القيمة الاجتماعية لتطبيقات إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية

مع تزايد نقص مصادر الطاقة التقليدية، سيتوسع استخدام الطاقة الشمسية، وهي طاقة متجددة ونظيفة، بشكل متزايد. 1. في الوقت الحالي، يُعد السعر أحد أهم العوامل التي تحد من استخدام الطاقة الشمسية. على سبيل المثال، في مصباح إنارة شارع يعمل بالطاقة الشمسية ثنائي الاتجاه، يبلغ إجمالي الحمل على كلا القناتين 60 واط. عند تشغيله لمدة 7 ساعات ليلاً، مع زيادة سعة البطارية الاحتياطية بنسبة 20%، تحتاج البطارية إلى حوالي 160 واط. وبحساب التكلفة على أساس 30 يوانًا لكل واط، ستكون تكلفة البطارية 4800 يوان، بالإضافة إلى تكلفة حزمة البطاريات التي تبلغ سعتها حوالي 180 أمبير/ساعة، أي ما يقارب 1800 يوان. وبالتالي، فإن تكلفة الاستثمار لمرة واحدة لمصباح الشارع بأكمله أعلى بكثير من تكلفة مصباح الدائرة الكهربائية، مما يُشكل العائق الرئيسي أمام استخدام مصابيح إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية. 2. يجب أيضًا مراعاة عمر البطارية عند تصميم نظام إنارة الشوارع بأكمله. تُضمن البطاريات العادية لمدة ثلاث أو خمس سنوات، لكنها قد تفقد كفاءتها بعد عام أو حتى ستة أشهر. قد تنخفض معدلات الشحن الفعلية إلى حوالي 50%، مما يؤثر سلبًا على الإضاءة الليلية خلال الأيام الممطرة المتواصلة، لذا يُنصح باختيار بطارية ذات جودة عالية. 3. نظرًا لطول عمر مصابيح LED وإمكانية انخفاض طاقتها خلال فترات الليل، تُفضل شركات الهندسة العامة استخدامها لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية. مع ذلك، تختلف جودة مصابيح LED، وقد تفقد بعضها 50% من إضاءتها خلال ستة أشهر. لذلك، يُفضل اختيار مصابيح LED ذات انخفاض إضاءة بطيء. الأهم في مصابيح LED هو كفاءة تبديد الحرارة وثبات التيار. يمكن تحقيق ثبات التيار إما بتيار ثابت إضافي أو باستخدام وحدة تحكم. يجب أن يعتمد تبديد الحرارة على ألواح الألمنيوم. يُفضّل إضافة صفائح أو أنابيب نحاسية أسفل الصفيحة الألومنيومية لتبديد الحرارة بكفاءة أكبر والتحكم في درجة الحرارة، مما يُطيل عمر مصابيح LED. 4. غالبًا ما تتجاهل الشركات الهندسية اختيار وحدة التحكم. وتختلف جودة وحدات التحكم، حيث يتراوح سعر وحدة التحكم 12 فولت/10 أمبير في السوق بين 100 و200 يوان. ورغم أنها الأقل قيمة في نظام إنارة الشوارع، إلا أنها جزء بالغ الأهمية. فجودة وحدة التحكم تؤثر بشكل مباشر على عمر مكونات نظام إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية وتكلفة النظام ككل. (1) يجب اختيار وحدة تحكم ذات استهلاك منخفض للطاقة. تعمل وحدة التحكم بشكل متواصل على مدار 24 ساعة، وإذا كان استهلاكها للطاقة كبيرًا، فستستهلك جزءًا من الطاقة. لذا، يُفضّل اختيار وحدة تحكم باستهلاك طاقة أقل من 5 مللي أمبير. (2) لاختيار وحدة تحكم ذات كفاءة شحن عالية، يُنصح باستخدام وحدة تحكم مزودة بوضع شحن MCT، حيث يمكنها تتبع الحد الأقصى لتيار لوحة البطارية تلقائيًا، خاصةً في فصل الشتاء أو في فترات الإضاءة المنخفضة، إذ يُعد وضع شحن MCT أكثر كفاءة