لقد غيرت الطاقة الشمسية ديناميكية توفير الإضاءة الخارجية. ومع المخاوف بشأن ارتفاع استهلاك الطاقة وزيادة أسعار الكهرباء، أصبحت مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية أكثر عملية في إضاءة الأماكن العامة والممتلكات الفردية والمناطق التي لا يوجد بها كهرباء، مما يعزز الاستدامة البيئية بشكل واضح. تعمل هذه المصابيح بالطاقة الشمسية وتستخدم البطاريات للشحن أثناء النهار وتشغيلها تلقائيًا أثناء المساء وبالتالي لا تعتمد على أي مصدر للطاقة. إذن، كيف تصنع إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية؟
ومع ذلك، مع طرح العديد من العلامات التجارية لمجموعات مختلفة من مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية للبيع، قد يشعر العملاء بالحيرة إزاء التصميمات المختلفة ووظائفها. إذا كنت تبحث عن كيفية صنع مصباح يعمل بالطاقة الشمسية بنفسك، فسيكون الأمر سهلاً للغاية إذا كان لديك الأجزاء والأدوات ذات الصلة وبعض المعرفة الفنية. هذا هو البرنامج التعليمي الكامل لتصميم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية وتحسينها وبنائها والذي سيأخذك من تصميم مصباح الشوارع الذي يعمل بالطاقة الشمسية إلى تجميعه.
هذا الدليل الذي قدمته لك DIY ديل من المفيد سواء كنت تقوم بتثبيت مصباح شارع شمسي واحد للاستخدام السكني في الموقع أو كنت تخطط لتثبيت مصباح شارع شمسي أكبر، حيث إنه يتعامل مع جوانب مثل فهم المكونات الأساسية وتحسين كفاءة الطاقة والبناء على مراحل.
فهم المكونات الرئيسية لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية
قبل وصف عملية تصنيع مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية، يجب أولاً تقديم المكونات الستة الرئيسية للنظام. من الضروري التأكيد على أن كل عنصر له مدخلات لا غنى عنها لتشغيل الإضاءة
- الخلايا الشمسية الكهروضوئية (PV) أو الألواح الشمسية:هذا هو جوهر عمل النظام، حيث يقوم بامتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء لتمكين المصباح من العمل.
- وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية:يتحكم هذا الجهاز في تدفق الجهد والتيار من اللوحة الشمسية فيما يتعلق بالبطارية بحيث لا تتعرض للتلف بسبب الشحن الزائد أو التفريغ العميق.
- عاكس الطاقة الشمسية:يقوم هذا بتحويل التيار المباشر الذي يتم الحصول عليه من اللوحة الشمسية إلى تيار متناوب مخصص لإضاءة مصباح الشارع.
- بطارية:يخزن الطاقة التي تم إنتاجها طوال اليوم لاستخدامها في الليل.
- مصباح الشارع:مصدر الضوء، عادةً ما يكون مصباح LED نظرًا لانخفاض استهلاكه للطاقة.
- الكابلات والأعمدة:يربط النظام معًا، حيث يدعم العمود اللوحة الشمسية والمصباح.
تتوفر هذه المكونات بسهولة في السوق، مما يجعل من السهل على أي شخص أن يبدأ مشروعه الخاص بنفسه ضوء الشارع بالطاقة الشمسية المشروع. يمكنك معرفة المزيد عن مصابيحنا الشمسية بالضغط على هذا الرابط المقال مفصل.
تصميم إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
1. تقييم استهلاك الطاقة
الخطوة الأولى في كيفية تصنيع مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية هي تحديد مقدار الطاقة التي سيحتاجها نظامك. وهذا يتطلب تقييم كمية الضوء المطلوبة لتغطية المنطقة. على سبيل المثال، قد يتطلب شارع سكني صغير كمية مختلفة من الضوء مقارنة بموقف سيارات أو حديقة عامة.
سيساعدك متطلب اللومن (الذي يمثل شدة الإضاءة) في تحديد النوع المحدد من مصابيح إنارة الشوارع التي سيتم استخدامها. تستخدم معظم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية مصابيح LED لأنها توفر الكثير من الضوء مع استهلاك طاقة أقل.
بمجرد معرفة خرج اللومن المطلوب، انتقل إلى تصنيف المصباح. على سبيل المثال، سيكون مصباح LED بقوة 50 وات كافيًا لإضاءة شارع أو ممر صغير.
