تهيئة وشراء مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

في تصميم تجهيزات الإضاءة الشمسية، تدخل عوامل عديدة في الاعتبار، مثل مصدر الضوء، ونظام البطاريات الشمسية، والتحكم في شحن وتفريغ البطاريات، وغيرها. أي خلل في أي منها سيؤدي إلى عيوب في المنتج. تتكون المصابيح الشمسية من خمسة أجزاء: الألواح الشمسية، ووحدات التحكم في الشحن والتفريغ، والبطاريات، والأحمال، وهياكل المصابيح. الخلايا الشمسية: تتمثل الوظيفة الرئيسية للخلايا الشمسية في تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية، وهي ظاهرة تُعرف بالتأثير الكهروضوئي. من بين أنواع الخلايا الشمسية العديدة، تُعد خلايا السيليكون أحادية البلورة، وخلايا السيليكون متعددة البلورات، وخلايا السيليكون غير المتبلور الأكثر شيوعًا وعملية. في المناطق الشرقية والغربية ذات أشعة الشمس الكافية، يُفضل استخدام خلايا السيليكون متعددة البلورات. نظرًا لبساطة عملية إنتاجها، وانخفاض سعرها مقارنةً بخلايا السيليكون أحادية البلورة، وتحسن كفاءة تحويلها باستمرار. أما في المناطق الجنوبية التي تكثر فيها الأيام الغائمة والممطرة وقلة أشعة الشمس، فيُفضل استخدام خلايا السيليكون أحادية البلورة، نظرًا لاستقرار خصائصها الكهربائية نسبيًا. تُعدّ الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون غير المتبلور خيارًا أفضل في حالة ضوء الشمس الداخلي الخافت، نظرًا لانخفاض متطلباتها لظروف الإضاءة الشمسية. قبل البدء بأي منتج إضاءة يعمل بالطاقة الشمسية، لا بدّ من فهم الخلايا الشمسية. تتميز الخلايا الشمسية بخمسة معايير أداء كهربائية، هي: تيار الدائرة القصيرة، وتيار الذروة، وجهد الدائرة المفتوحة، وجهد الذروة، وقدرة الذروة. كيف يمكن للمستخدمين العاديين معرفة قيم هذه المعايير الخمسة؟ إليكم طريقة بسيطة: يمكننا قياس هذه المعايير الخمسة باستخدام جهاز قياس متعدد (Multimeter) في ضوء الشمس عند الساعة 12:00 ظهرًا (مع وجود هامش خطأ بسيط في القياس). تتكون الخلية الشمسية المتجانسة من وصلة PN، التي تتميز بجميع خصائص وصلة PN باستثناء قدرتها على توليد الكهرباء عند تعرضها لأشعة الشمس. في ظل ظروف الإضاءة القياسية، يبلغ جهد خرجها المقنن 0.48 فولت. تتكون مكونات الخلايا الشمسية المستخدمة في تجهيزات الإضاءة الشمسية من عدة خلايا شمسية متصلة ببعضها. يمكن للمستخدمين أولاً الاطلاع على الخلايا الشمسية لفهم سعر وأداء واستقرار الإضاءة الشمسية. سأشرح فيما يلي وحدة التحكم بالشحن والتفريغ، والحمل، والبطارية، وغيرها. وحدة التحكم بالشحن والتفريغ: بغض النظر عن حجم المصابيح الشمسية، فإن وجود دائرة تحكم بالشحن والتفريغ ذات أداء جيد أمر ضروري. ولإطالة عمر البطارية، يجب تحديد ظروف شحنها وتفريغها لمنعها من الشحن الزائد أو التفريغ الكامل. