لقد مر الآن أكثر من قرن منذ اكتشاف التأثير الكهروضوئي. وقد تطورت صناعة الإضاءة الشمسية لتقديم مصدر طاقة بديل لمصابيح الشوارع. هذه التكنولوجيا قابلة للتطبيق الآن في ظل الطلب المرتفع على الطاقة النظيفة والخضراء. بادئ ذي بدء، تتطلب أنظمة الإضاءة الشمسية الكهروضوئية للشوارع مع التحكم الذكي وحدات الألواح الشمسية العاملة ووحدات التحكم في الشحن (CCUs) والبطاريات القابلة لإعادة الشحن وتركيبات الإضاءة القابلة للاستبدال والأعمدة للدعم وقليل من البرمجة لتوفير أتمتة العمليات.
العمليات والمراحل الأساسية
تتكون عملية إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الكهروضوئية من جزأين. الجزء الأول يحول ضوء الشمس إلى كهرباء ثم يخزنها. ولتحقيق هذه الغاية، ستحتاج إلى ألواح شمسية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء ثم تخزينها في البطارية في شكل طاقة كيميائية. تنتج الوحدة الشمسية تيارًا وجهدًا مناسبين لشحن البطارية. والغرض الأساسي من المرحلة الأولى هو حصاد الطاقة الشمسية وتخزينها للاستخدام في المستقبل.
تتصل اللوحة الشمسية بالبطارية من خلال جهاز تحكم، والذي ينظم شحن وتفريغ البطارية. ومع تعرض الخلايا الكهروضوئية لأشعة الشمس، تشحن البطاريات نفسها باستمرار حتى تصل إلى الحد الأقصى. الطاقة المخزنة مفيدة حسب الحاجة للنظام. للحصول على الأداء الأمثل، يجب عليك تثبيت وحدة إضاءة الشوارع الشمسية في منطقة خالية من الظل، حيث تصل أشعة الشمس المباشرة إلى سطح الخلايا الكهروضوئية.
الجزء الثاني يحدث في الليل، حيث تقوم البطارية بتحويل الطاقة الكيميائية إلى كهرباء، والتي تستخدم لإضاءة المصباح. والسبب الرئيسي لهذه المرحلة هو توفير القوة الكهربائية المطلوبة لإضاءة منطقة معينة لفترة زمنية محددة.
تعتمد أنظمة الإضاءة الحديثة على نقل الطاقة لاسلكيًا عادةً. وتأتي التصميمات الجديدة مع مكونات إنارة الشوارع المتكاملة، مما يلغي الحاجة إلى الأسلاك. وقد أدت الحاجة إلى الجاذبية الجمالية والتركيب السريع إلى ظهور أشكال وأنماط مختلفة في تصميم أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية.
مقدمة حول التحكم في الاستخبارات
تتميز أنظمة الإضاءة المتقدمة للشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية الكهروضوئية بضوابط ذكية. وفي السوق، يطلق عليها إما وحدات ذكية أو ذكية. ومن المعروف أنها تقوم ببعض التعديلات الضرورية من تلقاء نفسها، دون أي تدخل بشري. ومعظمها أنظمة مستقلة خارج الشبكة أو مركزية، وهي مثالية للاستخدام في المناطق النائية.
مستويات الإضاءة
إن استخدام مفتاح آلي ومستقبلات ضوئية يجعل مصابيح الشوارع الشمسية حساسة لشدة ضوء الشمس. ولن تعمل المستقبلات الضوئية إلا عند اكتشاف ضوء الشمس المنخفض عند الغسق أو عندما تصبح السماء ملبدة بالغيوم.
إنارة الشوارع يساعد استخدام أنظمة التحكم الذكية في تقليل استهلاك الطاقة من خلال خفض شدة الإضاءة والقضاء على الأخطاء البشرية الموجودة عند إيقاف تشغيل الوحدة. تكمن الفكرة وراء استخدام مصابيح الشوارع الشمسية الذكية في وجود قدر كبير من إهدار الطاقة عندما يكون النظام في وضع التشغيل الكامل عندما يكون هناك نشاط أو حركة مرور ضئيلة في الشوارع.