للحصول على إجمالي واط الساعة الذي يحتاجه النظام، خذ واط المصباح واضربه في عدد الساعات التي تريد إضاءة الضوء فيها كل ليلة.
2. احسب سعة البطارية
بعد ذلك، قم بتحديد حجم البطارية وفقًا لمتطلبات تخزين الطاقة للنظام. يجب تحديد حجم البطارية بحيث تتمكن من تشغيل الضوء أثناء الليل وأيضًا أثناء النهار عندما لا تكون هناك شمس ويكون الجو غائمًا.
في هذا الصدد، لنفترض أن مصباح الشارع الشمسي يستخدم 600 واط في الساعة في اليوم وفي الليل، إذن نحتاج إلى بطارية يمكنها تحمل هذا القدر من الطاقة. ويمكن تحقيق نفس الشيء عندما يتم حساب حجم البطارية بعدد واط في الساعة وقسمة هذه القيمة على الجهد الاسمي للبطارية والذي عادة ما يكون 12 فولت.
هذا يعني أنك ستحتاج إلى بطارية بسعة 50 أمبير على الأقل. ومع ذلك، للسماح للنظام بالعمل في الفترات التي تقل فيها الطاقة الشمسية المتاحة، يجب أن تكون البطارية أكبر حجمًا قليلاً.
عند العمل مع مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، فإن البطاريات ذات الدورة العميقة تشكل متطلبًا مطلقًا تقريبًا لأنها مصممة للشحن والتفريغ المتكرر. وتشمل هذه البطاريات أيون الليثيوم، وحمض الرصاص، ومجموعة مختارة من بطاريات الخلايا الهلامية وغيرها. ومن بين هذه البطاريات، تتمتع أيون الليثيوم بأعلى كفاءة في طول العمر، ووزن أقل وكفاءة طاقة أكبر.
3. تحديد حجم لوحة الطاقة الشمسية الكهروضوئية
المرحلة التالية في كيفية تصنيع مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية هي حساب أبعاد اللوحة الشمسية. يجب أن توفر اللوحة ما يكفي من طاقة ضوء النهار لتحميل البطارية بالكامل للعمليات الليلية.
يتم تحقيق الحد الأقصى لـ Ũc بالقرب من البطاريات المعيارية عن طريق ضرب إجمالي ساعات الاستيقاظ للديون المعدومة بعامل الخسارة (نظرًا لأن نظامها ليس مثاليًا)، وهذا يكون عادةً في نطاق 1.2 إلى 1.3.
في الوقت الحالي، يتم إجراء ذلك لحساب ساعات الواط المطلوبة. سيتم تقسيم إجمالي ساعات الواط المطلوبة على متوسط عدد ساعات ذروة ضوء الشمس المتاحة في منطقتك الجغرافية، والتي يمكنك أن تقول عنها تقريبًا، إذا سجلت منطقتك تعرضًا مباشرًا لأشعة الشمس لمدة 5 ساعات على الأقل في اليوم.
وبالتالي، يجب أن تحصل على لوحة شمسية بقوة 144 واط لتغطية احتياجاتك الأساسية. بشكل عام، عندما يتعلق الأمر بكيفية صنع مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية، فإن هواة صنعها بأنفسهم سيتأكدون دائمًا من معلومات ضوء الشمس المحلي قبل التوجه مباشرة إلى حجم اللوحة.
4. اختر وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية المناسبة
يعد جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية جزءًا مهمًا للغاية من النظام الشمسي الشامل من حيث السلامة والكفاءة. فهو يتحكم في الجهد والتيار من اللوحة الشمسية إلى البطارية لمنع الشحن الزائد والتفريغ الزائد.
هناك نوعان رئيسيان من وحدات التحكم في شحن الطاقة الشمسية:
- PWM (تعديل عرض النبضة):PWM (تعديل عرض النبضة): منخفض التكلفة ولكنه ليس فعالاً في الأداء. وهو الأفضل للأنظمة الصغيرة أو الأقل تعقيدًا.
- MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى):أكثر تكلفة ولكن أكثر فعالية. فهو يعمل على تعديل الطاقة الصادرة من الألواح الشمسية من أجل الحصول على أكبر قدر ممكن من الطاقة.
