استبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية: أداء محسّن

إن مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية هي التطور الذي شهدناه في البنية التحتية للمدن، حيث توفر حلول إضاءة خارجية أفضل باستخدام موارد الطاقة الشمسية. الميزة الأعظم التي تؤثر على كفاءة وعمر المصابيح الشمسية هي البطارية التي تؤدي وظيفة تخزين الطاقة واستخدام الطاقة الملتقطة باستخدام الألواح الشمسية. لقد ثبت أنه مثل أي نظام تخزين طاقة آخر، فإن البطاريات في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، وخاصة بطارية ليثيوم أيون، تعود إلى حالتها الأصلية. دليل استبدال بطارية مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية موجود هنا من أجلك.

بالنسبة لهذا العامل المتعلق بمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، يجب استبدال كمية كبيرة من البطاريات بعد فترة زمنية معينة حتى يكون نظام تخزين الطاقة فعالاً. ولكن ما هي المدة التي يستغرقها المصطلح وكيف يكون الوقت الذي يستغرقه. كيف ستتعامل منظمة الصليب الأحمر الأبيض مع القضايا التي تطرأ على هذا؟ هذه المقالة بقلم ديل يتناول هذا الكتاب مدى تكرار استبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، والسبب وراء ذلك، وأنواع البطاريات الموجودة، بالإضافة إلى الإجراءات والتقنيات المستخدمة عند إجراء عملية الاستبدال.

1. فهم دور البطاريات في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية

إن مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية مزودة بدروع ضوئية تستخدم ضوء الشمس لإنتاج الكهرباء. ثم يتم جمع هذه الطاقة في بطاريات والتي تعد مصادر طاقة نوعية للأيام الجافة أو الليالي المظلمة. إذا لم تكن هناك بطاريات، فإن معظم مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية ستعتبر عديمة الفائدة، حيث إنها لن تعمل إلا أثناء وجودها تحت أشعة الشمس. وبالتالي، فإن البطاريات هي ميزات أساسية عندما يتعلق الأمر بتزويد المصابيح بالطاقة دون القلق بشأن الظروف المناخية.

يشتمل نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية النموذجي على:

• الألواح الشمسية:للتقاط ضوء الشمس.
• وحدة التحكم:لإدارة تدفق الطاقة بين الألواح والبطارية وتركيبات الإضاءة.
• بطارية:لتخزين الطاقة لاستخدامها لاحقًا.
• تركيبات الإضاءة:غالبًا ما تكون LED، لتوفير إضاءة ساطعة موفرة للطاقة.

يؤثر أداء البطارية بشكل مباشر على كفاءة النظام وطول عمره بشكل عام. مع مرور الوقت، تتدهور البطاريات، وتقل قدرتها على تخزين الطاقة، مما يجعل استبدالها ضروريًا للحفاظ على الوظيفة.

2. ما مدى شيوع استبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية؟

عادةً ما يتم تصميم بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بحيث يمكن استبدالها في كثير من الأحيان. تعتمد مدة استبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية على عدة أسباب مثل تركيب البطارية والعوامل الخارجية وصيانة النظام. تُستخدم البطاريات لفترة تتراوح من 3 إلى 10 سنوات، ولكن هذه الفترة تعتمد على عوامل مثل الاستخدام والظروف المناخية وجودة التركيب.

إن استبدال بطاريات الإنارة ببطاريات ليثيوم أيون، على الرغم من تكلفتها الباهظة، مسموح به في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية نظرًا لعمرها الافتراضي الأطول من 8 إلى 10 سنوات، في حين يتم تغيير بطاريات الرصاص الحمضية كل 3 إلى 5 سنوات. وفي المناطق ذات المناخ البارد والدافئ واستخدام الوظائف الثقيلة، قد تأتي التغييرات في وقت أقرب.

