في الآونة الأخيرة، ازداد استهلاك الطاقة بشكل كبير، بينما انخفضت مصادرها. لذلك، ازداد الطلب على الطاقة، ونظرًا لمحدودية مصادرها، طُوّرت حلول أخرى لتلبية هذا الطلب. تعتمد هذه الحلول على الطاقة المتجددة. لذا، يُركّز هذا النظام على التحكم الآلي في إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية. يتم التحكم في إضاءة الشوارع هذه بالطاقة الشمسية، التي تُنظّم شدة الإضاءة طوال اليوم، من الصباح إلى المساء، اعتمادًا على السطوع. ومن مزايا إضاءة الشوارع الشمسية توفيرها لكميات كبيرة من الطاقة مقارنةً بأنواع الإضاءة الأخرى.
ضوء الشارع الأوتوماتيكي بالطاقة الشمسية
تتبع مصابيح الشوارع الشمسية مبدأ الخلايا الكهروضوئية، حيث تمتص الطاقة الشمسية عند سطوع الشمس نهارًا. وتتمثل وظيفة الخلية الكهروضوئية في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ثم تُخزن هذه الطاقة المُحوّلة في البطارية، لتستفيد منها المصابيح الشمسية. في هذه الأيام، نرى مصابيح الشوارع الشمسية على الطرق. وفي الليل، تُضاء المصابيح تلقائيًا وتستفيد من الطاقة المُخزّنة في البطارية. هذه العملية مستمرة وتحدث يوميًا.
الصمام الثنائي الباعث للضوء، وهو مصدر شبه موصل للضوء، يُنتج الضوء عند مرور تيار كهربائي عبره، وهو مكون من مركبات كيميائية. عند مرور تيار من البطارية عبر الضوء، يُصدر الضوء. تتوفر مصابيح LED بأشكال وأحجام وأنماط مختلفة. يتميز الصمام الثنائي الباعث للضوء بعمر افتراضي طويل جدًا، ويتطلب تيارًا كهربائيًا قليلًا لتشغيله.
آلية عمل مصباح الشارع الشمسي الأوتوماتيكي
مصباح شارع شمسي أوتوماتيكي يضيء من الغسق حتى الفجر. يضيء تلقائيًا عند الغسق وينطفئ تلقائيًا عند الفجر. مكونات مصباح الشارع الشمسي تشمل:
- الألواح الشمسية
- أضواء LED
- بطارية (قابلة للشحن)
- سارية
- مراقب
- كابلات التحكم المتبادلة.
الألواح الشمسية
تُعدّ الخلايا الكهروضوئية جزءًا أساسيًا من أنظمة إنارة الشوارع الشمسية. وهي متوفرة بنوعين: أحادي البلورة ومتعدد البلورات. معدل تحويل أحادي البلورة أعلى من متعدد البلورات. يستخدم اللوح الشمسي طاقة الضوء المُستمدة من الشمس، والتي تُستخدم لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية، ويمكن استخدامها في تطبيقات متنوعة. يتكون توصيله الكهربائي من سلاسل مختلفة لتحقيق الجهد الأمثل وتيار كهربائي مُوَازٍ. معظم أجزاء الوحدة ثابتة، بينما يستخدم بعضها السيليكون.
الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)
السبب الذي يجعل الناس يفضلون استخدام مصابيح LED هو أنها تُنتج إضاءةً أكثر سطوعًا مع استهلاك أقل للطاقة. استهلاكها للطاقة أقل من مصابيح الصوديوم. تركيبات الصوديوم يُستخدم هذا النوع من المصابيح بكثرة في معظم مصابيح الشوارع التقليدية. مع ذلك، لتوفير المزيد من الطاقة والحصول على نتائج أفضل، يُنصح باستخدام مصابيح LED. بالمقارنة مع وحدات الإضاءة الأخرى، لا تُنتج مصابيح LED الضوء في جميع الاتجاهات. يؤثر تصميم المصباح بشكل كبير على تميزها. يختلف مصباح LED الأمثل عن مصباح الفلورسنت.
