هل تستحق مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية الاختيار من بين العديد من تركيبات الإضاءة؟

هل تعلم أن هناك إنارة للشوارع لا تحتاج إلى طاقة الشبكة لتشغيلها؟ كل ما يحتاجون إليه هو ضوء الشمس الجيد أثناء النهار للعمل ليلاً. إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية استخدام نظام الألواح الشمسية وتخزين الكهرباء وأنظمة التحكم لتوفير الإضاءة ليلاً. إنه يتيح أنظمة الإضاءة خارج الشبكة في المناطق النائية مع الحد الأدنى من أنشطة الصيانة والتركيب. كما أنها تقلل من حمل الإضاءة من الشبكة، وهو ما يمثل  20%  استهلاك الأمة&.

أضواء الشوارع الشمسية لديها PWM المبرمجة  أو وحدات التحكم الأخرى التي تقوم بضبط سطوع LED بناءً على جهد البطارية والتاريخ وبيانات الساعة في الوقت الفعلي. إنها نظام إضاءة كامل مع تخزين الكهرباء، ومحولات الطاقة الشمسية، وأجهزة التحكم، والسائقين، وعناصر الإضاءة، والتجهيزات الميكانيكية.

أنواع أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية

مع تقدم التكنولوجيا وتراكم ردود الفعل من تركيبات إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية، تظهر تصميمات مختلفة لتلبية الظروف الميدانية. أظهرت مصابيح LED نتائج واعدة في مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية. نظرًا لخصائص الإضاءة الاتجاهية، فإنها توفر أفضل لومن لكل واط من استهلاك الطاقة. بالنظر إلى الشركات المصنعة لتصميم مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية، فإنها تقسمها إلى أربع فئات رئيسية:

1  متكاملة الكل في واحد أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية

كما يوحي اسمها، تحتوي هذه المصابيح الشمسية على جميع الأنظمة المدمجة داخل حاوية. ويشمل اللوحة الشمسية، والبطارية، والسائق، وجهاز التحكم، والتجهيزات، والمشتت الحراري. يعد تركيب المصابيح المدمجة أمرًا بسيطًا ومريحًا، حيث لا توجد حاجة إلى أسلاك إضافية أو تركيبات معقدة. يعتبر تكامل المكونات مناسبًا للمواقع التي تتطلب التثبيت السريع. تحتوي هذه المصابيح على نظام تركيب عمود مناسب مع تثبيت سريع وتوصيل كهربائي. يمكن للمحترف إعداد مصباح شارع شمسي متكامل في أقل من دقيقة.

يؤدي تكامل المكونات المتعددة أيضًا إلى تصميم أنيق. توفر مصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة الكل في واحد جمالية أنيقة وحديثة تعزز المظهر البصري للأماكن العامة. يمكن أن تتميز هذه الأضواء بمستشعرات القرب، وتعديلات السطوع، وتقييمات IP/IK ممتازة.

2.   وحدات تصميم أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية

ماذا لو كان بإمكانك تغيير الجزء الوحيد الذي به خلل في الضوء بأقل قدر من التفكيك والتركيب السريع؟ توفر مصابيح الشوارع المعيارية التي تعمل بالطاقة الشمسية المرونة في الصيانة والتعديلات. سوف تحتوي مصابيح الشوارع الشمسية النموذجية على المكونات القابلة للاستبدال التالية:

● الألواح الشمسية

● شل المصباح

● لوحة إضاءة LED + عدسة بصرية

● المراقب المالي

● علبة بطاريات

يتيح التصميم المعياري أيضًا إمكانية الترقية بخطوات بسيطة. إذا قدمت الشركة مكونًا جديدًا وأكثر قوة، فيمكن للمستخدم استبداله بسهولة من خلال التفكيك والاستبدال البسيط. إن قدراته المعيارية تجعله منتجًا مثاليًا يدعم الاستدامة بفعالية من حيث التكلفة.

3  نظام تقسيم أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية

كان التصميم الأولي لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية هو النظام المنفصل، والذي كان فعالاً من حيث التكلفة وعمليًا. يتيح أسلوبه البسيط مع المكونات المنفصلة إمكانية الاستبدال والترقية بسهولة. بالمقارنة مع التصميمات المعيارية، فإن نهج النظام المقسم يشغل مساحة أكبر وله ضخامة واضحة من الناحية الجمالية.

