ما هي المتطلبات التي يجب أن يفي بها تصميم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية؟

تُعدّ مصابيح الشوارع الشمسية موفرة للطاقة وصديقة للبيئة، إذ تستخدم الطاقة الشمسية للإضاءة، ما يمنحها مزايا لا تُضاهى مقارنةً بإضاءة الشوارع التقليدية. مع ذلك، لا تزال هناك حاجة لتحسين نظام تخزين الطاقة في البطاريات، نظرًا لارتباطه بالأيام الممطرة المتواصلة، حيث يُطرح التساؤل حول قدرة هذه المصابيح على أداء وظيفة الإضاءة العادية. بعبارة أخرى، يكمن التحدي في كيفية تحسين تصميم نظام مصابيح الشوارع الشمسية لضمان توفير طاقة كافية للإضاءة حتى في الأيام الغائمة والممطرة. عند تصميم مصابيح الشوارع الشمسية، يُعتمد مبدأ عام يتمثل في تحديد أقل قدر ممكن من طاقة الألواح الشمسية وسعة البطاريات، مع ضمان تلبية احتياجات الطاقة، وذلك لتقليل الاستثمار الأولي. يجب أن يستند كل عنصر من عناصر التصميم إلى المتطلبات الفعلية، وإلا سيؤثر كل قرار على تكلفة الإنشاء. البيانات التي يحتاج مصنّعو مصابيح الشوارع الشمسية إلى مراعاتها في عملية التصميم هي كالتالي: البيانات المناخية لموقع التركيب، بما في ذلك إجمالي الإشعاع الشمسي الشهري، والإشعاع المباشر، والإشعاع المتناثر، ومتوسط ​​درجة الحرارة السنوي، ودرجات الحرارة القصوى والدنيا، وأطول فترة متواصلة من الأيام الغائمة والممطرة، وأقصى سرعة للرياح، والظروف المناخية الخاصة مثل تساقط البرد والثلوج. لا يمكن للبيانات المناخية عمومًا التنبؤ على المدى الطويل، وإنما يمكن حسابها بناءً على متوسط ​​معياري على مدى العشرين عامًا الماضية. كما تشمل هذه البيانات موقع التركيب، وخطوط الطول والعرض، والارتفاع. أي أنه وفقًا لمتطلبات الشحن المتوازن لمكونات البطارية، يجب أن يكون الإشعاع اليومي على سطح الوحدة متساويًا في الصيف والشتاء، ولكن في الوقت نفسه، يجب زيادة الإشعاع اليومي للوحدة إلى أقصى حد في النصف الأول من فصل الشتاء، وذلك لزيادة شدة الإشعاع الشمسي للوحدة. يُستخدم مبدأ توليد الطاقة في الأشهر الأقل سطوعًا لتحديد زاوية الميل المثلى لسطح وحدة الخلايا الشمسية وقيمة تيار توليد الطاقة المثلى، وفي الوقت نفسه، يتم حساب أقصى عجز متراكم مستمر في الطاقة على مدار العام. تتميز مكونات البطارية بقدرة توافق مناسبة. تُعتبر مصابيح الشوارع الشمسية، بمعنى ما، بمثابة محطات طاقة صغيرة مستقلة غير متصلة بالشبكة، حيث تستخدم مكونات بطاريات الرصاص الحمضية المغلقة التي لا تحتاج إلى صيانة لتخزين الطاقة. بعد عدة أيام من الأمطار المتواصلة، استمرت مصابيح الشوارع الشمسية في العمل بكفاءة بفضل مكونات البطارية، وبلغ عمق تفريغ مكونات البطارية المختبرة 50%، واستمر النظام في أداء وظيفة الإضاءة بعد انتهاء أيام المطر.