da Wartung in den meistens unzugänglichen Einsatzorten sehr schwer möglich ist, eine hohe Lebensdauer erreicht werden. Die Leuchten müssen also sowohl elektrisch als auch mechanisch besonders robust ausgeführt werden. Der Bedarf für diese Solarleuchten ist riesig. Weltweit leben in den Entwicklungsländern etwa 2 Milliarden Menschen ohne Anschluss an ein elektrisches Netz. Nach Sonnenuntergang sind bei ihnen Petroleumlampen, Kerzen, offenes Feuer o.a. die einzigen Lichtquellen.Der Einsatz von Solarleuchten ist bei diesen Anwendungen ökologisch und entwicklungspolitisch besonders vorteilhaft. Mit zunehmender Verteuerung des Öls und der Verbilligung der Solartechnik werden sie auch ökonomisch immer interessanter.Der schnellen Verbreitung der Solarleuchten in den Entwicklungsländern steht die überwiegend große Armut in den netzfernen Regionen dieser Länder entgegen. Viele staatliche und karitative Initiativen helfen deshalb hier mit Subventionen, Mikrokredit- und anderen Förderungsprojekten, um den Übergang zu den sauberen, ruß- und gefahrlosen, ressourcenschonenden Solarleuchten zu beschleunigen.