تُعد المصابيح الخارجية التي تعمل بالطاقة الشمسية خيارًا صديقًا للبيئة تم إنشاؤه لإضاءة المساحات الخارجية مع تقليل البصمة الكربونية وتكاليف المرافق في هذا العصر الذي يتسم بالوعي البيئي. تعمل أنظمة الإضاءة التي تعمل بالطاقة الشمسية على تشكيل تفكيرنا بشأن الإضاءة الخارجية مع تطور التكنولوجيا وانخفاض الأسعار.
يوضح لك هذا الدليل كل ما تحتاج إلى فهمه الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسيةمن مزايا التركيب إلى كيفية اختيار النظام المناسب لك.
ما هي الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية؟
الإضاءة الشمسية الخارجية هي مصطلح عام للإضاءة الخارجية باستخدام طاقة الشمس. فهي تمتص الطاقة الشمسية على مدار اليوم. وهي تعمل على تمكين انفجارها مع شحن زوج من البطاريات القابلة لإعادة الشحن في نفس الوقت، ثم تضيء الفناء وأي منطقة خارجية أخرى في الهواء الطلق كلما لم يكن هناك ما يكفي من الضوء الطبيعي. على عكس أنظمة الإضاءة التقليدية، يمكن تركيب المصابيح الشمسية حتى في أكثر المناطق النائية لأنها لا تعتمد على الشبكة لتشغيلها، مما يجعلها مثالية لأصحاب العقارات الذين يرغبون في تقليل بصمتهم الكربونية.
لقد تطورت تكنولوجيا الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية بشكل سريع؛ فاليوم، تشمل الأنظمة الحديثة تخزين بطاريات عالية السعة، ومصابيح LED عالية الكفاءة، وأدوات تحكم ذكية.
ووفقًا لمجلة "سولار باور وورلد" المعنية بالبيئة، فإن سوق الإضاءة الشمسية سيصعد إلى $3.9 مليار دولار بحلول عام 2025 بسبب زيادة الطلب على حلول الإضاءة المستدامة.
أنواع أنظمة الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية
مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية
الاستخدام الكبير الآخر لتكنولوجيا الطاقة الشمسية هو في شكل مصابيح الشوارع الشمسية. عادةً ما تكون بطارية كبيرة جداً، مع مجموعة مصابيح LED قوية يمكن أن تعمل من 6 إلى 12 ساعة متواصلة، حسب الجهاز. تتميز مصابيح الشوارع الشمسية بميزات أكثر تقدماً من الناحية التقنية مقارنةً بالماضي (مثل مستشعرات الحركة وميزات التعتيم وأنظمة التحكم عن بُعد).
مصابيح استشعار الحركة
يمكن لمالكي العقارات السكنية والتجارية على حد سواء التمتع بالأمان والاقتصاد في استهلاك الطاقة باستخدام مصابيح استشعار الحركة الشمسية. تجلس هذه الأنظمة الذكية في وضع الخمول، وتحتفظ بجزء بسيط من استهلاكها للطاقة حتى يتم اكتشاف حركة الإنسان. وبمجرد تشغيلها، تنبعث منها إضاءة ساطعة لبعض الوقت، عادةً من 30 ثانية إلى 5 دقائق.
والآن، مع وجود مستشعرات PIR (الأشعة تحت الحمراء السلبية) لتحل محل مصابيح استشعار الحركة الصندوقية المستخدمة سابقًا، فإن هذا يلغي 95% من التنشيطات الخاطئة التي تسببها الحيوانات الصغيرة أو العشب الذي يتمايل مع الرياح. لهذا السبب، فإن الممرات والممرات والتطبيقات الأمنية هي الأماكن التي تكون فيها مصابيح استشعار الحركة مفيدة.
أضواء مواقف السيارات بالطاقة الشمسية
يمكن أن تساعد هذه الأنظمة في توفير المال على المدى الطويل، كما أنها توفر الطاقة للعملاء والممتلكات التجارية التي تتطلب إضاءة موثوقة، ولكن أضواء مواقف السيارات بالطاقة الشمسية تتطور بسرعة كخيار الإضاءة المفضل. هذه الأنظمة مزودة ببطارية كبيرة ومصفوفات LED قوية، وهي أنظمة قوية للغاية ويمكن أن تدوم لأيام متتالية حتى عندما لا تكون مضاءة مباشرةً بالشمس.