يعد استبدال مكونات مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية أكثر ملاءمة. يسمح استخدام المكونات غير المتخصصة بإجراء تعديلات في حدود الميزانية. لا يقتصر المشتري على استخدام مكونات من نفس الشركة المصنعة. ومع ذلك، فهي تتطلب وقتًا أطول للتركيب وتعقيدات في الأسلاك مقارنة بنهج التصميم المعياري.

4  أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية المتكاملة

تعتبر مصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة مثالية للتطبيقات التي يكون فيها النصوع 3000-9000lm كافيًا لإضاءة الشارع. تدمج مصابيح الشوارع هذه الألواح الشمسية حول محيط القطب. وتسمى أيضًا أضواء الشوارع ذات الأعمدة الشمسية المغلفة. جميع مكونات مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية موجودة داخل العمود، مما يجعل التجميع العام أنيقًا وممتعًا من الناحية الجمالية.

تعتبر هذه الأضواء مثالية للمواقع ذات حركة المرور العالية أو مناطق الجذب السياحي. ومع ذلك، يجب على المشتري أن يأخذ في الاعتبار التكلفة الأولية المرتفعة، حيث تأتي هذه المصابيح مع عمود متكامل من الألواح الشمسية، ومصابيح LED، وأنظمة التحكم، والبطارية.

الاختلافات بين ضوء الشارع بالطاقة الشمسية وضوء الشارع العادي

تختلف مصابيح الشوارع القياسية والطاقة الشمسية في الجماليات والتصميم والمكونات والتطبيق. يتطلب اختيار أي من التقنيات تقييمًا دقيقًا للاختلافات بينهما والتأثيرات المحتملة على الميزانية. وهنا خلافاتهم:

●  تصميم:  ستظهر مصابيح الشوارع الشمسية ضخمة الحجم بشكل واضح لأنها تحمل ألواحًا شمسية وأنظمة بطاريات إضافية. وبالمقارنة، تستخدم مصابيح الشوارع العادية طاقة الشبكة، مما يقلل من عدد المكونات.

●  التطبيق:  تعتبر مصابيح الشوارع العادية مناسبة للمواقع التي تحتوي على شبكة طاقة. إن مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية خارج الشبكة ومثالية للمناطق النائية التي لا توجد بها شبكة كهرباء.

●  التكلفة:  إن تكلفة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية أعلى بكثير من تكلفة إنارة الشوارع التقليدية. ويرجع ذلك أساسًا إلى المكونات المضافة وتصميم نظام التحكم.

الاختلافات بين ضوء الشارع بالطاقة الشمسية والضوء الكاشف بالطاقة الشمسية

تختلف مصابيح الشوارع والأضواء الكاشفة بالطاقة الشمسية في جودة البناء والتركيبات وانتشار الضوء والتطبيق. ترجع الاختلافات في المقام الأول إلى التصميم الذي يستخدم مكونات داخلية وخارجية مماثلة. وهنا الاختلافات الرئيسية:

●  تصميم:  يمكن أن يحتوي المصباح الكاشف الشمسي على لوحة شمسية مدمجة في الجسم أو مثبتة بشكل منفصل، على غرار مصباح الشارع الشمسي. تركز مصابيح الشوارع على الأسفل باتجاه أقل من الأضواء الكاشفة، بينما توفر الأضواء الكاشفة شعاعًا مركّزًا على الجسم.

●  التطبيقات:  تضيء الأضواء الكاشفة الشمسية المباني أو الملاعب الرياضية أو اللوحات الإعلانية أو المعلمات الأمنية.

●  التكلفة:  تتطلب مصابيح الشوارع الشمسية عادة ميزانية أولية أعلى لأنها تحتاج إلى تصميم قوي مقارنة بالأضواء الكاشفة الشمسية. إن تصنيف الحماية من الصدمات الخاص بها أعلى عمومًا من تصنيف معظم الأضواء الكاشفة. ومع ذلك، توجد استثناءات لهذه الشروط في كلا النوعين.

