إن إضاءة الطرق بالطاقة الشمسية لها تأثير كبير في دفع اقتصاد العالم. إنها أجهزة مبتكرة وصديقة للبيئة لإضاءة طرقنا ومترو الأنفاق والحدائق وغيرها من المناطق الخارجية.
تعتمد هذه المصابيح على مبدأ التأثير الكهروضوئي. الأجزاء الرئيسية لهذه المصابيح هي: الألواح الشمسية والبطاريات ومصابيح LED. تستخدم هذه المصابيح الألواح الشمسية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، والتي يتم تخزينها بعد ذلك في البطاريات واستخدامها لتشغيل الأضواء في الليل.
إن الكهرباء التي تنتجها هذه الأضواء مستقلة تمامًا عن نظام الطاقة التقليدي وتوفر مصدرًا مستدامًا وصديقًا للطاقة. كما تعمل هذه الأضواء على تقليل تكلفة الأسلاك والقضاء على تكاليف الكهرباء المستمرة. بالإضافة إلى الفوائد البيئية والصحية، فوائد فعالة من حيث التكلفةكما تعمل مصابيح الطرق الشمسية على تحسين سلامة وأمن الأشخاص في الأماكن التي لا تتوفر فيها مصادر الطاقة التقليدية.
المكونات الرئيسية لإضاءة الطريق بالطاقة الشمسية
المكونات الرئيسية لإضاءة الطريق بالطاقة الشمسية
تتكون مصابيح الطرق الشمسية عادةً من ثلاثة مكونات رئيسية:
1. الألواح الشمسية:
اللوحة الشمسية هي المكون الأكثر أهمية في مصابيح الطرق التي تعمل بالطاقة الشمسية. فهي تحول الطاقة من الشمس إلى كهرباء، والتي تستخدم لتشغيل مصابيح LED. اللوحة الشمسية المستخدمة في مصابيح الطرق التي تعمل بالطاقة الشمسية هي عادةً لوحة كهروضوئية، والتي تستخدم مادة أشباه الموصلات لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. يعتمد حجم اللوحة الشمسية على استهلاك الطاقة.
2. البطارية:
تُستخدم البطارية لتخزين الطاقة التي تنتجها الألواح الشمسية. وهي عادةً عبارة عن بطارية ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن والمعروفة بكثافة طاقتها العالية وعمرها الطويل. وفي حالة الإضاءة المنخفضة، تخزن البطارية طاقة كافية لتشغيل مصابيح LED لعدة أيام.
3. ضوء LED:
تعتبر مصابيح LED هي الأنسب لإضاءة الطرق بالطاقة الشمسية. فهي موفرة للطاقة وتوفر ضوءًا أبيض، مما يزيد من الرؤية والسلامة. كما يمكن للمكونات الإضافية مثل وحدات التحكم في الشحن وأجهزة استشعار الضوء التحكم في أداء النظام وتحسينه.
عوامل يجب مراعاتها قبل تركيب مصابيح الطرق الشمسية
قبل تركيب مصابيح الطرق التي تعمل بالطاقة الشمسية، يجب مراعاة بعض العوامل التي قد تؤثر بشكل مباشر على كفاءة هذه المصابيح. ومن بين هذه العوامل؛
أ. الموقع:
يعد اختيار الموقع خطوة أساسية في تصميم وتركيب مصابيح الطرق التي تعمل بالطاقة الشمسية. يجب أن يتمتع الموقع المختار بخصائص محددة لضمان عمل النظام بشكل صحيح وفعال.
2. مصدر الضوء:
يجب أن يتمتع الموقع بمستوى عالٍ من الإشعاع الشمسي. وهو العامل الأكثر أهمية، حيث يعتمد النظام على ضوء الشمس لتوليد الكهرباء. ويجب أن يكون ضوء الشمس قادرًا على الوصول إلى الموقع دون أن يتم حجبه بواسطة عوائق أو تظليل.
ثالثا. إمكانية الوصول:
يجب أن يكون الموقع سهل الوصول إليه للتركيب والصيانة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون في مكان حيث تكون الأضواء أكثر فائدة، مثل ساحة انتظار السيارات أو الرصيف أو الطريق.
