تُستخدم أنظمة إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية في العديد من التطبيقات، ومنها إنارة الطرق السريعة. يحتاج مستخدمو الطرق لمسافات طويلة إلى رؤية ممتازة عند حلول الظلام، كما يحتاجون إلى القيادة براحة وأمان، مع ضمان وضوح جميع إشارات وعلامات الطريق. وللتعرف على أساسيات عمل هذه الأنظمة، يُعد دليلنا حول مبدأ عمل مصابيح الشوارع الشمسية مرجعًا مفيدًا.
يُفترض أن يُساعد نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية، المصمم جيداً والموفر للطاقة، السلطات المحلية على خفض استهلاك الطاقة والتكاليف. ويمكن استخدام الطاقة المُنتجة لتحسين مظهر المناطق السكنية على طول الطريق السريع.
يُمكن استخدام أنظمة إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية لخفض تكلفة التركيب. ومن الممكن تقليل تكلفة تركيب أنظمة الشبكة الكهربائية التقليدية بنسبة 50% باستخدام تقنية الطاقة الشمسية. وتُعدّ التقنيات الموفرة للطاقة ضرورية في المناطق التي لا تكفي فيها الطاقة المُستمدة من الشبكة الكهربائية لتزويد الطريق السريع بالكامل أو جزء منه بالطاقة.
مع ذلك، تخترق الطرق السريعة مناطق مختلفة ذات خصائص متباينة. ولن تكون كفاءة الإضاءة متساوية على طول الطريق، إذ تتعرض بعض المناطق لأشعة الشمس أكثر من غيرها. كما أن السلامة عامل مهم يجب أخذه في الاعتبار. ولعل هذه التحديات هي السبب وراء قيام معظم الدول النامية بوضع أنظمة الإضاءة هذه في المدن الواقعة على طول الطرق السريعة.
توجد معايير إضاءة لأنظمة إضاءة الطرق السريعة التي تعمل بالطاقة الشمسية. إليك بعض المعلومات المهمة التي يمكنك استخدامها في مشروعك القادم.
متطلبات الإضاءة
عند تصميم نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية، من الضروري أولاً فهم متطلبات الإضاءة على امتداد الطريق بناءً على كثافة حركة المرور. ستساعدك هذه المعلومات في تحديد مواصفات تركيب نظامك. يمكنك الحصول على هذه المعلومات من مدونة الممارسات المعتمدة لإضاءة الطرق العامة. كما يُساعدك دليلنا حول كيفية حساب المسافة اللازمة لإضاءة المساحات الشمسية بتقنية LED في تحديد المسافات والتغطية المناسبة.
مطابقة الكثافة مع اتجاهات حركة المرور
في معظم أنظمة إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية، تتغير شدة مصدر الضوء تبعًا لحركة المرور على الطريق. يمكنك تحقيق هذا النوع من الأتمتة بسرعة باستخدام المؤقتات أو تقنية مستشعرات الحركة في أنظمة التعتيم.
باستخدام مؤقت، يستطيع نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية تعديل إضاءته بمرور الوقت. ويدعم استخدام المؤقت للتحكم في مستويات الإضاءة أبحاثٌ تهدف إلى تحديد سلوك حركة المرور في المنطقة التي تحتاج إلى تحسين الرؤية.
تعتمد تقنية مستشعرات الحركة على مستوى النشاط أسفل الوحدة لزيادة أو تقليل شدة الإضاءة. فعند اقتراب سيارة، تُصدر الوحدة الشمسية مزيدًا من الضوء لإضاءة الطريق. ويتطلب التحكم التلقائي في شدة الإضاءة استخدام تقنية تعديل عرض النبضة (PWM) ووحدة تحكم دقيقة قابلة للبرمجة. تعرّف على المزيد في مقالنا حول 8 فوائد لأعمدة إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية ، ودليلنا لوحدة التحكم في أعمدة إنارة الشوارع الشمسية.