فيما يلي جدول يلخص جميع الاختلافات بين مصابيح الشوارع العادية ومصابيح الشوارع الشمسية والمصابيح الكاشفة الشمسية:

مميزات إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية

يتطلب العثور على مصابيح الشوارع الشمسية المثالية تقييم مواصفاتها. يعد فهم الحدود أمرًا حيويًا لإيجاد التوافق مع أي مشروع إضاءة. تعد مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية نظامًا ممتازًا للإضاءة خارج الشبكة، ولكن العثور على المورد المناسب الذي يعالج تحديات وتعقيدات مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية أمر ضروري. دعونا'نلقي نظرة على المواصفات الرئيسية لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية:

➤   لومن مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية: السطوع والقدرة الكهربائية ورقائق LED

اللومن والتحكم في السطوع

اللومن هي وحدة لقياس ظروف الإضاءة. وهو يمثل سطوع الضوء في شكل رقمي. تعني اللومن الأعلى أن الضوء سيكون أكثر سطوعًا، ولكنه سيتطلب أيضًا المزيد من الطاقة. تستخدم أنظمة الإضاءة الذكية الحديثة أجهزة استشعار الإضاءة والقرب وأجهزة ضبط الوقت للتحكم في السطوع بناءً على المتطلبات البيئية. تتمتع مصابيح الشوارع LED الشمسية المتقدمة هذه بعمر تشغيلي أطول وتوفر بطارية احتياطية أفضل بسبب أنظمة التنظيم والتحكم المتقدمة.

قوة ضوء الشارع والسطوع

يمكن لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية بقدرة 80 وات إنتاج 12800 لومن من الضوء باستخدام تصميم يمكنه إنتاج 160Lm/W. تتطلب إضاءة الطرق السريعة عادةً 10000 لومن، مما يجعل 80 واطًا عاليًا بما يكفي لدعم السطوع اللازم لوقت استجابة السائق المناسب ومسافة الوعي إن ضوء الشارع الشمسي بقدرة 20 وات يكفي للمشاة على الرصيف. ستحتوي مصابيح الشوارع الشمسية النموذجية للأرصفة على مستشعرات تقارب لضبط سطوع الإضاءة بناءً على حركة المرور.

رقائق LED ولومن

ينتج المصنعون أنواعًا عديدة من رقائق LED. الأكثر شعبية وقوة هي SMD5050 وSMD3030 من Luxeon، وهي علامة تجارية LumiLEDs من Philips. ونظرًا لتصميم الرقاقة وخصائص نقل الحرارة الجيدة، فإن هذه الرقائق تتمتع بقدرة إنتاج Lm/W استثنائية. ضمان رقائق LED' تعد جودة البناء والتصميم الجيد أمرًا حيويًا في اختيار مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية.

➤   الألواح الشمسية: الكفاءة والاتجاه والحجم

الألواح الشمسية هي الجزء الأكثر أهمية في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية. أنها توفر الكهرباء لوحدة الإضاءة عن طريق البطارية. خلال النهار، يقومون بتحويل الطاقة الشمسية من الشمس إلى كهرباء من خلال الخلايا الكهروضوئية. تسقط الفوتونات الموجودة في ضوء الشمس على الوحدة الكهروضوئية وتتسبب في تحرك إلكتروناتها داخل الخلايا الكهروضوئية. ويؤدي إلى توليد تيار يصل إلى البطارية عبر أسلاك للتخزين. سيحتوي مصباح الشارع الشمسي النموذجي بقدرة 40-80 واط على لوحة شمسية بقدرة 35-65 واط لشحن البطارية.

➤   سعة البطارية: النوع وكثافة الطاقة

هناك أنواع عديدة من البطاريات، ولكل منها خصائصه. Lithium Li-NCM و Lithium LiFePO4 هما النوعان الشائعان من البطاريات ذات السعات المتفاوتة. تؤثر أنواع البطاريات بشكل مباشر على قدرتها على تخزين الطاقة. ومع ذلك، يمكن تحديد الميزانية الأولية وقيود التثبيت عند اختيار النوع. عادةً ما تتميز مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية LED المتطورة بأي من هذين النوعين من البطاريات:

●  ليثيوم لي-NCM:  يعتبر أكسيد الكوبالت والنيكل الليثيوم والمنغنيز من مواد كاثود البطاريات الشائعة. يمكن لمادة الكاثود أحادية البلورية أن تحقق كثافة طاقة حجمية عالية للغاية تزيد عن 2600 واط/لتر  في نصف الخلايا. خصائصه كثيفة الطاقة تجعله مثاليًا لتطبيقات الألواح الشمسية حيث تكون قيود المساحة أمرًا حيويًا.

