إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
تُعدّ مصابيح الشوارع الشمسية مصادر إضاءة مرتفعة تعمل بالطاقة الشمسية ، وتُثبّت عادةً على هيكل الإنارة أو تُدمج في العمود نفسه. تقوم الألواح الشمسية بشحن بطارية قابلة لإعادة الشحن، والتي بدورها تُشغّل مصباحًا فلوريًا أو مصباح LED خلال الليل.
سمات
تُضاء معظم مصابيح الطاقة الشمسية وتُطفأ تلقائيًا عن طريق استشعار ضوء الشمس باستخدام جهد الألواح الشمسية. صُممت مصابيح الشوارع الشمسية للعمل طوال الليل، ويمكن أن تبقى مضاءة لأكثر من ليلة إذا غابت الشمس لفترة طويلة. تضمنت الطرازات القديمة مصابيح غير فلورية أو LED. تُجهز مصابيح الطاقة الشمسية المُثبتة في المناطق العاصفة عادةً بألواح مسطحة لمقاومة الرياح بشكل أفضل.
تستخدم التصاميم الحديثة تقنية الاتصال اللاسلكي ونظرية التحكم الضبابي لإدارة البطاريات. ويمكن لأعمدة الإنارة التي تستخدم هذه التقنية أن تعمل كشبكة، حيث يمتلك كل مصباح القدرة على تشغيل الشبكة وإيقافها. [ 1 ]
عناصر
تتكون مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية من أربعة أجزاء رئيسية:
لوحة شمسية
تُعدّ الألواح الشمسية من أهمّ مكونات مصابيح الشوارع الشمسية، إذ تُحوّل الطاقة الشمسية إلى كهرباء تُستخدم في تشغيل المصابيح. يُستخدم نوعان شائعان من الألواح الشمسية في هذه المصابيح: أحادية البلورة ومتعددة البلورات . وتتميز الألواح أحادية البلورة بكفاءة تحويل أعلى بكثير من نظيرتها متعددة البلورات. كما تختلف الألواح الشمسية في قدرتها الكهربائية (بالواط).
تركيبات الإضاءة
تُستخدم مصابيح LED عادةً كمصدر الإضاءة الرئيسي في أعمدة إنارة الشوارع الشمسية الحديثة، نظرًا لما توفره من إضاءة أعلى بكثير مع استهلاك أقل للطاقة. ويقل استهلاك الطاقة في مصابيح LED بنسبة 50% على الأقل مقارنةً بمصابيح HPS المستخدمة على نطاق واسع في أعمدة الإنارة التقليدية. كما أن عدم الحاجة إلى وقت تسخين في مصابيح LED يسمح باستخدام أجهزة استشعار الحركة لزيادة الكفاءة.
بطارية قابلة للشحن
تقوم البطاريات بتخزين الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية خلال النهار، وتزود وحدة الإنارة بالطاقة ليلاً. يُعد عمر البطارية عاملاً بالغ الأهمية في تحديد عمر الإنارة، كما تؤثر سعتها على عدد أيام تشغيلها الاحتياطية. يُستخدم نوعان شائعان من البطاريات في إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية: بطاريات الجل ذات الدورة العميقة، وبطاريات الرصاص الحمضية. وتحظى بطاريات الليثيوم أيون بشعبية واسعة نظرًا لصغر حجمها.
القطب
تُعدّ الأعمدة المتينة ضرورية لجميع أعمدة إنارة الشوارع، وخاصةً أعمدة الإنارة الشمسية، حيث تُركّب عليها عادةً مكوناتٌ مثل التركيبات والألواح الشمسية، وأحيانًا البطاريات. مع ذلك، في بعض التصاميم الحديثة، تُدمج الألواح الكهروضوئية وجميع المكونات الإلكترونية في العمود نفسه. كما تُعدّ مقاومة الرياح عاملاً مهماً.
بالإضافة إلى ذلك، توجد ملحقات لهذه الأنواع من الأعمدة، مثل قفص الأساس وصندوق البطارية.
يكتب
يمكن أن يحتوي كل مصباح إنارة شوارع على لوحة كهروضوئية خاصة به، مستقلة عن مصابيح الشوارع الأخرى. أو بدلاً من ذلك، يمكن تركيب عدد من الألواح كمصدر طاقة مركزي في موقع منفصل لتزويد عدد من مصابيح الشوارع بالطاقة. [ 2 ]
تكتسب مصابيح الشوارع الشمسية المتكاملة شعبية متزايدة بفضل تصميمها المدمج الذي يضم جميع الأجزاء الضرورية بطريقة مدمجة، بما في ذلك البطارية.
كانت مدينة لاس فيغاس بولاية نيفادا أول مدينة في العالم تختبر مصابيح الشوارع الشمسية الجديدة من شركة EnGoPlanet، والتي تقترن ببلاطات حركية تولد الكهرباء عندما يسير الناس فوقها.
المزايا
- إن مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية مستقلة عن شبكة الكهرباء . وبالتالي، يتم تقليل تكاليف التشغيل إلى الحد الأدنى.
- تتطلب مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية صيانة أقل بكثير مقارنة بمصابيح الشوارع التقليدية.
- وبما أنه يتم التخلص من الأسلاك الخارجية، فإن خطر وقوع الحوادث يقل إلى الحد الأدنى. [ 2 ]
- الكهرباء المنتجة من الألواح الشمسية غير ملوثة.
- يمكن نقل الأجزاء المنفصلة لنظام الألواح الشمسية بسهولة.
العيوب
- الاستثمار الأولي أعلى مقارنة بأعمدة الإنارة التقليدية.
- يزداد خطر السرقة نظراً لارتفاع تكاليف المعدات نسبياً. [ 2 ]
- يمكن أن يتراكم الثلج أو الغبار، بالإضافة إلى الرطوبة، على الألواح الكهروضوئية الأفقية ويقلل من إنتاج الطاقة أو حتى يوقفه.
- ستحتاج البطاريات القابلة لإعادة الشحن إلى الاستبدال عدة مرات خلال عمر التركيبات، مما يزيد من التكلفة الإجمالية للإضاءة طوال عمرها.
تُعد دورات شحن وتفريغ البطارية مهمة للغاية أيضًا بالنظر إلى التكلفة الإجمالية للمشروع.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ غويجوان، وانغ؛ زوكسون، وانغ؛ ينغتشون، تشانغ؛ لانيون، شاو (2011). "محطة تحكم ذكية جديدة لأعمدة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية". المؤتمر الدولي الرابع لعام 2011 حول تكنولوجيا الحوسبة الذكية والأتمتة . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . الصفحات 321-324 . doi : 10.1109/ICICTA.2011.91 . ISBN 978-1-61284-289-9.
- ١ ٢ ٣ "دراسة حول أنظمة إضاءة الشوارع الموفرة للطاقة والمزودة بالطاقة الشمسية الكهروضوئية" (ملف PDF) . fosetonline.org. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ ٢٩ مارس ٢٠١٧. تم الاطلاع عليه بتاريخ ١٢ يوليو ٢٠١١ .
- طاقة شمسية
- إنارة الشوارع
- تطبيقات الخلايا الكهروضوئية