أظهرت العديد من الدراسات أن مصابيح مواقف السيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية يمكن أن تقلل من تكاليف إضاءة مواقف السيارات بأكثر من 70-801 تيرابايت على مدى 10-15 سنة تدوم فيها بعض المصابيح.
وفقاً للمختبر الوطني للطاقة المتجددة، فإن تركيب أضواء مواقف السيارات بالطاقة الشمسية النموذجية يسترد تكاليفه في توفير الطاقة وتقليل الصيانة في غضون 3-5 سنوات.
ما وراء المصباح: الفوائد الخفية للإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية
الأثر البيئي
لا تعتمد أنظمة الإضاءة الخارجية التي تعمل بالطاقة الشمسية على الكهرباء المولدة من الوقود الأحفوري، لذا فإن انبعاثاتها أقل بكثير. إن استخدام المصابيح الشمسية بدلاً من نظام الإضاءة التقليدي يوفر في المتوسط 1500 رطل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنوياً، وفقاً لوكالة حماية البيئة.
وفورات في التكاليف
هذه هي الفوائد المالية التي ستجنيها من الإضاءة الشمسية الخارجية. في حين أن هناك تكلفة أعلى مقدماً لتركيبها، إلا أن التوفير الذي ستحققه في فواتير الكهرباء وتكلفة الصيانة المنخفضة جداً ستعوضك عن ذلك بمرور الوقت.
مرونة التثبيت
أكبر ميزة للمصابيح الشمسية هي المرونة التي لا مثيل لها في التركيب بسبب استقلاليتها عن الأسلاك الكهربائية والشبكة. وبفضل هذه الميزة، فهي مثالية إما للمواقع النائية أو المنشآت المؤقتة أو المنشآت التي يتم تركيبها في مواقع مؤقتة أو في مواقع يكون فيها حفر الخنادق للكابلات الكهربائية غير مجدٍ اقتصادياً أو معطلاً.
صيانة منخفضة
تقليدي ضوء شمسي خارجي لا تتطلب هذه الأساليب أي صيانة - في هذا المثال بالتحديد، تنظيف ألواح أشعة الشمس باستخدام قطعة قماش ناعمة جداً وكذلك تغيير البطارية كل ثلاث إلى خمس سنوات. ادمج هذا مع حقيقة أن المصابيح الشمسية تستخدم أيضًا مصابيح LED التي يمكن أن تدوم من 25000 إلى 50000 ساعة، وستنخفض مخاوف الصيانة لديك.
لا تشتري حتى تقرأ هذا: الميزات الهامة للإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية
سعة البطارية وتقنيتها
نظام بطارية التخزين هو العامل الأساسي الذي يؤثر على تأثير عمل المصابيح الشمسية الخارجية. تتفوق بطاريات الليثيوم أيون ببساطة على بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية فيما يتعلق بالعمر الافتراضي وسرعة الشحن والقدرة على تحمل درجات الحرارة العالية والبرودة الشديدة. تم تجهيز معظم المصابيح الشمسية ذات الجودة العالية ببطارية احتياطية لمدة يومين إلى 5 أيام، والتي من شأنها أن تعمل في حالة الأيام الأكثر غيومًا.
كفاءة وسطوع مصابيح LED
تُستخدم مصابيح LED عالية الكفاءة في أنظمة الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية اليوم ويمكن أن يتراوح معدلها بين 100 و150 لومن لكل واط. تعطي المصابيح المتوهجة فقط 10-17 لومن لكل واط. يساعد ذلك في جعل المصابيح الشمسية ذات إضاءة أكثر سطوعًا، مع استخدام منخفض جدًا للبطارية.
أدوات التحكم الذكية والأتمتة
تشتمل أنظمة الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية الأكثر تقدمًا بشكل متزايد على ميزات ذكية مثل التشغيل من الغسق إلى الفجر، واكتشاف الحركة، وإمكانية التعتيم، والمراقبة عن بُعد. كما أنها تزيد من الاستخدام الكلي للطاقة وتطيل دورة حياة البطارية مع تكوينات وحدات الإنارة المتعددة.