اختيار مصدر الضوء
تستخدم معظم أنظمة إضاءة الطرق السريعة الحديثة التي تعمل بالطاقة الشمسية مصابيح LED ومصابيح الفلورسنت المدمجة (CFL) لإضاءة الطريق ليلاً. ويُعرف هذان النوعان من المصابيح بإنتاجهما ضوءًا أكثر سطوعًا يزيد من وضوح الأجسام الخارجية التي تبقى في الظل عند استخدام المصابيح التقليدية.
من الضروري استخدام وحدة إضاءة ذات استهلاك منخفض للطاقة أو موفرة للطاقة بشكل كبير، وصيانة قليلة، وخالية من الزئبق، وعمر افتراضي طويل. كما يجب أن تتمتع المصابيح المختارة بخصائص ممتازة في عرض الألوان، وأن تحافظ على الإضاءة لفترة طويلة. وتلعب كفاءة الإضاءة، أو قياسها باللومن لكل واط، دورًا حيويًا في هذا السياق. تتناول مقارنتنا بين مصابيح الصوديوم عالية الضغط (HPS) ومصابيح LED في مصابيح الشوارع الشمسية الخارجية عملية اختيار مصدر الإضاءة بالتفصيل.
اختيار الإنارة
يتكون جهاز الإنارة، كوحدة متكاملة، من مصدر الضوء، ووحدات التغذية الكهربائية، وآليات التحكم، والعناصر البصرية (العاكس والمُكسر)، والتركيب، والهيكل، والمكونات الإلكترونية الأخرى. هذه هي المكونات والأجزاء التي تدعم المصباح وتثبته في مكانه، وتوصله بمصدر الطاقة، وتوزع الضوء. لفهم هذه الأجزاء بشكل أفضل، راجع مقالنا حول مكونات أجهزة إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بتقنية LED.
تُعدّ العناصر البصرية أساسيةً للتحكم في الوهج والتلوث الضوئي. ويمكن تصنيف وحدات الإضاءة بناءً على نظام القطع البصري (الذي يهدف إلى تقليل درجة الوهج). وتشمل الأنواع المتاحة وحدات الإضاءة ذات القطع الكامل، ووحدات القطع، ووحدات القطع الجزئي، ووحدات الإضاءة غير المقطوعة.
لذا، من الضروري الالتزام بمتطلبات الحد من الوهج، وذلك بتقليل شدة الإضاءة في المنطقة التي ترغب في تركيب وحدة الإضاءة فيها. في بعض المناطق، تُحدد منطقة الوهج بين 80° و90°.
نوع التبديل
يُعدّ التشغيل التلقائي طريقة فعّالة من حيث التكلفة لتشغيل وإطفاء نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية دون أي تدخل بشري. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام أجهزة استشعار الضوء مثل المقاومات الضوئية (LDRs) والمقاومات الضوئية والثنائيات الضوئية وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) في آليات التحكم.
نوع العمود وارتفاعه والمسافة بين الأعمدة
تحدد معايير أنظمة إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية نوع المادة المستخدمة في صناعة الأعمدة، وأبعادها، ونمط توزيع الإضاءة. عند اختيار نوع مادة العمود، يجب مراعاة وزنه، ومقاومته للرياح، وعمره الافتراضي. ويمكنكم الاستعانة بعواملنا التسعة لاختيار أعمدة إنارة الطاقة الشمسية لاتخاذ هذا القرار.
يجب الالتزام بنمط تباعد الأعمدة القياسي وارتفاع التركيب الموصى به للمصابيح لتوفير الإضاءة المطلوبة للطريق السريع.
يتطلب معيار الإضاءة لنظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية ما يلي:
- الارتفاع والمسافة المناسبان للأعمدة تلبية احتياجات السلامة والأمن من حيث توزيع الإضاءة ومستوياتها بشكل موحد.
- جماليات الإضاءة المناسبة ينسجم جيداً مع البيئة المحيطة.
- كفاءة عالية للمصباح وكفاءة عالية لوحدة الإضاءة يقلل من استهلاك الطاقة والتكلفة، ويطيل عمر مصدر الضوء.
- الحفاظ على مستوى إضاءة عالٍ يقلل من تكلفة استبدال وحدات الإضاءة.
