أضواء الشوارع الشمسية: كيفية مطابقة ارتفاع وواط أضواء الصواري العالية بشكل معقول

في عالم الإضاءة الخارجية، ظهرت مصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية كحل مستدام وفعال من حيث التكلفة، حيث تلعب مصابيح الطاقة الشمسية ذات الصواري العالية دورًا حاسمًا في إضاءة المناطق واسعة النطاق مثل الطرق السريعة والموانئ والساحات والحدائق الصناعية. ومع ذلك، فإن أداء مصابيح الطاقة الشمسية ذات الصواري العالية هذه لا يتحدد فقط بجودتها؛ بل يكمن العامل الرئيسي في التوافق المعقول بين ارتفاع أعمدة الإنارة وواط الألواح الشمسية ومصابيح LED. يمكن أن يؤدي الجمع غير الصحيح إلى مشكلات مثل عدم كفاية تغطية الإضاءة، وانخفاض كفاءة الطاقة، وحتى تقصير عمر خدمة النظام بأكمله. ستتعمق هذه المقالة في المبادئ الأساسية والعوامل المؤثرة والاستراتيجيات العملية لتحقيق التوافق الأمثل بين ارتفاع الصاري وواط الطاقة في أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية.

1. المبادئ الأساسية لمطابقة الارتفاع وواط الطاقة

   يؤثر ارتفاع عمود الإنارة بشكل مباشر على منطقة تغطية الإضاءة وكثافة الإضاءة على الأرض، بينما تحدد واط الطاقة - بما في ذلك واط اللوحة الشمسية (التي تحدد قدرة تجميع الطاقة) ومصدر ضوء LED (الذي يحدد ناتج الضوء) - إمداد الطاقة وأداء الإضاءة في النظام.

   

   العوامل الرئيسية المؤثرة على مطابقة الارتفاع وواط الطاقة

   لتحقيق توافق معقول بين ارتفاع الصاري وواط الطاقة، يجب تقييم عدة عوامل عملية. تختلف هذه العوامل بناءً على سيناريو التطبيق والظروف البيئية، ويمكن أن يؤدي تجاهلها إلى أداء نظام دون المستوى الأمثل.

   1. متطلبات سيناريو التطبيق

      الطرق السريعة والطرق السريعة: تتطلب هذه الطرق إضاءة لمسافات طويلة (عادةً ما تكون تغطية 30-50 مترًا لكل عمود) لضمان رؤية واضحة للسائقين للطريق أمامهم. تتراوح ارتفاعات الصواري العالية هنا عادةً من 10 إلى 15 مترًا، مع واط مصابيح LED بين 150 واط و 300 واط. على سبيل المثال، قد يتطلب عمود بطول 12 مترًا على الطريق السريع مصباح LED بقوة 200 واط للحفاظ على متوسط إضاءة أرضية يبلغ 20-30 لوكس، مما يلبي معيار الإضاءة الدولي للطرق الشريانية.
      الموانئ والحدائق الصناعية: تحتاج هذه المناطق إلى تغطية واسعة النطاق لدعم العمليات الليلية، مثل مناولة البضائع أو صيانة المعدات. غالبًا ما يتراوح ارتفاع الأعمدة من 15 إلى 25 مترًا، ويمكن أن تصل واط مصابيح LED إلى 300-500 واط. على سبيل المثال، قد يتطلب عمود بطول 20 مترًا في الميناء مصباح LED بقوة 400 واط لتحقيق نصف قطر تغطية يبلغ 40-50 مترًا وكثافة إضاءة تبلغ 15-25 لوكس.
      الساحات الحضرية والمناطق السكنية: تعطي هذه المناطق الأولوية للراحة والسلامة، مع متطلبات إضاءة أقل كثافة (5-15 لوكس) ومناطق تغطية أصغر. عادةً ما يتراوح ارتفاع الأعمدة من 8 إلى 12 مترًا، وتتراوح واط مصابيح LED من 50 واط إلى 150 واط. على سبيل المثال، يمكن لعمود بطول 10 أمتار في ساحة سكنية أن يعمل بفعالية مع مصباح LED بقوة 100 واط، مما يوفر نصف قطر تغطية يبلغ 20-30 مترًا دون التسبب في تلوث ضوئي.

   2. الظروف الجغرافية والمناخية

      يؤثر المناخ المحلي والموقع الجغرافي على كفاءة تجميع الطاقة في اللوحة الشمسية، وبالتالي يؤثر على واط اللوحة المطلوبة: شدة ضوء الشمس: تتمتع المناطق التي لديها ساعات سطوع شمس سنوية عالية (مثل المناطق الصحراوية أو المناطق الاستوائية) بطاقة شمسية أكثر وفرة. في مثل هذه المناطق، يمكن للوحة شمسية ذات واط طاقة أقل أن تلبي احتياجات الطاقة لمصباح LED عالي الواط. على سبيل المثال، قد يتطلب مصباح LED بقوة 200 واط في أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية) لوحة شمسية بقوة 300 واط فقط، في حين أن نفس مصباح LED في سياتل (الولايات المتحدة الأمريكية) - وهي منطقة ذات أمطار متكررة وانخفاض ضوء الشمس - قد يحتاج إلى لوحة شمسية بقوة 450 واط للتعويض عن انخفاض تجميع الطاقة.

   3. تخزين الطاقة وسعة البطارية

      بينما لا يرتبط بشكل مباشر بارتفاع العمود، يجب أن تتوافق سعة بطارية نظام إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية مع واط اللوحة الشمسية و LED. يستهلك مصباح LED عالي الواط طاقة أكبر، لذلك يجب أن تحتوي البطارية على سعة كافية لتخزين الطاقة للاستخدام الليلي - خاصة خلال الأيام الملبدة بالغيوم. على سبيل المثال، يستهلك مصباح LED بقوة 200 واط يعمل لمدة 10 ساعات في الليلة 2000 واط في الساعة من الطاقة. إذا كانت اللوحة الشمسية 300 واط ولديها متوسط وقت عمل فعال يومي يبلغ 5 ساعات، فيمكنها تجميع 1500 واط في الساعة يوميًا. في هذه الحالة، يلزم وجود بطارية بسعة 2000 واط في الساعة على الأقل (بالإضافة إلى احتياطي 20-30٪ للأيام الملبدة بالغيوم) لتجنب نقص الطاقة. وبالتالي، عند مطابقة الارتفاع وواط الطاقة، يجب مراعاة سعة البطارية لضمان موثوقية النظام.