لذلك، الطاقة الشمسية شارع الطاقة الشمسية ستعمل أنظمة الإضاءة ذات التحكم الذكي على ضبط مستوى الإضاءة بما يتناسب مع التغيرات في البيئة المحيطة. يمكن أن يكون الاختلاف في شكل أجواء طبيعية أو نشاط الأشخاص أو المركبات.
بالإضافة إلى التبديل التلقائي، يمكن للتحكم الذكي تقليل سطوع مصدر الإضاءة عند اكتشاف أي نشاط. وفي السوق، يُطلق على ذلك ميزة التعتيم. ولكي يحدث هذا، ستحتاج إلى دائرة استشعار الحركة وقليل من البرمجة.
مستويات شحن البطارية
كما يمكن أن يكون التحكم في شكل مراقبة حالة البطارية وتقييد أنشطة الشحن والتفريغ. يضمن هذا النوع من استشعار الحركة أن عمر البطارية أطول عند الاستخدام.
أثناء ظروف التفريغ العميق، سيعمل التحكم الذكي في مصباح الشارع الشمسي، الذي يعمل مع وحدة التحكم في الشحن (CCU)، على فصل مصدر الضوء عندما يصل مستوى الطاقة في البطارية إلى مستوى حرج منخفض. من ناحية أخرى، أثناء ظروف الشحن الزائد، ستفصل أجهزة التحكم تلقائيًا الألواح الشمسية عن البطارية عند حد الشحن الأقصى.
اكتشاف الحركة أو النشاط
إذا أردنا التحكم الذكي القائم على اكتشاف الحركة، فغالبًا ما يتم استخدام مستشعر الأشعة تحت الحمراء السلبية (PIR) في نموذج النظام. من ناحية أخرى، إذا كنت ترغب في استخدام البيئة الطبيعية أو شدة الضوء الساقط للتحكم في الأضواء، فستحتاج إلى مقاوم ضوئي (LDR) أو مقاوم ضوئي في دوائرك. لذلك، يلعب استخدام تقنية المستشعر دورًا مهمًا في ذكاء نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية.
ال تكنولوجيا الاستشعار تعمل وحدة التحكم مع وحدات التحكم الدقيقة PIC (وحدات التحكم في الواجهة القابلة للبرمجة) للعمل كمؤقتات. في بعض الأنظمة، تتألف وحدة التحكم من مزيج من PIC وPIR، والتي تتصل بلوحة الدائرة التي ترتبط مباشرة بـ LDR.
لوحة الدائرة هي المرحلة النهائية للتحكم في النظام. قد تحتوي الدوائر في هذه الأنواع من أنظمة الطاقة الشمسية على مكونات متشابهة، لكن التصميم يختلف حسب مستوى الذكاء. سيحدد المدخل الحالي مستوى الإضاءة، منخفضًا أو متوسطًا أو مرتفعًا. عند الجمع مع استخدام الصمام الثنائي الباعث للضوء (قاد) المصابيح، فإن إضاءة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية توفر المزيد من التكلفة وتوفير الطاقة.
أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الكهروضوئية: الخاتمة
تعتبر أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الكهروضوئية مع التحكم الذكي مناسبة للمشاريع واسعة النطاق. فهي تستخدم مخططات فعالة من حيث التكلفة لتقليل استهلاك الطاقة، وبالتالي فهي مثالية للإضاءة العامة حيث يوجد نقص في الكهرباء وضعف في أشعة الشمس.
إن مزايا استخدام أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الكهروضوئية مع التحكم الذكي عديدة. فهي الحلول المثالية للاستخدام في الإضاءة الخارجية. سيمنحك النظام الذكي ساعات تشغيل أطول في الليل، خاصة عندما لا يكون هناك ضوء شمس كافٍ لشحن البطارية. يمكن تبرير التكلفة الإضافية لهذه الوحدة على مدار عمر الأنظمة بسهولة من خلال المدخرات طويلة الأجل وعمر المكونات.