لاختيار وحدة التحكم الصحيحة، تأكد من أنها تتوافق مع الجهد والتيار الناتج عن جهازك. لوحة شمسية والبطارية. كقاعدة عامة، اختر وحدة تحكم في الشحن يمكنها التعامل مع أعلى تيار ممكن يتم توليده بواسطة اللوحة الشمسية الخاصة بك.
5. تحديد زاوية الميل
زاوية الميل هي أهم معلمة تؤثر على الطاقة الشمسية التي يمتصها ضوء الشارع الشمسي. تدور معظم زوايا الميل للألواح الشمسية المثبتة حول خط العرض الجغرافي. تساعد زيادة الزاوية في تحسين كفاءة الألواح الشمسية، في حالة الشتاء عندما تكون الشمس منخفضة.
تحسين إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية
من الضروري تحسين كل عنصر لتحقيق الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة لنظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية. ويشمل ذلك اعتبارات الإضاءة الموفرة للطاقة واختيار البطارية والحد الأدنى من الخسائر في الأسلاك والمزيد. تعرف على عمل اضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية عن طريق النقر.
1. استخدم الإضاءة الموفرة للطاقة
من أجل تحسين نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية، يكمن الحل في استخدام مصابيح LED. وذلك لأن الطاقة التي تصل إلى 80% يتم الحفاظ عليها مقارنة بأنواع أخرى من مصادر الإضاءة مثل المصابيح المتوهجة أو الهالوجينية. كما يمكن استخدام مصابيح LED المصنوعة جيدًا لفترة طويلة، حيث تدوم لمدة 50000 ساعة تقريبًا، مما يعني تكاليف صيانة أقل بمرور الوقت.
في مشروعك الذي تصنعه بنفسك، فإن استخدام مصباح LED عالي الإضاءة يعني إضاءة ساطعة باستخدام ضوء الشارع الشمسي، وسيتم تحقيق ذلك دون فقدان الكثير من الطاقة.
2. تحسين أداء البطارية
إن نوع البطارية التي تختارها له تأثير كبير على الأداء العام لجهازك ضوء الشارع بالطاقة الشمسية. كما ذكرنا، بطاريات ليثيوم أيون تعد خيارًا ممتازًا نظرًا لكثافة الطاقة العالية والقدرة على التعامل مع دورات الشحن والتفريغ المتكررة. ومع ذلك، فإنها تميل إلى أن تكون أكثر تكلفة من الأنواع الأخرى مثل الرصاص الحمضي و جل البطاريات.
لتحسين أداء البطارية:
- اختر بطارية بسعة أعلى قليلاً من متطلباتك المحسوبة لمواجهة الأيام الغائمة أو الانقطاعات الأخرى في توليد الطاقة الشمسية.
- قم بمراقبة صحة البطارية بانتظام للتأكد من أنها تحتفظ بالشحنة بكفاءة.
3. تقليل خسائر الطاقة في الأسلاك
كما أن نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية أقل كفاءة بشكل كبير بسبب الأسلاك غير المناسبة والتوصيلات السيئة مع فقدان الطاقة. لتجنب ذلك، يجب استخدام أسلاك عالية الجودة من السوق المقابلة. يعد العزل المناسب أمرًا مهمًا لتجنب أي ماس كهربائي وفقدان الطاقة قدر الإمكان.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه يمكن تقليل فقدان الطاقة عن طريق تقليل عدد مسارات الأسلاك، خاصة أثناء توصيل اللوحة الشمسية بالبطارية.
4. اختر الألواح الشمسية ذات الكفاءة العالية
لمزيد من تحسين توليد الطاقة في منزلك ضوء الشارع بالطاقة الشمسيةاستخدم الألواح الشمسية ذات الكفاءة العالية. الألواح أحادية البلورة تعتبر على نطاق واسع الخيار الأفضل لأنها توفر كفاءة تحويل أعلى، وخاصة في ظروف الإضاءة المنخفضة. الألواح متعددة البلورات كما أنها فعالة أيضًا، ولكنها تتمتع بمعدل تحويل أقل بشكل عام.
من خلال اختيار لوحة عالية الكفاءة، ستضمن أن ضوء الشارع بالطاقة الشمسية يولد المزيد من الكهرباء لكل متر مربع، مما يزيد من الطاقة الملتقطة خلال ساعات النهار.
