Shenzhen UNIKE Technology Limited sales@unike.cc 86-158-1737-7218
مصابيح الشوارع الشمسية وقد ظهرت كحل مستدام وفعال من حيث التكلفة للإضاءة الحضرية والريفية ، معتمدة على الألواح الضوئية (PV) لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء.أدائها وموثوقيتها تتأثر بشدة بظروف الطقسفهم هذه الآثار المرتبطة بالطقس أمر حاسم لتصميم أنظمة الإضاءة الشمسية الفعالة، وتخطيط جداول الصيانة،وضمان إضاءة ثابتةوتستكشف هذه المقالة كيف تؤثر عوامل الطقس المختلفة، بما في ذلك كثافة أشعة الشمس ودرجة الحرارة والحصائر والأحداث الجوية القاسية، على أضواء الشوارع الشمسية.إلى جانب استراتيجيات عملية لتخفيف المخاطر المحتملة.
ضوء الشمس هو مصدر الطاقة الرئيسي لمصابيح الشوارع الشمسية، لذلك فإن كثافتها ومدتها تحدد مباشرة كمية الكهرباء التي يمكن أن تولدها الألواح الكهروضوئية.
في المناطق ذات ضوء الشمس الوفير وغير المعوق (على سبيل المثال ، الأيام المشمسة في المناطق الجافة أو المعتدلة) ، تعمل الألواح الكهروضوئية بنسبة كفاءة قريبة من الذروة.يمكن لوحة شمسية قياسية 100W أن تنتج 400-500Wh من الكهرباء يوميًا تحت 4-5 ساعات من أشعة الشمس المباشرة، شحن كامل البطارية لتشغيلضوء LEDلمدة 8-12 ساعة ليلاً هذه الظروف تضمن سطوع ثابت وتمنع استنزاف البطارية.
أيام غائمة أو غائمةيقلل ضوء الشمس المنتشر من إنتاج لوحة الطاقة الكهروضوئية بنسبة 30٪ إلى 70٪. في الأيام المظلمة بشدة ، قد تولد لوحة 100 واط 100-200Wh فقط ، مما يؤدي إلى عدم كفاية شحن البطارية.هذا يمكن أن يسبب انخفاض ضوء LED قبل الأوان أو إطفاء في منتصف الليل، مما يعرض السلامة للخطر في مناطق مثل الطرق أو مواقف السيارات.
ساعات النهار القصيرة:في فصل الشتاء أو المناطق ذات خطوط العرض العالية (مثل شمال أوروبا وكندا) ، تقيد فترات الضوء النهاري القصيرة وقت الشحن. على سبيل المثال خلال انعكاس الشمس الشتوي،بعض المناطق لديها فقط 6-7 ساعات من ضوء النهار أقل بكثير من 8-10 ساعات اللازمة لشحن البطارية بالكاملمع مرور الوقت، يمكن أن يؤدي ذلك إلى "فراغ عميق" للبطاريات، مما يقلل من عمرها بنسبة 20٪ إلى 30٪.
التظليل:حتى الظل الجزئي (من الأشجار أو المباني أو تراكم الغبار) يخلق "نقاط ساخنة" على ألواح الطاقة الشمسية، مما يقلل من الكفاءة العامة وربما يضر بالخلايا.وجدت دراسة أجرتها الوكالة الدولية للطاقة (IEA) أن 10% من الظل على لوحة يمكن أن يقلل من الإنتاج بنسبة تصل إلى 50%.
في حين أن الألواح الشمسية تعتمد على أشعة الشمس، فإن درجات الحرارة القصوى، سواء كانت مرتفعة أو منخفضة، تؤثر سلباً على أدائها وعمر البطاريات.