- تجسيد لون ممتاز يحسن الرؤية والأمان من خلال توفير خصائص إضاءة قريبة من الإضاءة الطبيعية.
- القطع المناسب يوفر تحكمًا بصريًا كافيًا ويقلل من وهج الضوء والتلوث.
- التبديل التلقائي يقلل من هدر الطاقة ويخفض تكاليف الصيانة.
نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية: الخاتمة
تهدف معايير الإضاءة لأنظمة إنارة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية إلى تلبية متطلبات الإضاءة المحلية مع تحقيق أقصى قدر من كفاءة الطاقة. يجب أن يكون النظام مناسبًا للموقع وأن يوفر مستوى الإضاءة وتجانسها المحددين في قوانين إنارة الشوارع في المنطقة. للاطلاع على قائمة شاملة عند الشراء، راجع قائمتنا لأفضل عشرة أشياء يجب مراعاتها عند اختيار مصابيح إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية.
قد تختلف بعض المعايير من بلد لآخر، لكن الهيئات الدولية تُشرف على معظمها. والالتزام بقواعد الإضاءة هو السبيل الأمثل لضمان السلامة والحفاظ على البيئة باستخدام التقنيات الصديقة للبيئة. وتقدم وزارة الطاقة الأمريكية إرشادات إضافية حول إضاءة الطرق بتقنية LED الفعّالة.
الأسئلة الشائعة (FAQs)
1. ما هو نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية؟
نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية هو حل إضاءة مستقل عن الشبكة أو هجين، يستخدم الألواح الشمسية والبطاريات ووحدات إضاءة LED لإضاءة الطرق السريعة والفرعية والمناطق السكنية على طولها. يوفر هذا النظام رؤية ليلية آمنة مع خفض تكاليف التركيب والطاقة مقارنةً بأنظمة الإضاءة التقليدية التي تعمل بالشبكة.
2. ما مقدار التوفير الذي يمكن تحقيقه من خلال نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية عند التركيب؟
يمكن لنظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية أن يقلل تكلفة تركيب أنظمة الشبكة الكهربائية التقليدية بنسبة تصل إلى 50%. ولأنه لا يتطلب حفر خنادق أو تمديد كابلات أو توصيلات بالشبكة الرئيسية، فهو فعال من حيث التكلفة بشكل خاص للطرق السريعة الطويلة والمناطق النائية.
3. كيف يقوم نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية بضبط السطوع لحركة المرور؟
يقوم نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية بضبط السطوع باستخدام مؤقتات أو مستشعرات حركة. تعمل المؤقتات على خفض سطوع الأضواء بناءً على أنماط حركة المرور المدروسة، بينما تعمل مستشعرات الحركة على زيادة سطوع الضوء عند اقتراب مركبة وخفضه عندما يكون الطريق خاليًا، وذلك باستخدام تقنية التحكم في عرض النبضة (PWM) ووحدة تحكم دقيقة قابلة للبرمجة.
4. ما هو نوع وحدة الإضاءة الأنسب لنظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية؟
أفضل وحدة إضاءة لنظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية تستخدم مصابيح LED فعالة ذات لومن عالي لكل واط، وتجسيد ألوان ممتاز، وعمر طويل، ونظام قطع بصري مناسب (قطع كامل أو قطع) للتحكم في الوهج والتلوث الضوئي مع ضمان إضاءة موحدة للطريق.
5. ما هي المعايير التي يجب أن يستوفيها نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية؟
يجب أن يستوفي نظام إضاءة الطرق السريعة بالطاقة الشمسية معاييرَ تتعلق بارتفاع الأعمدة والمسافة بينها، وتوزيع الضوء بشكل متجانس، وكفاءة المصابيح ووحدات الإنارة، والحفاظ على تدفق الضوء العالي، ودقة عرض الألوان، والحد من الوهج، والتشغيل التلقائي. وتختلف هذه المعايير من بلد لآخر، ولكنها تخضع في الغالب لإشراف هيئات دولية.