نصائح التركيب والصيانة - ما تحتاج إلى معرفته بالفعل
تقييم الموقع
وهذا هو بالضبط السبب في أن تقييم الموقع أمر بالغ الأهمية لنجاح أي حلول إضاءة خارجية تعمل بالطاقة الشمسية. يجب وضع الألواح الشمسية في ضوء الشمس غير المظللة لأكثر من 6 ساعات في اليوم. تجنّب المناطق التي يعيق فيها ضوء الشمس الرائع تشييد مبنى أو أشجار أو أي شيء آخر قد يعيق ضوء الشمس الجميل.
الاعتبارات الموسمية
تؤثر الفصول أيضًا على مدى جودة عمل الإضاءة الشمسية الخارجية نظرًا لتغير قوة ضوء الشمس وزاويته. في المناخات الأكثر برودة، قد يكون الأداء في فصل الشتاء أقل من 30% إلى 40% عن أشهر الصيف. إن التحجيم الدقيق للمكونات بالنسبة لأقصى ظروف التشغيل المتوقعة سيضمن التشغيل الموثوق به على مدار العام.
الصيانة الدورية
تحتاج المصابيح الشمسية إلى صيانة قليلة للغاية، ولكن يُنصح بتنظيف الألواح الشمسية مرة واحدة في الأسبوع وفحص البطاريات كل شهرين للحصول على أفضل النتائج. فقد ثبت أن الألواح النظيفة تجمع طاقة أكثر بمقدار 15-201 تيرابايت في الساعة مقارنةً بالألواح المتسخة.
تحليل التكلفة واعتبارات العائد على الاستثمار
الاستثمار المبدئي
وتتراوح أسعار أنظمة الإضاءة الشمسية الخارجية السكنية في الهواء الطلق حسب تطبيقها وخصائص ميزات الكفاءة. وتتراوح أسعار المصابيح الشمسية المنزلية عادةً ما بين $50-200 للمصباح الواحد، بينما تتراوح أسعار مصابيح الشوارع الشمسية التجارية من $1500 إلى 3000 للمصباح الواحد.
المدخرات طويلة الأجل
قد تكون الاستثمارات في الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية أعلى، ولكن العائد على الاستثمار في الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية أمر حاسم. يشير المختبر الوطني للطاقة المتجددة إلى أن فترة استرداد تكاليف تركيبات الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية التجارية التي تعتمد فقط على توفير الطاقة وتوفير الصيانة تتراوح عادةً بين 3-7 سنوات.
خيارات التمويل
هناك أيضًا حوافز قوية في شكل خصومات وبرامج تمويل لتركيبات الإضاءة الشمسية الخارجية في العديد من الولايات القضائية. هناك أكثر من 200 برنامج من هذا القبيل في البلاد، والتي يتم تتبعها بشكل مجهول من قبل DSIRE لمشاريع الإضاءة الشمسية.
من الممرات إلى الباحات: تطبيقات متنوعة للإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية
العقارات السكنية
يختار المزيد من مالكي المنازل أكثر من أي وقت مضى استخدام الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية في مساراتهم بين الطرقات الخارجية، وكذلك ممرات سياراتهم، وحدائقهم، ولتطبيقات الأمن. فمع الإضاءة الشمسية في المنازل، تمكّنك هذه التجهيزات من التنقل في طرقاتك وإبراز منزلك وإضافة طبقة من الأمان، دون الحاجة إلى زيادة نفقات الكهرباء في نهاية الأسبوع.
التجارية والصناعية
تستخدم الشركات الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية في مواقف السيارات والممرات واللافتات والإضاءة الأمنية. وبعبارة أخرى، تحتوي التطبيقات التجارية على أنظمة أكبر وأدوات تحكم ومراقبة ذكية.
المساحات البلدية والعامة
بدءًا من مقاعد المتنزهات والأرصفة ومحاور النقل والمباني الحكومية، فإن هذا النوع من حلول الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية قد تم تمهيده في كل مدينة في جميع أنحاء العالم. وبصرف النظر عن كونها موفرة للإضاءة العامة، فإن هذه التركيبات تُظهر أيضاً الإشراف البيئي.
