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 LED المزودة بألواح شمسية، إلا أنها، على عكس البدائل التقليدية، ليست شائعة الاستخدام نظرًا لأسعارها المرتفعة. ومع ذلك، نظرًا لاهتمام العالم بالبدائل الصديقة للبيئة والنظيفة، فإن مصابيح الشوارع LED التي تعمل بالطاقة الشمسية الألواح الشمسية الاستمرار في الاستفادة من التقدم التكنولوجي فيما يتعلق بمجال أشباه الموصلات لأن هذا هو ما يؤدي إلى تنفيذات فعالة من حيث التكلفة.
وبما أن الشمس معروفة بقدرتها على إشعاع ما يصل إلى 1000 وات في المتر المربع، أدى ضوء الشارع يمكن للألواح الشمسية تحويل حوالي 30% فقط من الطاقة الإشعاعية. ولزيادة كفاءة إنارة الشوارع، يلزم تخزين الطاقة المُحوّلة في بطارية، كما أن استخدام وحدات التحكم بالشحن التقليدية قد يُسبب خسائر أكبر في التحويل. ولأن الألواح الشمسية معروفة بكونها ذات وصلة p-n، 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
بالنسبة كفاءة لضمان فعالية مصابيح الشوارع LED المزودة بلوحة شمسية، يجب على وحدة التحكم في الشحن مراعاة نوع البطارية الشمسية. تستخدم أنظمة إضاءة الشوارع LED البطاريات القلوية أو الرصاصية الحمضية نظرًا لارتفاع نسبة كثافة الطاقة إلى التكلفة. كما أنها تعمل بكفاءة في نطاقات درجات حرارة 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.