بنسبة 20% تقريبًا من غيره. (3) يُفضل اختيار وحدة تحكم ذات طاقة قابلة للتعديل. وقد لاقت وحدات التحكم المزودة بهذه الميزة رواجًا واسعًا، حيث يمكنها تقليل تيار تشغيل مصابيح LED تلقائيًا أثناء الليل عندما يقل عدد المارة، مما يوفر الطاقة ويقلل من حجم لوحة البطارية. بالإضافة إلى اختيار وظائف توفير الطاقة المذكورة أعلاه، يجب الانتباه أيضًا إلى وظيفة حماية وحدة التحكم للمكونات مثل البطاريات. على سبيل المثال، يمكن لوحدة التحكم المزودة بوضع الشحن البطيء حماية البطارية بشكل جيد وزيادة عمرها. علاوة على ذلك، يُنصح بتفعيل حماية الجهد المنخفض في وحدة التحكم. عندما تكون قيمة الجهد أقل من أو تساوي 11.1 فولت، حاول ضبط قيمة حماية الجهد المنخفض إلى 11.1 فولت أو أعلى لمنع تفريغ البطارية بشكل مفرط، مما يقلل من عمرها الافتراضي. 5. ينبغي إيلاء اهتمام خاص لأعمال مكافحة السرقة في المناطق البعيدة عن المناطق الحضرية. لم تُنفذ العديد من شركات الهندسة إجراءات حماية فعّالة ضد السرقة بسبب الإهمال في أعمال البناء، مما أدى إلى سرقة البطاريات وألواحها ومكونات أخرى، الأمر الذي لا يؤثر فقط على الإضاءة الطبيعية، بل يتسبب أيضًا في خسائر مادية غير ضرورية. حاليًا، تُدفن معظم البطاريات وألواحها المسروقة في الأرض وتُغطى بالأسمنت، وهو إجراء فعّال لمكافحة السرقة، كما يُسهم في الحفاظ على درجة حرارة ثابتة. إذا كان صندوق البطارية مُثبتًا على عمود الإنارة، فمن الأفضل لحامه وتقويته. إضافةً إلى ذلك، إذا كانت البطارية بعيدة عن وحدة التحكم، فيجب تزويدها بخط استشعار حراري، وإلا فلن تتمكن وحدة التحكم من رصد درجة حرارة البطارية ولن تتمكن من توفير التعويض الحراري المناسب. غالبًا ما تُسرق ألواح البطاريات بسبب انخفاض ارتفاع العمود أو وجود أجسام مُعلقة حوله، لذا يُفضل أن يزيد ارتفاع العمود عن 5 أمتار. ٦. مقاومة الماء في وحدة التحكم: تُركّب معظم وحدات التحكم داخل غطاء المصباح وصندوق البطارية، وعادةً لا تتعرض للماء. مع ذلك، في بعض التطبيقات العملية، لا تُركّب بعض وحدات التحكم بشكل صحيح، أو لا تُعالج لوحات الدوائر الخاصة ببعضها بطلاء مقاوم للماء. هذا قد يُسبب ماسًا كهربائيًا نتيجةً لتسرب مياه الأمطار إلى وحدة التحكم عبر الأسلاك الخارجية لأطرافها. لذا، أثناء التركيب، يجب ثني أسلاك التوصيل الداخلية لأطراف وحدة التحكم على شكل حرف U وتثبيتها، وكذلك أسلاك التوصيل الخارجية، لمنع تسرب مياه الأمطار إلى وحدة التحكم وحدوث ماس كهربائي. يُنصح باستخدام غراء مقاوم للماء على وصلات الكابلات لضمان مقاومة الماء. ٧. في التطبيقات العملية للعديد من مصابيح الشوارع الشمسية، لا تُلبي هذه المصابيح احتياجات الإضاءة العادية في كثير من الأماكن، خاصةً في الأيام الممطرة المتواصلة ونقص الإضاءة في فصل الشتاء. بالإضافة إلى استخدام مكونات ذات جودة رديئة، فإن السبب الرئيسي الآخر هو خفض تكلفة المكونات بشكل أعمى، وعدم تصميمها وتكوينها وفقًا للمتطلبات، وتقليل معايير استخدام ألواح البطاريات والبطاريات، لذلك لا تستطيع مصابيح الشوارع توفير الإضاءة في الأيام الممطرة.