مشاريع إنارة الشوارع
في العديد من البلديات، تُشكّل مشاريع إنارة الشوارع ما يقارب نصف إجمالي الإنفاق الكهربائي. فإلى جانب فواتير الطاقة، تُشكّل صيانة واستبدال مصابيح الشوارع الهاليدية المعدنية تكاليف إضافية وتُعيق حركة المرور. أما مصابيح الشوارع LED المزودة بألواح شمسية، فلا تعتمد على الطاقة الكهربائية، كما أنها تُوفّر ملايين الدولارات من تكاليف الصيانة والكهرباء.
على الرغم من إمكانيات مصابيح الشوارع بتقنية LED المزودة بألواح شمسية، إلا أنها ليست شائعة الاستخدام بسبب ارتفاع أسعارها، على عكس البدائل التقليدية. ومع ذلك، ونظرًا لاهتمام العالم بالبدائل الصديقة للبيئة، ستستمر مصابيح الشوارع بتقنية LED المزودة بألواح شمسية في الاستفادة من التقدم التكنولوجي في مجال أشباه الموصلات، لما يوفره ذلك من حلول اقتصادية.
على الرغم من أن الشمس معروفة بإشعاعها ما يصل إلى 1000 واط في المتر المربع، إلا أن مصابيح الشوارع بتقنية LED المزودة بألواح شمسية لا تستطيع تحويل سوى 30% تقريبًا من الطاقة الإشعاعية. ولزيادة كفاءة هذه المصابيح، يلزم تخزين الطاقة المحولة في بطارية، إلا أن استخدام منظمات الشحن التقليدية قد يزيد من فاقد التحويل. ونظرًا لأن الألواح الشمسية تُعرف بأنها وصلة pn، فإنها لا تعمل كمصادر طاقة مثالية.
بدلاً من ذلك، تحتوي الألواح الشمسية على نقطة تشغيل تُنتج الطاقة عند أقصى حد لها. أي حركة من نقطة التشغيل ستُقلل من كفاءة إضاءة الشوارع LED المزودة بلوح شمسي. للحصول على جميع الطاقة التي يُمكن للوح الشمسي توصيلها، يلزم وجود نقطة طاقة قصوى. ونظرًا لأن نقطة الطاقة القصوى تعتمد على كمية الطاقة الشمسية ودرجة حرارة اللوح الشمسي، فيجب أن تتكيف نقطة الطاقة القصوى باستمرار لتحقيق أقصى استفادة من تحويل الطاقة.
بفضل خصائص اللوحة الشمسية، سيبقى التيار الكهربائي المُوَصَّل ثابتًا. بمجرد تجاوز جهد التشغيل، سيبدأ التيار بالانخفاض بشكل كبير. عند نقطة معينة، تكون الطاقة المُنتَجة من اللوحة الشمسية دائمًا في أعلى مستوياتها. عند استخدام وحدة تحكم تقليدية لا تحتوي على نقطة ذروة الطاقة القصوى لشحن بطارية شمسية بجهد 24 فولت، سيُجبر جهد تشغيل مصباح الشارع LED المُزوَّد باللوحة الشمسية على جهد البطارية الشمسية. وبالتالي، سيُنتج هذا النظام طاقة تبلغ حوالي 140 واط.
من ناحية أخرى، عند نقطة التقاء الركبتين، يُمكّن نظام "ماكس بيك باور بوينت" مصابيح الشوارع LED المزودة بلوحة شمسية من العمل بكفاءة تُعادل 215 واط. في هذه الحالة، يزيد نظام "ماكس بيك باور بوينت" كمية الطاقة المُنتجة بنحو 50%.
بناءً على عوامل مثل كمية ضوء الشمس المشع، والتظليل الجزئي، ودرجة الحرارة المحيطة، قد يتغير موقع نقطة التقاء مصابيح الشوارع LED المزودة بألواح شمسية. لذلك، من الضروري اختيار نقطة طاقة عالية الكفاءة (Max Peak Power Point) قابلة للتحديث بانتظام لضمان عملها بكفاءة في نقاط مثالية مختلفة. تتميز نقطة الطاقة عالية الكفاءة بقدرتها على استشعار الجهد الكهربي وقياس التيار باستخدام عملية تصحيحية، مما يزيد من كفاءة مصابيح الشوارع LED المزودة بألواح شمسية.
يستخدم جهاز نقطة الطاقة القصوى (Max Peak Power Point) طوبولوجيا تحويل التيار المستمر إلى تيار مستمر (DC-DC) بناءً على اختلاف جهد التشغيل بين اللوح الشمسي والبطارية الشمسية. في ظروف الشحن العادية، عندما يكون جهد اللوح الشمسي أعلى من جهد البطارية، يلزم استخدام طوبولوجيا خفض الجهد (Buck Top) لزيادة كفاءة مصابيح الشوارع LED المزودة بلوح شمسي. من ناحية أخرى، عندما يكون جهد اللوح الشمسي أقل، مع انخفاض التيار، يمكن استخدام طوبولوجيا التعزيز (Boost Top Top Top) لزيادة جهد الشحن. في كلتا الحالتين، يتمثل عمل جهاز نقطة الطاقة القصوى (Max Peak Power Point) في الحفاظ على التيار المستخرج من اللوح الشمسي عند نقطة الذروة.
إضاءة الشوارع LED مع الألواح الشمسية: الأهمية
لضمان كفاءة مصابيح الشوارع بتقنية LED المزودة بألواح شمسية، يجب أن يراعي منظم الشحن نوع البطارية الشمسية المستخدمة. تستخدم أنظمة إضاءة الشوارع بتقنية LED بطاريات قلوية أو بطاريات الرصاص الحمضية نظرًا لارتفاع نسبة كثافة الطاقة إلى التكلفة فيها، فضلًا عن قدرتها على العمل بكفاءة ضمن نطاقات حرارية مختلفة.
لذلك، من الضروري مراقبة البطاريات باستمرار أثناء شحنها لمنع الشحن الزائد، الذي قد يؤدي إلى انفجارها أو تسريبها. كذلك، قد تنخفض سعة البطارية الإجمالية بشكل كبير عند شحنها بشكل ناقص لفترات طويلة. إن قدرة أنظمة إضاءة الشوارع بتقنية LED على التحكم الدقيق في التيار الكهربائي للبطارية تزيد من فعالية مصابيح الشوارع. ولذلك، تقدم لكم شركة Del Illumination المساعدة في كيفية زيادة كفاءة مصابيح الشوارع لديكم.
أهمية البطارية الشمسية للألواح الشمسية