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لعدم استقرار الطاقة الداخلة إلى نظام توليد الطاقة الكهروضوئية، فإن التحكم في شحن البطارية في هذا النظام أكثر تعقيدًا من التحكم في شحن البطاريات العادية. بالنسبة لتصميم المصابيح الشمسية، غالبًا ما يعتمد النجاح أو الفشل على نجاح أو فشل دائرة التحكم بالشحن والتفريغ. فبدون دائرة تحكم بالشحن والتفريغ ذات أداء جيد، يستحيل الحصول على مصباح شمسي ذي أداء جيد. يجب أن تتمتع وحدة التحكم بالشحن والتفريغ بالخصائص التالية: التحكم في الشحن العكسي، والتحكم في الشحن الزائد، والتحكم في التفريغ الزائد، والتعويض الحراري. البطارية: نظرًا لعدم استقرار الطاقة المُدخلة لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية، فمن الضروري عمومًا تهيئة نظام البطاريات للعمل، ولا تُستثنى من ذلك مصابيح الطاقة الشمسية، إذ يجب تهيئة البطارية للعمل. توجد عادةً بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات النيكل والكادميوم، وبطاريات النيكل والهيدروجين. يؤثر اختيار سعة البطارية بشكل مباشر على موثوقية النظام وسعره. يتبع اختيار سعة البطارية عمومًا المبادئ التالية: أولًا، يجب أن تُخزّن البطارية أكبر قدر ممكن من طاقة مكونات الخلايا الشمسية خلال النهار، مع ضمان قدرتها على تلبية احتياجات الإضاءة الليلية، وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون قادرة على تخزين الطاقة الكهربائية التي تُلبي احتياجات الإضاءة الليلية المستمرة في الأيام الغائمة والممطرة. سعة البطارية الصغيرة جدًا لا تكفي لتلبية احتياجات الإضاءة الليلية. أما إذا كانت سعة التخزين كبيرة جدًا، فستكون البطارية في حالة فقدان طاقة دائم، مما يؤثر على عمرها ويُسبب الهدر. الأحمال: تتميز منتجات الإضاءة الشمسية بتوفير الطاقة وحماية البيئة. بالطبع، يجب أن تكون الأحمال موفرة للطاقة وذات عمر طويل. نستخدم عادةً مصابيح LED الموفرة للطاقة التي تعمل بالتيار المستمر ومصابيح الصوديوم منخفضة الضغط. في الوقت الحالي، تستخدم معظم مصابيح الحدائق مصابيح LED كمصدر للضوء. تتميز مصابيح LED بعمر افتراضي طويل يصل إلى أكثر من 100,000 ساعة، كما أنها تعمل بجهد منخفض، مما يجعلها مناسبة جدًا للاستخدام في مصابيح الحدائق الشمسية. تستخدم مصابيح الحدائق عادةً مصابيح LED ومصابيح موفرة للطاقة تعمل بالتيار المستمر. تتميز مصابيح LED الموفرة للطاقة بجهدها المستمر، مما يجعلها مريحة وآمنة دون الحاجة إلى محول. أما مصابيح الشوارع فتستخدم عادةً مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط. تتميز مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط بكفاءة عالية (تصل إلى 200 لومن/واط)، ولكنها باهظة الثمن نسبيًا. فيما يخص غلاف المصباح، فقد جمعنا معلومات كثيرة عن المصابيح الشمسية الأجنبية، ووجدنا أن معظمها يوازن بين توفير الطاقة والجمال. متطلبات المظهر للمصابيح والفوانيس ليست عالية جدًا، وهي عملية نسبيًا. في الوقت الحالي، تتميز العديد من المصابيح والفوانيس في الصين بمظهرها الجميل، وتستخدم أغلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ. ولكن ماذا عن الأداء؟ هذا يدفعنا لإعادة النظر! يكمن سرّ جودة منتج الإضاءة الشمسية في تصميم النظام، فما هو التصميم الأمثل؟ دعونا أولاً نفهم بعض العوامل المهمة التي تؤثر على النظام، وهي: خط العرض، وإجمالي الإشعاع الشمسي السنوي، وأطول فترة غياب الشمس، واستهلاك الطاقة اليومي، ومتوسط ​​ساعات سطوع الشمس. لنفكر في الأمر: إذا لم تُشحن البطارية الشمسية بشكل كافٍ، فماذا سيحدث لسعة التفريغ اليومية؟ هل سيستمر النظام في الإضاءة في الأيام الغائمة والممطرة لعدة سنوات متتالية؟ يجب على مصممينا أخذ هذه المسائل على محمل الجد.