الاتجاهات الناشئة في تكنولوجيا الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية
تكامل المدينة الذكية
مثلها مثل العديد من المصابيح الأخرى، تتحول الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية أيضًا إلى نظام المدينة الذكية مع اتصال إنترنت الأشياء، وأجهزة الاستشعار البيئية، وحتى جمع البيانات المتطورة. لا توفر هذه المصابيح الشمسية الذكية الضوء فحسب، بل تراقب أيضاً الهواء المحيط وأنماط حركة المرور والطقس.
تحسين تخزين الطاقة المحسنة
تمنح البطاريات المحسّنة المصابيح الشمسية الخارجية أداءً أفضل. وقد لعبت بطاريات فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) دوراً مهماً في مجال تقنيات الطاقة المتجددة الحديثة، وذلك بفضل عمرها الطويل ومزايا السلامة التي تتمتع بها مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التقليدية.
التكامل مع شبكات الجيل القادم المتقدمة من الجيل التالي
في نهاية المطاف، سيتم دمج تكنولوجيا الخلايا الصغيرة من الجيل الخامس 5G في أنظمة الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية، مما يحول أعمدة الإنارة إلى بنية تحتية للاتصالات تعمل بالرياح والطاقة الشمسية.
الخاتمة
إن الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية المبتكرة والصديقة للبيئة هي الحل الأمثل لإضاءة المساحات الخارجية دون الحاجة إلى البصمة الكربونية الكبيرة وتكلفة الطاقة. وقد أدت القوة المستمرة في تطوير التكنولوجيا وانخفاض التكلفة وزيادة الكفاءة إلى وضع المصابيح الشمسية كخيار موزع على الخيارات الأخرى للاستخدام المنزلي أو التجاري أو البلدي.
مع الابتكار وخفض التكلفة على فترات منتظمة، سيشكل الاتجاه المتزايد للإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية اتجاهًا أكثر وضوحًا وكفاءة، بالإضافة إلى حلول إضاءة مستدامة وفعالة من حيث التكلفة في المجتمعات العالمية.
الأسئلة المتداولة
كم من الوقت نتوقع أن تدوم المصابيح الشمسية الخارجية؟
مع الصيانة المناسبة، تدوم معظم الإضاءة الشمسية الخارجية عالية الجودة من 10 إلى 15 سنة. من ناحية أخرى، تدوم مصابيح LED حوالي 25,000 إلى 50,000 ساعة (وهناك حاجة لاستبدال البطاريات، أي كل 3-5 سنوات).
هل يعمل الضوء الشمسي في الشتاء والطقس الغائم؟
تعمل المصابيح الشمسية في الشتاء وخلال فترات الغيوم، ولكن ليس بكامل طاقتها. مثل الأنظمة ذات النوعية الجيدة يجب أن تحتوي على بطارية احتياطية لمدة 2-5 أيام من الطقس الغائم. في فصل الشتاء، مع انخفاض ساعات ضوء الشمس، خطط لفقدان 30-40% من الأداء.
ما مدى سطوع المصابيح الشمسية الخارجية مقارنة بالمصابيح العادية؟
نظرًا للتقدم المذهل في تكنولوجيا مصابيح LED وبطاريات الليثيوم، فإن الإضاءة الشمسية الخارجية الحديثة تكون أحيانًا بنفس سطوعها الخارجي. توفر هذه الأنظمة العليا 2000-4000 لومن للمصباح الواحد، وهي نفس كمية الضوء التي تنتجها لمبة متوهجة بقدرة 150-300 واط، بينما تستهلك 20-40 واط فقط من الطاقة.
هل المصابيح الشمسية الخارجية منطقية؟
وهذا يعني أن العائد الاستثماري للإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية رائع في شكل فاتورة كهرباء صفرية وصيانة منخفضة للغاية وبصمة كربونية صغيرة. توفر معظم الأنظمة وفورات في الطاقة تكفي لسداد تكاليفها في غضون 3-7 سنوات.
مكان تركيب مصابيح الإضاءة الخارجية بالطاقة الشمسية
معظم المناطق الخارجية التي تشهد درجة من أشعة الشمس هي الأنسب للاستفادة من مزايا الإضاءة الخارجية التي تعمل بالطاقة الشمسية. كل ما يتطلبه الأمر هو أكثر من 6 ساعات من التعرض الكامل للشمس كل يوم. كما أنها مثالية للاستخدام في المناطق التي يصعب فيها التوصيل بمصدر كهربائي.