لمنع حدوث مثل هذا الموقف، يجب إجراء الصيانة والفحوصات المناسبة للبطاريات. تساعد المراقبة المنتظمة في تحديد المشكلات في مرحلة مبكرة، مما يشجع على إجراء عمليات الاستبدال في مرحلة مبكرة وبالتالي منع فشل النظام بأكمله وخفض التكاليف التي كانت ستتكبد في هذه العملية. يمكنك أيضًا معرفة كيفية إصلاح أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء في هذا المقال مفصل.

3. ما الذي يضمن استبدال بطارية مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية؟

تشير العديد من العلامات إلى أنه قد يكون الوقت مناسبًا لاستبدال بطارية مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية:

القدرة غير كافية

تفقد البطاريات أيضًا قدرتها على تخزين المزيد والمزيد من الطاقة بمرور الوقت. كيف يمكنك تفسير سبب عدم استمرار إضاءة مصباح الشارع الشمسي في العمل للغرض المقصود منه أثناء الليل بعد يوم هادئ تحت أشعة الشمس؟ من المرجح أن البطارية قد نفدت.

انخفاض الأداء

إذا كان الضوء باهتًا للغاية عما رأيته سابقًا، أو لم يضيء على الإطلاق، وكان يومًا مشمسًا ساطعًا، فمن المحتمل أن البطارية لا تعمل. وهذا أمر شائع جدًا عندما لا تتمكن البطارية من الشحن بكميات كافية من الطاقة لتشغيل الضوء مع المكونات الأخرى.

مشاكل التفريغ المتكررة

إذا رأيت حالة حيث يتم تفريغ البطارية بسرعة وبشكل متكرر، أو في بعض الحالات تكافح من أجل الاحتفاظ بالشحنة لفترة زمنية كبيرة، فإن مثل هذا الموقف من الواضح أن البطارية قيد الاستخدام تموت بشكل واضح.

الأضرار المادية المرئية

يتجاهل العديد من المشترين العلامات المادية المعلقة في البطارية مثل الانتفاخ أو التسرب أو أي تآكل في البطارية. لا تؤدي هذه المشكلات إلى تثبيط عمر البطارية المفيد فحسب، بل إنها تخلق أيضًا مخاطر، وبالتالي تتطلب استبدال البطارية على الفور.

نهاية دورة الحياة

كل البطاريات لها نقطة نهاية، والتي يتم تحديدها في أغلب الأحيان من خلال خصائص أداء البطاريات من حيث عمر الدورة - عدد المرات التي يمكن إعادة شحن البطاريات وتفريغها قبل أن تقل قدرتها على توفير الطاقة. تعمل معظم البطاريات المستخدمة في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية لبضع سنوات، واستبدال هذه البطاريات أمر بالغ الأهمية بعد أن تصبح غالبية البطاريات غير صالحة للاستخدام.

عدم التوافق مع ترقيات النظام

في بعض الأحيان، قد يؤدي تحسين نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية إلى استنزاف البطارية الحالية. على سبيل المثال، عند ترقية وحدة التحكم/تركيبة الإضاءة، فإنها ستحتاج إلى بطارية بجهد أو سعة مختلفة.

صيانة غير كافية

قد يتضمن هذا الإهمال تنظيف الألواح الشمسية واتخاذ تدابير وقائية مبكرة ضد الوبر الواضح المتراكم على البطاريات. إن العناية المطولة ستعزز الأداء ولكنها ستحول الإهمال إلى ضرورة الاستبدال في معظم الأوقات.