5. تقديم أنظمة التحكم الذكية
كما تم دمج التقنيات الذكية في المصابيح المتطورة التي تعمل بالطاقة الشمسية لتحسين إدارة الطاقة. حيث يتيح ربط أجهزة استشعار الحركة أو الضوء بالنظام للمصابيح استخدام الطاقة الضرورية فقط من خلال ضبط شدتها فيما يتعلق بالظروف الخارجية، على سبيل المثال وجود حركة المشاة والمركبات.
إذا كنت تريد استهلاك طاقة غير ضرورية في مشروعك المنزلي، فيمكنك استخدام الميزات الذكية التي ستوفر لك استخدام الكهرباء وبالتالي زيادة وقت تشغيل إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية يوميًا.
كيفية صنع مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية: البناء
بعد الانتهاء من التصميم واختيار المكونات، حان الوقت للانتقال إلى مرحلة البناء. فيما يلي دليل خطوة بخطوة كيفية صنع مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية التي تضمن تشغيل النظام بشكل صحيح وفعال.
1. تجميع المكونات
ابدأ بتجميع جميع المكونات الرئيسية لـ ضوء الشارع بالطاقة الشمسية النظام. من الأسهل تجميع كل شيء على الأرض قبل تركيب النظام على العمود.
- لوحة شمسية:قم بتركيب اللوحة في الجزء العلوي من العمود. تأكد من وضعها بزاوية صحيحة للحصول على أقصى قدر من ضوء الشمس.
- غلاف البطارية ووحدة التحكم:ضع هذه المكونات في حاوية مقاومة للماء والطقس. يمكنك تثبيت الحاوية بالقرب من قاعدة العمود لسهولة الوصول إليها.
- مصباح الشارع:قم بتركيب ضوء LED على ارتفاع مناسب لإضاءة المنطقة المطلوبة.
2. قم بتوصيل المكونات
بمجرد تجميع المكونات، يجب توصيلها عن طريق الأسلاك المعزولة. يجب توصيل السلك المتصل باللوحة الشمسية بوحدة التحكم في الشحن، ويجب توصيل وحدة التحكم في الشحن بالبطارية. بعد ذلك، يمكنك توصيل مصباح LED بوحدة التحكم في الشحن أو البطارية، وفقًا لتصميم النظام الخاص بك.
ينبغي عمل نقاط ثقب للتأكد من أن جميع الأسلاك مغلفة وبالتالي تقليل مخاطر حدوث تماس كهربائي وإهدار الطاقة.
3. اختبار النظام
لقد وصلت محطة الطاقة الشمسية المركزية إلى مرحلة بعد اختبار العمود قبل وضعه في مكان دائم وتثبيته. خلال النهار، تحقق مما إذا كانت اللوحة الشمسية تشحن البطارية وما إذا كانت البطارية قادرة على إضاءة المصباح في المساء. يجب أن يضمن جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية ثبات التيار والجهد المطبقين دون انحرافات.
4. قم بتثبيت العمود
بمجرد إجراء جميع الاختبارات والحصول على نتائج مرضية، يمكن تثبيت العمود بشكل دائم في الوضع المصمم. من المهم جدًا التأكد من تثبيت العمود على الأرض بطريقة آمنة ومن أنه قادر على تحمل الرياح والأمطار. يجب أن يكون ضوء الشارع الشمسي جاهزًا للعمل من جميع النواحي.
الصيانة والمراقبة
الحفاظ على ضوء الشارع بالطاقة الشمسية يعد ذلك ضروريًا لضمان طول عمره وأدائه الأمثل. في حين أضواء الشوارع بالطاقة الشمسية تتطلب عمومًا صيانة منخفضة، ولكن عمليات التفتيش المنتظمة تساعد في منع المشكلات الصغيرة من أن تصبح مشكلات أكبر.
- تنظيف اللوحة الشمسية بانتظام لضمان أقصى قدر من امتصاص ضوء الشمس.
- التحقق من صحة البطارية:قم باستبدال البطارية عندما تبدأ في فقدان قدرتها.
- فحص الأسلاك لأي علامات تلف أو تآكل.
- مراقبة أداء النظام:استخدم البيانات من أي أجهزة استشعار ذكية أو أنظمة تحكم لضبط النظام لتحقيق الكفاءة المثلى.
