عملية تطوير واتجاهات مستقبلية لأعمدة إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بتقنية LED

مصابيح الشوارع LED الشمسية: مزايا توفير الطاقة. مع تطور الاقتصاد، سيحظى البحث والتطبيق في مجال الإضاءة الموفرة للطاقة باهتمام متزايد. تتميز مصابيح LED الشمسية، كمصدر إضاءة بارد، بمزايا عديدة، منها الأداء العالي من حيث التكلفة، وحماية البيئة، والسلامة والموثوقية، والجودة الثابتة، والعمر التشغيلي الطويل، وسهولة التركيب والصيانة. ويمكن استخدامها على نطاق واسع في إضاءة المساحات الخضراء، وإضاءة الطرق السريعة، وإضاءة صناديق الإعلانات المضيئة، وأنظمة إضاءة المناظر الطبيعية الحضرية، وأنظمة الإضاءة المنزلية. إلا أن ارتفاع تكلفة الاستثمار الأولي لمصابيح LED الشمسية يُعدّ عائقًا أمام انتشارها. في الوقت الحالي، يُمثل استهلاك الطاقة للإضاءة حوالي 20% من إجمالي استهلاك الطاقة، لذا يُعدّ خفض استهلاك الطاقة للإضاءة وسيلة مهمة لتوفير الطاقة. ولتحقيق هذا الهدف، بحثت الصناعة وطورت مجموعة متنوعة من تجهيزات الإضاءة الموفرة للطاقة، وحققت بعض النتائج. ومع ذلك، لا تزال متطلبات الإضاءة الخضراء بعيدة المنال، ومن الضروري تطوير وتطبيق مصادر إضاءة جديدة أكثر كفاءة وموثوقية وأمانًا ومتانة. بحلول نهاية عام 2006، بلغ إجمالي كمية الطاقة المتجددة المستخدمة في بلدي 200 مليون طن من الفحم القياسي (باستثناء استخدام طاقة الكتلة الحيوية بالطرق التقليدية)، أي ما يعادل حوالي 0.5 نقطة مئوية. وفي عام 2010، شكلت الطاقة المتجددة 10% من إجمالي استهلاك الطاقة الأولية في البلاد، مما يمثل تقدماً ملحوظاً نحو تحقيق هذا الهدف. حالياً، تعمل بلدي على تعزيز تطوير السوق المحلية لتوليد الطاقة الكهروضوئية من خلال الجوانب التالية: أولاً، بدء مشروع نقل الطاقة إلى القرى؛ ثانياً، استخدام الطاقة الكهروضوئية في مشاريع خاصة، مثل معرض إكسبو العالمي والألعاب الأولمبية؛ ثالثاً، إنشاء محطات طاقة كهروضوئية في المناطق الصحراوية؛ رابعاً، حشد بعض المدن لبدء مشاريع تركيب الألواح الشمسية على أسطح المنازل. 5. إجراء البحوث ووضع سياسات تسعير الكهرباء لتحسين القدرة التنافسية لتوليد الطاقة الكهروضوئية (يتم تصدير 90% من منتجات الطاقة الكهروضوئية، وقد يُعيق نقص السوق المحلية التطور طويل الأجل لصناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين. في حال تغيير السياسات أو اتخاذ تدابير لتقييد الواردات لحماية الصناعة المحلية، سيواجه عدد كبير من مشاريع الطاقة الكهروضوئية التي أُطلقت في الصين في السنوات الأخيرة صعوبات). تُستخدم مصابيح LED الشمسية المبتكرة على نطاق واسع في مجالات التيار المنخفض، مثل إشارات المرور والشاشات الرقمية، نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة وعمرها الافتراضي الطويل. مع ذلك، ونظرًا لصغر زاوية فتح مصدر ضوء LED التقليدي، وسطوع منطقة البقعة العالية، واتجاهية تشتت الضوء القوية، فمن السهل أن تتشكل بقع ضوئية، كما أن تجانس الضوء ليس جيدًا، مما يُقيد استخدامه في مجال الإضاءة. بعد بحث مكثف واختبارات متكررة أجراها فنيون متخصصون في هذا المجال، ومن خلال تحديث وتطوير بنية تركيبات الإضاءة الشمسية التقليدية، ووحدة التحكم الذكية، وزاوية العاكس، تم التوصل إلى تصميم زاوية الميل المثلى، بحيث تتكامل مزايا الرأس المسطح والرأس المستدير، مما يُنتج إضاءة أكثر تجانسًا، وسطوعًا إجماليًا أعلى، وتكلفة أقل، ويُسهم في تعزيز