4. تقييم أداء البطارية الحالي

قبل استبدال البطارية بأخرى جديدة، هناك حاجة لتقييم الظروف الحالية للبطارية لمعرفة ما إذا كانت لا تزال قادرة على الاحتفاظ بالطاقة بشكل فعال. في تنفيذ هذه المهام، يمكن تقسيم التقييم الإجمالي إلى عدد من العوامل، والتي تشمل ما يلي؛

أ. عمر البطارية ودورة حياتها

من الضروري أن نأخذ في الاعتبار عمر البطارية التي انتهت صلاحيتها للاستخدام. وهذا يعني ببساطة أن هناك عمليات تفاعلات كيميائية تجري في البطارية مما يتسبب في انخفاض قدرتها كلما تقدمت في العمر. إن دورة حياة البطارية هي ما يتم تحديده من خلال ظروف الشحن والتفريغ العميق حيث تستنفد البطارية ميكانيكيًا مع كل دورة. إذا قمت بضخ البطارية إلى دورة الحياة المتوقعة المذكورة والتي تتراوح عادةً من ثلاث إلى عشر سنوات، فإن وقت الاستبدال قد حان.

من الناحية العلمية، تتأثر عملية الشيخوخة بعوامل مثل:

• تدهور الأقطاب الكهربائية:بمرور الوقت، تتآكل الأقطاب الكهربائية داخل البطارية، مما يقلل من كفاءة البطارية.
• انهيار الإلكتروليت:يتدهور أيضًا السائل أو الجل الموجود داخل البطارية والذي يسمح بتدفق الأيونات مع مرور الوقت.
• تكوين طبقات الواجهة الصلبة-الإلكتروليتية (SEI):تتشكل هذه الطبقات بشكل طبيعي مع مرور الوقت وتعيق حركة الأيونات، مما يقلل من سعة البطارية بشكل أكبر.

ب. تدهور القدرة بمرور الوقت

كما هو الحال مع كل المعدات، فإن التدهور السعوي أمر لا مفر منه في دورة حياة البطارية. فكلما زاد استخدام البطارية، كلما قلت قدرتها على التخزين. ومن المرجح أن يكون هذا الفقد في سعة التخزين بسبب التآكل التدريجي لمكونات البطارية التي هي طاقة بطبيعتها وتعمل على شحن البطارية وتفريغها. وإذا لم تكن البطارية قادرة على الاحتفاظ بتخزين طاقة كافٍ يكفي لدعم ضوء الشمس طوال الليل، فقد حان الوقت لاستبدالها.

ج. مراقبة دورات الشحن والتفريغ

كما أن تكرار شحن بطارية مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية وتفريغها ومدى ذلك يساعد في تحديد حالة البطارية. إن أنماط الشحن الزائد المفرط أو التفريغ العميق للبطارية من شأنها أن تجعل البطاريات تتعطل في وقت أبكر من تلك التي يتم شحنها بشكل أكثر تحفظًا. ومن الممكن تتبع هذه الدورات لتغيير أنماط الاستخدام عند الضرورة وتحديد فترات الاستبدال.

د. مستويات الجهد والاستقرار

كما أن مستويات الجهد العادية ضرورية أيضًا لأداء بطارية مصابيح الشوارع الشمسية. وقد تشير كميات كبيرة من حركة الجهد ذهابًا وإيابًا إلى أن البطارية تحاول الشحن أو أنها مشحونة ولكن بها بعض التلف المادي. وبالنظر إلى الحالة العامة للبطاريات، يكفي أن نقول إن مراقبة الجهد هي واحدة من أبسط الطرق. وهذا يعني أن الانحراف عن القاعدة المبلغ عنها يجب أن يبرر في جميع الظروف تغيير البطاريات.

5. أنواع بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

عند استبدال بطارية مصابيح الشوارع الشمسية، يمكن أخذ عدة أنواع من البطاريات في الاعتبار، ولكل منها مزاياها وعيوبها:

أ. بطاريات ليثيوم أيون (Li-ion)

تعد بطاريات الليثيوم أيون أكثر مصادر الطاقة شيوعًا المستخدمة في مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية لأنها تتمتع بكثافة طاقة كبيرة وعمر دورة ممتد وتتطلب القليل من الصيانة. هذه الأنواع من البطاريات أخف وزنًا بكثير وأكثر قابلية للشحن والتفريغ من نوع الرصاص الحمضي وتعمل بشكل أفضل في البيئات الأكثر برودة وسخونة، وتعرف على مزاياها بالتفصيل في هذا المقال. شرطعيبها الوحيد هو سعرها المرتفع نسبيًا، ولكن هذا السعر يتركز في المراحل الأولية نظرًا لأن عمرها الافتراضي طويل جدًا.