ومع ذلك، إذا قمت بتجميع زوج من مصابيح LED، فستحصل على ضوء أكثر سطوعًا من هذا المصباحتتمتع مصابيح LED بالعديد من المزايا التي تشمل أنها صديقة للبيئة للغاية، وهي متينة للغاية، ولها عمر افتراضي طويل ولا تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية.
بطارية قابلة لإعادة الشحن
هذا نوع خاص من البطاريات الكهربائية، يُسمى أيضًا الخلية الثانوية. ويعود سبب تسميتها بالخلية الثانوية إلى تفاعلها الكهروميكانيكي الذي يُساعدها على التكيف. هناك نوعان من البطاريات: بطارية الجل العميقة، وبطارية الرصاص الحمضية. تُستخدم البطاريات القابلة لإعادة الشحن في مصابيح الشوارع الشمسية الأوتوماتيكية. فهي تُساعد على تخزين الكهرباء المُولّدة من الألواح الشمسية عند شروق الشمس، لتوفير طاقة كافية لتشغيل مصابيح الشوارع بعد غروبها. يُعدّ عمر البطارية القابلة لإعادة الشحن مهمًا، إذ تُعدّ مصدرًا احتياطيًا للطاقة في الأيام التي لا يوجد فيها ضوء شمس.
مراقب
وحدة التحكم جزءٌ مهمٌّ من مصابيح الشوارع الشمسية الأوتوماتيكية، إذ تُساعد على تحديد حالة الإضاءة والشحن من خلال تشغيلها وإيقافها. بعض وحدات التحكم مُبرمجة مسبقًا، وتتكون من شاحن بطارية، ومُشغّل مصباح LED، ووحدة تحكم دقيقة (MCU)، ومصدر طاقة ثانوي، ودائرة حماية، وغيرها. تُمكّن وحدة التحكم من التحكم في البطارية من خلال ظروف الشحن. تُشحن البطارية من الطاقة المُستمدة من اللوحة الشمسية أثناء شروق الشمس.
سارية
يحتاج كل مصباح شارع إلى عمود قوي، سواءً كان تقليديًا أو أوتوماتيكيًا يعمل بالطاقة الشمسية. تُثبّت اللوحة والبطاريات والتركيبات على العمود، مما يُبرز أهمية وجوده، كما يُثبّت بشكل صحيح. جهد التشغيل ١٢ فولت تيار مستمر، وارتفاعه ١٢ قدمًا.
كابلات الربط
يربط كابل التوصيل مصابيح LED والبطارية وصندوق البطارية واللوحة الشمسية المثبتة على العمود. يساعد الكابل في توصيل وحدة الطاقة الكهروضوئية بوحدة التحكم، ثم تُوصل وحدة التحكم بالمصباح، ثم يُوصل المصباح بالبطارية. يعتمد حجم الكابلات على التيار الكهربائي الذي يحمله مصباح LED وارتفاع العمود. لتركيب مصباح شارع شمسي أوتوماتيكي، يمكن استخدام جميع المكونات المذكورة أعلاه للتوصيل الذي يستخدم الطاقة الشمسية ويضيء المصباح المثبت على العمود.
إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية الأوتوماتيكية: الخاتمة
تناولت هذه المقالة بالتفصيل مصابيح الشوارع الشمسية ومكوناتها وكيفية تشغيلها. وأوضحت أن البطارية تُشحن يوميًا بواسطة الشمس عبر اللوحة الشمسية، ما يُمكّنها من العمل ليلًا وإضاءة المنطقة بأكملها. للحصول على مصباح شوارع شمسي أوتوماتيكي، إضاءة DEL هذا هو المكان المناسب لك. إنهم موثوقون للغاية.
لمزيد من المراجع كيفية تصميم مشروع إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية pdf