معظم الألواح الكهروضوئية لديها نطاق درجة حرارة تشغيل مثالي من 25 ° C-35 ° C (77 ° F-95 ° F). عندما تتجاوز درجات الحرارة 40 ° C (104 ° F) ، تنخفض كفاءة اللوحة بنسبة 0.3٪ -0.5٪ لكل درجة مئوية. على سبيل المثال ،يمكن أن تنخفض كفاءة اللوحة بنسبة 20٪ عند 25 درجة مئوية إلى 17٪ - 18٪ عند 45 درجة مئويةهذا لأن درجات الحرارة العالية تزيد من مقاومة الإلكترونات في مواد أشباه الموصلات في اللوحة، مما يقلل من تحويل الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الحرارة العالية تسريع تدهور البطارية. بطاريات ليثيوم أيون (المستخدمة عادة في مصابيح الشوارع الشمسية) تفقد القدرة بشكل أسرع عند تعرضها لدرجات حرارة طويلة فوق 35 درجة مئوية.أظهرت دراسة أجرتها مختبر الطاقة المتجددة الوطني (NREL) في عام 2023 أن بطاريات ليثيوم أيون في المناخات الحارة (e(مثل المناطق الصحراوية) لديها عمر 3-4 سنوات، مقارنة مع 5-7 سنوات في المناخات المعتدلة.
درجات الحرارة الباردة (أقل من 0 درجة مئوية / 32 درجة فهرنهايت) لا تؤذي الألواح الكهروضوئية مباشرة ، لكنها يمكن أن تضعف أداء البطارية.تتعرض بطاريات الليثيوم أيون إلى انخفاض في سعة الشحن والتفريغ في البرد على سبيل المثال، عند -10 درجة مئوية (14 درجة فهرنهايت) ، يمكن أن تحتفظ البطارية فقط بـ 70-80٪ من طاقتها الاسمية. وهذا يعني حتى لو كانت اللوحة الكهروضوئية تولد ما يكفي من الكهرباء خلال النهار ،البطارية قد لا تخزن ما يكفي لتشغيل الضوء طوال الليل.
إن درجات الحرارة المتجمدة تشكل أيضاً مخاطر على أغطية البطارية. إذا انتشرت الرطوبة إلى الغطاء وتجمد، فيمكن أن تكسر غطاء البطارية أو تضر بالاتصالات الكهربائية.مما يؤدي إلى فشل النظام.
المطر والثلوج والضباب لا يقلل من أشعة الشمس فحسب بل يخلق أيضاً مخاطر جسدية وكهربائية لمصابيح الشوارع الشمسية.
يمكن أن تساعد الأمطار الخفيفة إلى المعتدلة في تنظيف الغبار والحطام من الألواح الكهروضوئية ، مما يحسن مؤقتًا من الكفاءة. ومع ذلك ، فإن الأمطار الغزيرة أو العواصف الرعدية تشكل تهديدين رئيسيين:
تسلل المياه:صناديق التقاطع غير المغلقة بشكل جيد، وغرف البطارية، أومصابيح LED يمكن أن تسمح لمياه الأمطار بالدخول، مما يسبب الدوائر القصيرة. هذا هو السبب الرئيسي لفشل النظام، وفقًا لتقرير الصناعة لعام 2024، فإن 35٪ من عطل مصابيح الشوارع الشمسية يرجع إلى تلف المياه.
ضربات البرق:أنظمة الطاقة الشمسية عرضة للبرق، حيث تعمل الألواح الكهروضوئية على أنها أسطح موصلة كبيرة. يمكن أن يؤدي ضربة البرق المباشرة أو القريبة إلى إتلاف المحول أو جهاز التحكم في الشحن أو البطارية.يتطلب استبدال مكلف.
تتراكم الثلوج على الألواح الكهروضوئية وتحجب أشعة الشمس بالكامل، مما يوقف توليد الطاقة. حتى طبقة رقيقة من الثلوج (1-2 سم) يمكن أن تقلل من الإنتاج بنسبة 80-90٪. إذا ذاب الثلوج وتجمد مرة أخرى، فإنها تشكل الجليد،والذي هو أثقل وأصعب إزالة الجليد يمكن أن يصدع الألواح الكهروضوئية أو ينحني الهياكل التثبيت تحت وزنه.