ب. بطاريات الرصاص الحمضية

تعد بطاريات الرصاص الحمضية المغلقة والمغمورة بالرصاص الحمضي، والتي تعد نوعًا من بطاريات الرصاص الحمضية، الخيار التقليدي للعديد من مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية. فهي فعالة من حيث التكلفة، على عكس بطاريات الليثيوم أيون، ولها عمر أقصر وتتطلب عناية متكررة. يوصى بهذه الأنواع من البطاريات في درجات حرارة أكثر استقرارًا وتُستخدم على نطاق واسع عندما تكون الميزانية قيدًا نشطًا.

ج. بطاريات النيكل والكادميوم (Ni-Cd)

تتميز بطاريات مصابيح الشوارع الشمسية المصنوعة من النيكل والكادميوم بالمتانة وتعمل في نطاقات درجات حرارة كبيرة للغاية. ومع ذلك، فقد أصبحت أقل استخدامًا بشكل متزايد في تطبيقات الطاقة الشمسية بسبب كثافتها المنخفضة نسبيًا للطاقة والمخاوف بشأن الكادميوم. يتم التغلب على بطاريات النيكل والكادميوم غير الفعالة نسبيًا والأقل ملاءمة للبيئة من بطاريات الليثيوم أيون والنيكل هيدريد المعدنية المحلية الأكثر كفاءة.

د. بطاريات النيكل هيدريد المعدن (Ni-MH)

بالمقارنة مع بطاريات Ni-Cd، فإن بطاريات Ni-MH المستخدمة في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية أكثر كفاءة، ولديها كثافة طاقة أفضل، ولها تأثير أقل على البيئة. كما تتمتع بعمر افتراضي أطول وهي أكثر أمانًا في الاستخدام، مما يجعل من الممكن استخدام بطاريات Ni-MH بشكل قانوني في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الرخيصة. تعد بطاريات Ni-MH موثوقة في ظل تقلبات درجات الحرارة المعتدلة.

هـ. البطاريات ذات الحالة الصلبة

ورغم أنها لا تزال في مرحلة التطوير للاستخدام التجاري على نطاق واسع، فإن البطاريات ذات الحالة الصلبة تتمتع بإمكانات كبيرة في مجال إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية. فهي تستخدم إلكتروليتًا صلبًا بدلاً من السائل أو الهلام الموجود في البطاريات التقليدية، وهو ما يعزز السلامة ويزيد من كثافة الطاقة. ومع نضوج هذه التكنولوجيا، يمكن للبطاريات ذات الحالة الصلبة أن تحدث ثورة في أنظمة تخزين الطاقة الشمسية من خلال توفير أعمار أطول وكفاءة أكبر.

6. خيارات استبدال البطارية لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

عند الذهاب لاستبدال بطارية أضواء الشوارع الشمسية، هناك عدة عوامل يجب مراعاتها لضمان استمرار تشغيل النظام بكفاءة.

أ. الترقية إلى تقنية البطاريات المتقدمة

يمكن تحسين أداء مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بشكل كبير من خلال تبني تقنيات بطاريات أفضل مثل بطاريات الليثيوم أيون. إن تقنية الرصاص الحمضية قديمة ولكن بطاريات الليثيوم أيون اليوم تتفوق عليها بدورة شحن أسرع وكفاءة أعلى ومدة تشغيل أطول. منذ طرحها، أثبتت هذه البطاريات فائدتها لهذه الأغراض على الرغم من أنها تميل إلى أن تكون باهظة الثمن بعض الشيء.

