تستخدم الإضاءة في الشوارع ما يقرب من خُمس الطاقة في العالم. أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية تم اعتمادها في المدن والبلدات هذه الأيام كوسيلة لخفض التكلفة ومراعاة البيئة. وتتطلب هذه الأنظمة التقاط وتخزين أشعة الشمس أثناء النهار حتى يمكن استخدامها لإضاءة الشوارع ليلاً.
فهم تقنية إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
مصباح الشارع الذي يعمل بالطاقة الشمسية هو نظام إضاءة يعمل بالطاقة الشمسية فقط. يتم سحب الإمداد المستمر بالطاقة من الألواح الشمسية في الساعات المشمسة، ويتم تخزينها بدورها في البطاريات. أثناء الليل، يقوم النظام بتبديل مصابيح LED تعمل تلقائيًا بحيث توفر ضوءًا ساطعًا ثابتًا.
ليست هناك حاجة لتوصيل مصابيح الشوارع الشمسية هذه المزودة بوحدات الأعمدة بالشبكة الكهربائية. ولذلك فهي مثالية للمواقع التي يكون فيها تركيب خطوط الكهرباء مكلفاً أو صعباً. وكثيراً ما تكون هذه التقنية مفيدة للبناء الجديد ومواقف السيارات والطرق الريفية.
تشغيل مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية مع أنظمة الأعمدة والبطاريات
يمكن أن يشتمل الحد الأدنى من التكوين على أربعة مكونات أساسية تتفاعل فيما بينها. تلتقط الألواح الشمسية أشعة الشمس وتحولها إلى دش كهربائي. وتُستخدم هذه الطاقة في شحن البطاريات التي تحتفظ بالطاقة لاستخدامها في الليل.
توفرها مصابيح LED عندما يكون الضوء الساطع ضروريًا. تنظم أنظمة التحكم متى يتم تشغيل وإطفاء الأضواء تلقائياً.
يضع بعض الأفراد الألواح الشمسية بشكل فردي، ويضعها البعض الآخر على عمود واحد للحصول على أشعة شمس أفضل. توضع البطارية عادةً في حجرة مقاومة للرطوبة لحمايتها من الظروف الجوية.
الطرق الأساسية التي يمكن أن تفيدنا بها مصابيح الشوارع المنزلية التي تعمل بالطاقة الشمسية
المزايا الرئيسية لإنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
المكاسب المالية
تتزايد تكاليف الكهرباء المستمرة المرتبطة بإضاءة الشوارع التقليدية بسرعة. يتم التخلص من هذه النفقات الشهرية مع مصابيح الشوارع الشمسية المزودة بأنظمة الأعمدة. وتدفع غالبية التركيبات تكاليفها من خلال توفير الطاقة في غضون ثلاث إلى خمس سنوات، على الرغم من أن الاستثمار الأولي قد يكون أعلى.
بالإضافة إلى ذلك، تنخفض تكاليف الصيانة بشكل كبير. تدوم لمبات LED لفترة أطول بكثير من الخيارات التقليدية، كما أن الأنظمة الآلية تقلل من الحاجة إلى الصيانة أو التعديلات الروتينية.
الفوائد البيئية
تنتج مصابيح الشوارع، التي تعمل بالطاقة الشمسية، طاقة نظيفة وخالية من الانبعاثات. ومقارنةً بالخيارات التي تعمل بالطاقة الكهربائية، فإن وحدة واحدة منها تقضي على حوالي طنين من ثاني أكسيد الكربون سنوياً.
وبفضل هذه الأنظمة المعتمدة، ستتمكن المجتمعات المحلية من إظهار التزامها بالأنشطة الصديقة للبيئة أو تقليل بصمتها الكربونية بشكل عام. وتزداد قيمة هذه الميزة الصديقة للبيئة في أعقاب انتشار المخاوف المتعلقة بتغير المناخ في جميع أنحاء العالم.
مزايا واقعية
تتميز مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بالاكتفاء الذاتي فيما يتعلق بانقطاع التيار الكهربائي. وهذه الاعتمادية هي التي تكون مهمة أثناء حالات الطوارئ أو الظروف الجوية السيئة، حيث لا يمكن الوصول إلى طاقة الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، غالباً ما يكون التركيب أسهل وأسرع.
يمكن تركيب مصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية المزودة بأعمدة في المناطق التي تكون فيها الإضاءة التقليدية غير عملية دون الحاجة إلى حفر خنادق للكابلات الكهربائية أو التوصيل بخطوط الكهرباء.
الأنواع المختلفة من أفضل أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
خيارات التصميم المتكاملة
يتم دمج جميع الأجزاء في وحدة صغيرة يتم تثبيتها على العمود للحصول على مصابيح شوارع شمسية شاملة. تبدو هذه الأنظمة جيدة وسهلة التركيب. تعتبر الشوارع الصغيرة والممرات والمناطق السكنية مثالية لها.