في المناطق ذات الثلوج ، فإن زاوية اللوحة الكهروضوئية أمر بالغ الأهمية. تسمح اللوحات المثبتة بزاوية أكثر شديدة الانحدار (30 °-45 °) للثلج بالنزول بسهولة أكبر ، مما يقلل من وقت التوقف. ومع ذلك ، في المناطق التي تسقط فيها ثلوج كثيرة ، يمكن أن يكون هناك حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث حدوث.إزالة الثلج يدوياً أو آلياً (e)على سبيل المثال، لوحات ساخنة) قد تكون ضرورية.
الضباب يشتت ضوء الشمس، مما يقلل من شدته على غرار الأيام الغائمة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يترك الضباب طبقة من الرطوبة على الألواح الكهروضوئية، والتي، عندما تتجمع مع الغبار،يشكّل فيلمًا يقلل من الكفاءةفي المناطق الساحلية، يمكن للضباب المملوء بالملح أن يآكل المكونات المعدنية (مثل أقواس التثبيت أو الأسلاك) ، مما يقلل من عمر النظام.
الطقس المتطرف - مثل الأعاصير والإعصار والعواصف الرملية والبرد - يمكن أن يسبب أضرارًا شديدة وطويلة الأمد لأضواء الشوارع الشمسية.
الرياح القوية:يمكن للأعاصير أو الأعاصير التي تتجاوز سرعة الرياح 100 كيلومتر في الساعة (62 ميل في الساعة) أن تهب أعمدة الضوء ، أو تضر بالألواح الكهروضوئية ، أو تمزق الأسلاك. في عام 2022 ، دمر إعصار إيان أكثر من 5،500 شخص.000 من مصابيح الشوارع الشمسية في فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية، بسبب الرياح القوية والحطام الطائر.
العواصف الثلجية:يمكن للحجارة (وخاصة تلك الأكبر من 2 سم / 0.8 بوصة) أن تشقق أو تحطم الألواح الكهروضوئية. تحتوي الألواح الكهروضوئية القياسية على طبقة زجاجية معتدلة ، لكنها ليست محصنة من الحجارة الكبيرة.عاصفة ثلجية عام 2021 في كولورادو، الولايات المتحدة الأمريكية، ألحقت الضرر بنسبة 12% من مصابيح الشوارع الشمسية في المنطقة المتضررة.
العواصف الرملية:في المناطق القاحلة (على سبيل المثال، الشرق الأوسط، آسيا الوسطى) ، تقوم العواصف الرملية بإيداع طبقة سميكة من الرمل على الألواح الكهروضوئية، مما يحجب أشعة الشمس ويخدش سطح الزجاج.هذا يقلل من الكفاءة بنسبة 40 إلى 60٪ ويمكن أن يضر الألواح بشكل دائم إذا لم يتم تنظيفها على الفور.
لتقليل تأثير الطقس على مصابيح الشوارع الشمسية ، يتم التوصية بالاستراتيجيات التالية:
يلعب الطقس دوراً محورياً في أداء وموثوقية ومدة حياة مصابيح الشوارع الشمسيةكل عامل من عوامل الطقس يقدم تحديات فريدةومع ذلك، من خلال فهم هذه الآثار وتنفيذ استراتيجيات التخفيف المستهدفة، مثل استخدام المكونات المقاومة للظروف الجوية، وتحسين تصميم النظام،وإجراء صيانة منتظمة يمكن أن تجعل أنظمة إضاءة الشوارع الشمسية أكثر مرونةوبينما يتحول العالم نحو الطاقة المتجددة، فإن معالجة المخاطر المرتبطة بالطقس ستكون مفتاحاً لاستغلال الإمكانات الكاملة للإضاءة الشمسية في المناخات المختلفة.ضمان الإضاءة المستدامة والموثوقة للمجتمعات في جميع أنحاء العالم.