ب. التوافق مع الأنظمة الحالية

قبل إتمام عملية التركيب، يجب أن تتوافق البطارية الجديدة جيدًا مع ميزات نظام إضاءة الشوارع الشمسي القديم. يجب أن تتوافق أزواج هذه الخصائص مع خصائص بعضها البعض لتجنب أي مشاكل ميكانيكية أثناء تشغيل النظام. عند التغيير من تقنية بطارية إلى أخرى، على سبيل المثال، الرصاص الحمضي إلى ليثيوم أيون، قد يُطلب منك تغيير الأسلاك أو وحدة التحكم الخاصة بها لتناسب البطارية الجديدة المناسبة.

ج. اعتبارات التكلفة

ومع ذلك، أصبح تنفيذ بطاريات الليثيوم أيون البديلة باهظ التكلفة بشكل واضح في حين تفوق الفوائد النفقات. وعلى الرغم من الإنتاجية العالية لبطاريات الاستبدال، يجب النظر بعناية في السعر الأولي. يجب عليك تحليل ودمج تكاليف التركيب والتكاليف المستقبلية الأخرى بما في ذلك تكاليف توفير المرافق.

د. تحليل العائد على الاستثمار (ROI)

يجب أن يتضمن كل تحليل لعائد الاستثمار للبطارية المتقدمة أيضًا تحليلًا للتكاليف والفوائد من حيث انخفاض تكاليف الصيانة، والاستخدام المطول، وانخفاض استهلاك الطاقة لمثل هذه البطارية. ورغم أنها قد تبدو باهظة الثمن في البداية، فإن التوفير في تكاليف الاستبدال والصيانة والأداء المحسن في الأمد البعيد يجعلها استثمارًا يستحق العناء.

7. التركيب والتكامل بعد استبدال بطارية مصابيح الشوارع الشمسية

مع تركيب البطارية التالية، من المهم مراقبة كيفية تركيب ضوء الشارع الشمسي، لأنه يحدد ما إذا كان سيعمل كما ينبغي.

أ. أهمية الفنيين المعتمدين

من الضروري دائمًا أن يقوم فني مؤهل باستبدال بطارية مصباح الشارع الشمسي نظرًا للتعقيدات الفنية للنظام. قد يؤدي التثبيت غير الصحيح إلى تدمير النظام وإبطال الضمانات وتشكيل مخاطر على السلامة.

ب. الاختبار والتشغيل

بعد أنشطة التشغيل، من المهم اختبار النظام للتأكد من أن البطارية الجديدة تعمل بالشكل المطلوب. ويشمل ذلك تقييم دورات الشحن والتفريغ، واستقرار الجهد وأداء النظام بشكل عام. ويضمن الاختبار اكتمال عملية استبدال البطارية بنجاح وأن النظام جاهز للاستخدام مرة أخرى.

ج. الصيانة المستمرة والتحسين

ومع ذلك، فإن استبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية لا يشكل نهاية لنظام الصيانة، حيث إن النظام المستخدم معقد للغاية. وفي هذا الصدد، هناك حاجة إلى تنظيف الألواح الشمسية وفحص أغطية المصابيح وفحص مستوى شحن البطارية. إن الصيانة التعاونية هي أفضل ممارسة وسوف تقلل من معدلات استبدال البطاريات الجديدة بالإضافة إلى تركيب نظام مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل.

8. الاعتبارات البيئية في التخلص من البطاريات واستبدالها

ومع ذلك، يجب أن نضع في الاعتبار التخلص السليم من بطارية مصابيح الشوارع الشمسية القديمة وتداعياتها البيئية. يمكن للعناصر الخطرة مثل الرصاص والكادميوم والليثيوم أن تضر بالبيئة، وبالتالي، يجب التخلص من البطاريات بشكل صحيح. في العديد من أنحاء العالم، توجد برامج إعادة تدوير البطاريات التي يرغب جميع المشاركين في المشاركة فيها من أجل اتباع القواعد أو اللوائح الخاصة بالتأثير البيئي السلبي. وتعرف على كيفية إصلاح مصابيح الشوارع الشمسية في هذا المقال. شرط.