أنظمة التكوين المنقسمة
يتم التموضع الأمثل لكل مكون من خلال ألواح شمسية وتركيبات إضاءة مستقلة. وعادة ما تستخدم أفضل تركيبات إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية هذه التقنية لتحقيق أقصى قدر من الفعالية. يمكن أن تواجه الألواح الشمسية الاتجاه المثالي بينما تشير الأضواء إلى المكان الذي تشتد الحاجة إلى الإضاءة فيه.
تصاميم على الطراز التقليدي
تبدو بعض مصابيح الشوارع الشمسية المزودة بأنظمة الأعمدة والبطاريات مثل مصابيح الشوارع التقليدية ولكنها تتضمن تكنولوجيا الطاقة الشمسية المخفية. وهي تمتزج بشكل جيد مع مناظر الشوارع الحالية مع توفير مزايا الطاقة الشمسية الحديثة.
التخطيط لتركيب مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية
تقييم الموقع
مفتاح التركيبات الناجحة هو التقييم الجيد للموقع. يجب أن تكون مصابيح الشوارع التي تعمل بالشمس في العراء. فوجود الأشجار والمباني والمنشآت الأخرى التي تولد الظل سيعيق أداء النظام.
يتمتع الموقع بأربع ساعات على الأقل من أشعة الشمس المباشرة يومياً. والمناطق التي تتمتع بأشعة شمس متواصلة على مدار العام هي الأنسب، على الرغم من أن أنظمة البطاريات الحالية يمكنها تحمل بضعة أيام من الطقس الغائم دون أن يظهر انخفاض في الأداء الوظيفي.
اعتبارات الارتفاع والتباعد
يتم ضمان التغطية الكافية دون إهدار الموارد عندما تكون مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية متباعدة عن بعضها البعض بشكل صحيح. غالبية التركيبات تباعد بين المصابيح على طول الطرق بمسافة 100-150 قدمًا. وتكون المسافة دقيقة حسب عرض المنطقة المراد إضاءتها وكثافة تركيبات مصابيح LED.
يؤثر ارتفاع العمود أيضاً على الأداء. فكلما زاد ارتفاع الأعمدة، زادت المساحات التي ستضيءها، ولكنها قد تحتاج إلى مصابيح LED أكثر قوة. تتراوح الأعمدة التقليدية ما بين 12 قدمًا إلى 25 قدمًا، وتختلف حسب الاستخدام المقصود والتركيبات داخل أي منطقة.
متطلبات الطاقة والسطوع
تعتمد كمية الضوء المطلوبة على الموقع. عادةً ما تحتوي إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية على 1,000-3,000 لومن في الشوارع السكنية. تتطلب الطرق أو الأماكن التجارية عادةً 5000 لومن أو أكثر بسبب الطبيعة المزدحمة للطرق أو الأماكن التجارية.
يجب أن تكون البطارية بحيث تتوافق مع احتياجات الإضاءة المحلية وظروف الطقس. وفي المناطق الجغرافية ذات التغطية السحابية الكبيرة، يجب أن يكون حجم البطارية أكبر لضمان ثبات الأداء على مدى فترة طويلة في الظروف التي لا توجد فيها الشمس.
ميزات المتانة والجودة
تتمتع أفضل أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية بضمانات لمدة ثلاث سنوات على الأقل وهي مصممة لتحمل الظروف الجوية المحلية. ابحث عن التركيبات ذات التصنيفات التي تتناسب مع نطاق درجات الحرارة المحلية وكمية الأمطار وتصنيفات الرياح.
قد تتميز الأنظمة الحالية بقدرات ذكية مثل التحكم عن بعد والتعتيم وكاشفات الحركة. هذه التطورات لديها القدرة على تعزيز الأمن في المساحة المضاءة وزيادة الإنتاجية.
تحليل تكلفة أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية مع عمود إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
اعتبارات الاستثمار الأولي
بما في ذلك التركيب الاحترافي، عادةً ما يتراوح سعر أنظمة إنارة الشوارع الكاملة التي تعمل بالطاقة الشمسية من $800 إلى $2,500T2 لكل وحدة.
تغطي هذه التكلفة الأولية جميع المكونات وأعمال الإعداد اللازمة للتشغيل. على الرغم من أنها قد تكون أقل تكلفة في البداية، إلا أن إضاءة الشوارع التقليدية تؤدي إلى تكاليف مستمرة. وبمرور الوقت، غالبًا ما تتجاوز التكلفة التراكمية لزيارات الصيانة واستبدال المصابيح ورسوم الكهرباء التكلفة الكاملة لبدائل الطاقة الشمسية في غضون سنوات.
التأثير طويل الأجل على الموارد المالية
تُركب مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية على أعمدة وبطاريات، حيث يتم استبعاد تكبد فواتير المرافق الشهرية تمامًا. وهذا يمكن أن يوفر ما بين 2000 و4500 دولار لكل مصباح على مدى متوسط عمر 15 عاماً مقارنة بالبدائل التي تعمل بالطاقة الشبكية.