●  LiFePO4:  فوسفات حديد الليثيوم هي بطارية مدمجة أخرى مناسبة لأضواء الشوارع بالطاقة الشمسية نظرًا لخصائصها كثيفة الطاقة التي تبلغ 433 وات/لتر (1170 مللي أمبير في الساعة)  

➤   وقت النسخ الاحتياطي: تنظيم السطوع والبطارية

يعتمد وقت النسخ الاحتياطي على المواصفات الأخرى المختلفة لمصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية. ستحتوي مصابيح الشوارع الشمسية المتطورة على طرق تحكم تقلل من سطوع LED خلال أوقات انخفاض حركة المرور أو عدم وجودها. يعتمد وقت النسخ الاحتياطي أيضًا على شريحة LED وسعة بطارية السائق واستهلاك الطاقة. لتلخيص، حديث ضوء الشارع الشمسية التي تستخدم أحدث أنواع البطاريات مع تقنيات التنظيم الحديثة ستحدد بشكل عام وقت النسخ الاحتياطي الخاص بها اعتمادًا على مستويات السطوع. فيما يلي مثال لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية من شركة CHZ:

●  خيار 1:  4 ساعات من الطاقة الكاملة و8 ساعات من السطوع المعتمد على المستشعر.

●  خيار 2:  12 ساعة مع سطوع يعتمد على المستشعر (سطوع 100% عندما يكون نشطًا، و30% عندما يكون غير نشط).

تظهر هذه أنه إذا تم تشغيل الضوء في التحكم التنظيمي، فيمكن تشغيله لمدة 12 ساعة في اليوم. إذا كان يستخدم السطوع الكامل لمدة 4 ساعات، مع وجود عدد كبير من أجهزة استشعار حركة المرور والقرب للتحكم في السطوع لمدة 8 ساعات، فيمكن أن يكون لديه نسخة احتياطية مماثلة لمدة 12 ساعة.

➤   طريقة التحكم: أجهزة الاستشعار ودوائر التحكم

ينشر مصنعو مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية طرق تحكم مختلفة لتعزيز النسخ الاحتياطي للبطارية ومعالجة المخاوف البيئية. أثناء الليل، مع انخفاض حركة المرور، ستعمل الأضواء على تقليل سطوعها لضمان عدم إزعاج إيقاع الساعة البيولوجية للبشر الذين يعيشون حول المبنى. يتحكم ضوء الشارع الشمسي في الضوء من خلال أجهزة الاستشعار ودوائر التحكم:

مجسات

● مستشعر الضوء مع موصل NEMA

● استشعار الحركة باستخدام مجسات القرب

● مستشعر جهد البطارية

● مستشعر استهلاك الطاقة

● مستشعر الميل للألواح الشمسية

دوائر التحكم

● 0-10 فولت يعتم

● DALI (واجهة الإضاءة الرقمية القابلة للعنونة) يعتم

● تعديل عرض النبض (PWM)

التركيب والصيانة

إن مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية طويلة الأمد وتتطلب الحد الأدنى من الصيانة. جميع المكونات الموجودة داخل مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية لا تحتاج إلى صيانة. المرة الوحيدة التي تصبح فيها الصيانة ضرورية هي بعد تعطل أحد العناصر أو تنظيف الأضواء. أصبح التثبيت أيضًا مناسبًا نظرًا لنضج التصميم والنهج المعياري أو المتكامل. نظرًا لأن مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية لا تتطلب أي طاقة خارجية لتشغيلها، فيمكن تركيبها في دقائق، ولا تتطلب سوى التثبيت على العمود. هنا هو متوسط ​​العمر المتوقع للمكونين الأكثر ضعفا:

●  الألواح الشمسية:  وفقًا لجمعية صناعات الطاقة الشمسية (SEIA)، تدوم الألواح الشمسية ما بين 20 إلى 30 عامًا.

●  بطارية:  يمكن أن تدوم بطارية Li-NCM ما بين 1500 إلى 2000 دورة تفريغ شحن. من ناحية أخرى، تحتوي بطارية LiFePO4 على حد لدورة الشحن والتفريغ يبلغ 2500-3000. يُترجم هذا تقريبًا إلى 5-7 سنوات إذا كانت البطارية تستخدم 80% من شحنتها يوميًا مع 12 ساعة من الاستخدام في وضع التنظيم.

خاتمة

تعتبر مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية هي الأفضل للحلول خارج الشبكة والتوفير على المدى الطويل. يمكن أن تكون التكلفة الأولية مرتفعة، ولكن نظرًا لموثوقية التصميم الحديث ونضجه، أصبحت مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية هي الخيار المفضل لمعظم البلدان لإضاءة الشوارع. حتى المناطق ذات الشبكة يتم اعتمادها أيضًا أضواء الشوارع الشمسية . تستحق مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية الاختيار من بين العديد من الأنواع الأخرى من تركيبات الإضاءة لأنها توفر الكفاءة والصيانة المنخفضة والتركيب السهل وميزات التنظيم المحسنة.