التطبيقات. يُحسّن تصميم مصدر الضوء المُدمج من نوع العمود والشعلة لمصابيح LED ذات الرأس المسطح بشكل كبير من تجانس وإضاءة مصدر الضوء المُدمج، وذلك من خلال التحكم الأمثل في زاوية ميل تركيب مصابيح LED البيضاء فائقة السطوع ذات الرأس المسطح. لا تُعزز هذه التقنية كفاءة الإضاءة فحسب، بل تُقلل أيضًا من استهلاك مصدر الضوء المُدمج إلى حوالي 4 واط فقط، بينما يصل سطوع الضوء المنبعث إلى سطوع مصابيح موفرة للطاقة بقدرة 20 واط أو مصابيح متوهجة بقدرة 40 واط، مما يُتيح استخدامًا أكثر فعالية للطاقة الشمسية. يكفي استخدام خلايا شمسية بقدرة 12 واط فقط، وتضمن بطارية 12 فولت/24 أمبير تشغيل مصدر إضاءة LED بكفاءة عالية لمدة خمسة أيام غائمة وممطرة، مع عمر افتراضي يتجاوز 100,000 ساعة، أي أكثر من عشرة أضعاف عمر مصابيح توفير الطاقة. صُمم مصدر الإضاءة المركب خصيصًا لأعمدة الإنارة، وهو عبارة عن مزيج من النوع المتقاطع والمستطيل، يجمع بين مزايا مصابيح LED ذات الرأس المسطح بزاوية فتح واسعة وتوزيع إضاءة متجانس، ومصابيح LED ذات الرأس الدائري بإضاءة مركزة عالية، مما يُحسّن من كفاءة الإضاءة. يُعالج هذا المزيج مشكلة انخفاض سطوع مصابيح LED ذات الرأس المسطح مقارنةً بمصابيح LED ذات الرأس الدائري، ومشكلة انخفاض توزيع إضاءة مصابيح LED ذات الرأس الدائري مقارنةً بمصابيح LED ذات الرأس المسطح. أما بالنسبة لوحدة التحكم، فتُستخدم تقنية التحويل الكهروضوئي الشمسي لزيادة كفاءة جمع الطاقة الكهربائية. بعد اكتمال تخزين الطاقة الكهربائية، تُزوّد ​​البطارية مصدر الإضاءة بتيار مستمر 12 فولت، مما يُتيح له توليد ضوء أبيض بدرجة حرارة لونية 6500 كلفن. في الوقت نفسه، ومن خلال تبسيط بنية وحدة التحكم الذكية، أصبح النظام أبسط وأقل عرضةً للأعطال، كما تمّ اتخاذ الاستعدادات التقنية اللازمة لخفض التكاليف بشكل أكبر. علاوة على ذلك، يتم تحديد حالة تشغيل النظام من خلال رصد خرج الخلية الشمسية وطاقة البطارية، مما يُتيح التحكم الآلي والإدارة الذكية للنظام بأكمله. يُعدّ استخدام مصابيح الشوارع الشمسية بتقنية LED، باعتبارها طاقة خضراء جديدة، أمرًا شائعًا وسريع الانتشار نظرًا لمزاياها الفريدة. وباعتبارها الجيل الرابع من مصادر الإضاءة الجديدة، فقد استُخدمت بفعالية في إنارة المدن وتجميلها، وإنارة الطرق، وإنارة الساحات، والإضاءة الداخلية، وغيرها من تطبيقات الإضاءة في مختلف المجالات. وتتمتع مصابيح الإضاءة الشمسية بآفاق استخدام أوسع، لا سيما في المناطق النائية التي تفتقر إلى الكهرباء. يعتقد معظم الناس أن توفير الطاقة بمقدار 4/5 من خلال المصابيح الموفرة للطاقة يُعدّ ابتكارًا رائعًا، بينما توفر مصابيح LED ربع الطاقة فقط مقارنةً بالمصابيح الموفرة للطاقة. وهذا يُعدّ إنجازًا كبيرًا في مجال مصادر الإضاءة الصلبة. إضافةً إلى ذلك، تتميز مصابيح LED بجودة إضاءة عالية، وانعدام الإشعاع تقريبًا، والموثوقية والمتانة، وانخفاض تكلفة صيانتها بشكل كبير. إنها مصدر إضاءة صديق للبيئة بامتياز. وقد ساهم التطوير الناجح لمصابيح LED فائقة السطوع في خفض تكلفة المصابيح الشمسية بشكل كبير، لتصبح مساوية أو قريبة من تكلفة التركيب الأولي لنظام إضاءة التيار المتردد، مع مزايا أخرى كحماية البيئة، وسهولة التركيب، والتشغيل الآمن، وتوفير الطاقة بشكل اقتصادي. وبفضل كفاءتها العالية في الإضاءة وانخفاض قيمتها الحرارية، ازداد استخدام مصابيح LED في مجال الإضاءة، وبدأت تحلّ محل مصادر الإضاءة التقليدية.