توفر معظم المناطق منح الإضاءة بالطاقة الشمسيةأو الضرائب أو الخصومات. مع قدرة هذه المبادرات على خفض التكاليف الأولية بنسبة 20 إلى 50 في المائة، فمن الممكن أن تضيف جاذبية للاستثمار.
متطلبات صيانة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
تكون مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية فعالة عندما يتم ضمان صيانتها. يجب تنظيف الألواح الشمسية من الغبار والأوراق وغيرها من العوائق التي تحجب ضوء الشمس كل بضعة أشهر.
يجب فحص أداء البطارية كل عام. وغالبية البطاريات المعاصرة تتطلب الاستبدال بعد خمس إلى سبع سنوات.ولا تتطلب تركيبات الدايود المبتعث للضوء أي صيانة تقريباً وتدوم عادةً طوال عمر النظام.
الاستخدامات الشائعة لأفضل أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
التطبيقات البلدية
تقوم المدن والبلدات بوضع أعمدة حول أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية على طول الطرقات والحدائق العامة وبالقرب من المباني العامة. وتوفر هذه التركيبات للسكان والزوار إضاءة موثوقة وتقلل من تكاليف الطاقة المحلية التي تتحملها البلدية.
التطبيقات الشخصية والتجارية
تُستخدم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية في مواقف السيارات والممرات في مراكز التسوق ومباني المكاتب والمجمعات السكنية. تستفيد العقارات الخاصة من الاستقلالية وتوفير التكاليف التي توفرها هذه الأنظمة.
التطبيقات عن بُعد والطوارئ
للإضاءة الضرورية في الأماكن التي لا تتوفر فيها خدمة كهربائية يمكن الاعتماد عليها, أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية مع عمود وأنظمة البطاريات المستخدمة.
كما تتولى فرق الاستجابة لحالات الطوارئ عمليات التعافي من الكوارث في الإضاءة في حالات الطوارئ باستخدام المصابيح الشمسية المحمولة.
الخاتمة
توفر مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية حلاً عمليًا للإضاءة الحالية. فهي يمكن الاعتماد عليها، وتحقق وفورات كبيرة في التكاليف، كما أنها صديقة للبيئة، ولا تحتاج إلى الوصول إلى شبكات الكهرباء.
نظرًا لأن المجتمعات تعطي الأولوية بشكل متزايد للقدرة على تحمل التكاليف والاستدامة، أصبحت مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية المزودة بأنظمة الأعمدة أكثر شيوعًا. هذه الأنظمة متاحة الآن للمشاريع من جميع الأحجام مع انخفاض التكاليف واستمرار تحسن التكنولوجيا.
تُعد مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية وسيلة فعالة لتلبية احتياجات الإضاءة الخارجية مع تعزيز الأهداف البيئية، سواء تم تركيبها للاستخدام الخاص أو للاستخدام التجاري أو للاستخدام البلدي.
الأسئلة الشائعة
1. ما هو العمر الافتراضي لأضواء الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية في ليلة واحدة؟
عند شحنها بالكامل، يتم توصيل معظم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية لتضيء لمدة 10 إلى 12 ساعة ليلاً. وتعتمد ساعات التشغيل الدقيقة لكل نظام على سعة البطارية وكفاءة مصابيح LED.
2. ماذا يحدث خلال أشهر الشتاء مع انخفاض ضوء الشمس؟
تشتمل مصابيح الشوارع الشمسية عالية الجودة المزودة بأنظمة الأعمدة على بطاريات ذات أحجام تتناسب مع التغيرات الموسمية. حتى خلال أيام الشتاء القصيرة، تحافظ الأنظمة المصممة بشكل صحيح على تشغيل موثوق به طوال الليل.
3. هل تعمل هذه الأضواء في المناطق المعرضة للعواصف؟
تم تصميم مصابيح الشوارع المعاصرة التي تعمل بالطاقة الشمسية لتتحمل الطقس العاصف. تضمن الأجزاء المقاومة للماء التشغيل في حالة هطول الأمطار أو الثلوج، وعادةً ما تتجاوز معدلات الرياح 100 ميل في الساعة.
4. بالمقارنة مع مصابيح الشوارع التقليدية، ما مدى سطوع المصابيح الشمسية؟
تتساوى مستويات السطوع التي تنتجها أفضل أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية مع مستويات إنارة الشوارع التقليدية أو أفضل منها. تستخدم تكنولوجيا مصابيح LED طاقة أقل بكثير مع إنتاج إضاءة ممتازة.
5. ما الذي يغطيه الضمان عادةً لهذه الأنظمة؟
تقدم غالبية أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية ذات الأعمدة والبطاريات ضمانات للمكونات والأداء تتراوح مدتها من ثلاث إلى خمس سنوات. وتتمتع تركيبات مصابيح LED بمبيعات إضافية محتملة بسبب عمرها الأطول مع ضمانات أطول.