9. فوائد إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية في المجتمع

توفر مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية فوائد عديدة للمجتمعات، بما في ذلك:

• توفير الطاقة:تعمل مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية على تقليل استهلاك الكهرباء من خلال تسخير طاقة الشمس.
• فعالية التكلفة:مع مرور الوقت، أصبحت مصابيح الشوارع الشمسية أقل تكلفة في التشغيل من أنظمة الإضاءة التقليدية.
• صديق للبيئة:تساعد الأضواء الشمسية على تقليل انبعاثات الكربون والاعتماد على الوقود الأحفوري.
• زيادة السلامة:تعمل إضاءة الشوارع الموثوقة على تعزيز الأمن في الأماكن العامة، وخاصة في المناطق ذات الوصول المحدود إلى الشبكة الكهربائية.

10. الخاتمة: نهج مستدام لاستبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

تعد عمليات استبدال بطاريات مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية جزءًا لا يتجزأ من صيانة أنظمة الإضاءة منخفضة الجهد الحالية في الشوارع وزيادة الاعتمادية. تتضمن مثل هذه التحسينات في عمر الخدمة اختيار نوع البطارية المناسب، وضمان إجراء فحوصات السلامة التشغيلية الدورية، وتطبيق ممارسات التثبيت المناسبة لمصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية لتحقيق الفوائد المذكورة في هذه المقالة ديل في المجتمع مع مرور الوقت.

11. الأسئلة الشائعة

س1: كم مرة يجب أن أقوم باستبدال بطارية مصباح الشارع الشمسي الخاص بي؟

يختلف عمر بطارية مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية حسب نوعها، حيث تدوم بطاريات الليثيوم أيون من 8 إلى 10 سنوات، وتدوم بطاريات الرصاص الحمضية من 3 إلى 5 سنوات. يمكنك زيادة عمر البطارية ومتانتها من خلال الصيانة المنتظمة.

س2: ما هي العلامات التي تشير إلى أن بطارية مصباح الشارع الشمسي الخاص بي بحاجة إلى الاستبدال؟

تشمل العلامات الشائعة الإضاءة المنخفضة، ووقت التشغيل المنخفض، وأي ضرر مادي خارجي، أو انخفاض التفريغ الداخلي.

س3: هل يمكنني الترقية إلى بطارية ليثيوم أيون من بطارية الرصاص الحمضية؟

نعم، بشرط أن يكون نظام إضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية بأكمله الذي سيتم تركيب نوع البطارية عليه مناسبًا لنوع البطارية الجديد، وخاصة متطلبات وحدة التحكم والشحن.

س4: هل استبدال بطارية مصباح الشارع الشمسي مكلف؟

يعتمد ذلك على نوع البطارية. تعد بطاريات أيون الليثيوم باهظة الثمن في المقام الأول لأن التكاليف المتكبدة في استبدالها وصيانتها تكون أقل بمرور الوقت وبالتالي فهي اقتصادية بكل معنى الكلمة.

س5: ما هو التأثير البيئي لاستبدال بطاريات مصابيح الشوارع الشمسية؟

إذا لم يتم التخلص من هذه البطاريات بشكل صحيح، فقد تكون ضارة بالبيئة المحيطة بسبب المواد الضارة الموجودة فيها. ويحدث ذلك بسبب التخلص غير السليم من البطاريات المستعملة، والتي يمكن تجنبها عن طريق إعادة تدوير البطاريات القديمة.

س6: هل يمكنني تركيب البطارية البديلة بنفسي؟

تتطلب هذه التقنيات الاستعانة بأخصائي؛ ومن الحكمة أن يقوم محترف مؤهل بتثبيت البطارية، لأن التثبيت غير السليم قد يؤدي إلى إتلاف النظام.