خاتمة
إن اكتساب القدرة على تصنيع مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية يعد مهارة جيدة للغاية في صنع طريقة نظيفة واقتصادية لإضاءة المنطقة. إذا قمت باختيار المكونات بعناية، وتحسين استهلاك الطاقة وتجميعها بطريقة منهجية، فستتمكن من تصميم مصباح شوارع يعمل بالطاقة الشمسية يلبي متطلباتك وسيخدمك بشكل صحيح لسنوات.
باستخدام هذا الدليل، ستكون جاهزًا وقادرًا وواثقًا من تنفيذ مشروع إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية بنفسك، والذي سيساعد في الحفاظ على البيئة مع توفير استهلاك الطاقة. سواء كان ذلك إضاءة ممر حديقة أو إضاءة حديقة عامة أو إضاءة شوارع في المناطق الريفية، فإن إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية ستخدم الغرض من توفير الإضاءة بطريقة موفرة للطاقة.
تواصل مع ديل اليوم ودعنا نرشدك في بناء مستقبل أكثر اخضرارًا وإشراقًا باستخدام أنظمة إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية المخصصة.
الأسئلة الشائعة
1. ما هي المكونات الأساسية المطلوبة لصنع مصباح الشارع الشمسي؟
من أجل التوصل إلى خطة تصميم لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية، هناك ستة أشياء مطلوبة والتي تشمل لوحة شمسية أو خلية ضوئية، وبطارية، ووحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية، ومصباح شارع عادةً ما يكون من نوع LED، وكابلات لأي اتصالات خارجية، وعمود التثبيت.
2. كيف يعمل ضوء الشارع الشمسي؟
خلال النهار، تجمع اللوحة الشمسية لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية الطاقة الشمسية التي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية. وعندما يحل الظلام، تُستخدم الطاقة الكهربائية المخزنة لإضاءة مصابيح الشوارع LED. للتحكم في دورات الشحن والتفريغ للبطارية، يتم تركيب وحدة تحكم في الشحن على البطارية لحماية البطارية من التلف الناتج عن الإفراط في الشحن أو الإفراط في التفريغ.
3. كيف أختار اللوحة الشمسية المناسبة لإضاءة الشارع الشمسية الخاصة بي؟
لتحديد اللوحة الشمسية المناسبة لإضاءة الشارع بالطاقة الشمسية، احسب إجمالي ساعات الواط التي سيستهلكها نظامك في اليوم (مع مراعاة قوة مصباح LED وساعات التشغيل). بعد ذلك، يتم تقسيمها على متوسط ساعات سطوع الشمس المتاحة في المكان للوصول إلى حجم اللوحة الشمسية بالواط (وات الذروة أو الواط المجدول). تأكد أيضًا من وجود هامش كافٍ بين استخدامك الفعلي للطاقة وتوليد الطاقة الفعلي من خلال اللوحة الشمسية.
4. لماذا يعد جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية مهمًا في نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية؟
قد تلعب حالة الطقس أو المناخ دورًا في هذا الصدد. هناك، يعد جهاز التحكم في شحن الطاقة الشمسية وحدة مهمة لأنه يقوم بوظيفة التحكم في تدفق الكهرباء من اللوحة الشمسية إلى البطارية. تم تصميمه للإشراف على حالة شحن البطارية لمنع الشحن الزائد الذي قد يفسد البطارية. يمكن أن يساعد إيقاف تشغيل الجهاز أيضًا في حماية عمر البطارية لأنه يمنع الإفراط في تفريغ البطارية. هذه الأنظمة محمية أيضًا لأن الطاقة تُستخدم بشكل فعال.
5. ما نوع البطارية التي يجب أن أستخدمها في إضاءة الشارع الشمسية؟
وبنفس الطريقة، بالنسبة لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، فمن المستحسن اختيار بطارية ذات دورة عميقة تسمح بعمليات شحن وتفريغ عديدة. يمكن أن تكون بعض الخيارات عبارة عن بطاريات ليثيوم أيون (ذات كثافة طاقة عالية وطويلة الأمد)، وبطاريات الرصاص الحمضية (أقل تكلفة ولكنها ضخمة) وبطاريات هلامية (لا تتطلب الكثير من الصيانة ومقاومة لدرجات الحرارة). إذا كان من المقرر استخدام الأضواء في الليل، فتذكر شراء بطارية كبيرة بما يكفي لتخزين كل الطاقة المطلوبة للاستخدام في الليل.