رابعا: الطقس والمناخ:
يجب أن يكون الموقع قادرًا على تحمل المناخ والطقس المحلي. يجب بناء النظام لمقاومة الظروف الجوية القاسية والرياح القوية وكميات الأمطار الوفيرة.
v. الشروط الأساسية:
يجب أن يتمتع الموقع المختار بتربة مستقرة وظروف أرضية مناسبة لتأسيس الإضاءة على أساس آمن. ولا ينبغي أن تؤثر قابلية التربة للتآكل أو الحركة على استقرار النظام.
كيفية تركيب ضوء الطريق بالطاقة الشمسية؟
يتضمن تركيب مصابيح الطريق الشمسية عادةً الخطوات التالية:
إعداد الموقع:
الخطوة الأولى هي تجهيز الموقع من خلال تنظيف المنطقة وتسوية الأرض. ويجب التأكد من ثبات الأضواء وتأمينها بمجرد تركيبها.
قاعدة صلبة:
بعد ذلك، يجب تركيب الأساس. وعادةً ما يتضمن ذلك حفر حفرة وصب الخرسانة لإنشاء قاعدة مستقرة للضوء. ويجب أن يكون الأساس مستويًا وقادرًا على تحمل الظروف الجوية والمناخية المحلية.
تركيب اللوحة الشمسية:
قم بتركيب اللوحة الشمسية أعلى الأساس. يجب أن تكون اللوحة مائلة بحيث تواجه الجنوب أو الشمال للحصول على أقصى قدر من التعرض لأشعة الشمس.
ربط البطارية ومصباح LED:
قم بتوصيل اللوحة الشمسية بالبطارية ومصابيح LED. تخزن البطارية الكهرباء المولدة بواسطة اللوحة الشمسية، ويستخدم ضوء LED هذه الكهرباء المخزنة لإضاءة المنطقة.
البرمجة والاختبار:
بمجرد تجميع النظام، يجب أن يعمل وفقًا للتطبيق المحدد، مثل متى يتم تشغيل الأضواء وإطفائها. كما يمكن تشغيل الأضواء وفقًا لمتطلبات الطاقة. يجب اختبار النظام بشكل مناسب للتأكد من أنه يعمل بشكل صحيح وأن الأضواء تضيء المنطقة كما هو مقصود.
صيانة:
من الضروري إجراء صيانة منتظمة لإضاءة الطريق الشمسية، مثل تنظيف الألواح الشمسية والتحقق من مستويات البطارية.
دراسات حالة حقيقية لتطبيق إنارة الطرق بالطاقة الشمسية
في العقد الماضي، قامت العديد من البلدان بتنفيذ مشاريع إنارة الطرق بالطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء من الطاقة المتجددة. ومن بين المشاريع الشمسية المهمة التي أطلقتها الولايات المتحدة وغيرها:
هولندا:
في عام 2014، قامت مقاطعة ليمبورغ الهولندية بتركيب مسار للدراجات يعمل بالطاقة الشمسية. يستخدم المسار ألواحًا شمسية مدمجة في سطح الطريق لتوليد الكهرباء. تُستخدم الكهرباء المولدة لتشغيل مصابيح الشوارع وإشارات المرور وشحن المركبات الكهربائية.
فرنسا:
في عام 2016، قامت القرية الفرنسية بتركيب طريق شمسي بطول كيلومتر واحد. الطريق مغطى بـ 2800 متر مربع من الألواح الشمسية ويمكنه توليد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مصابيح الشوارع في القرية. يتم استخدام المشروع كمشروع تجريبي لتقييم جدوى الطرق الشمسية كمصدر للطاقة المتجددة.
الصين:
في ديسمبر 2018، افتتحت الصين أول طريق سريع يعمل بالطاقة الشمسية في العالم في جينان، يتكون الطريق من ثلاث طبقات:
· عزل في الجزء السفلي
· الألواح الشمسية في الوسط
· طبقة خرسانية شفافة في الأعلى
تعمل الألواح الشمسية على توليد الكهرباء المستخدمة في تشغيل مصابيح الشوارع وشحن المركبات الكهربائية.
الولايات المتحدة:
في عام 2019، قامت ولاية أيداهو بتركيب مصابيح LED تعمل بالطاقة الشمسية في الشوارع. تحتوي المصابيح على مصابيح LED موفرة للطاقة وألواح شمسية تولد الكهرباء الشمسية أثناء النهار وتخزنها في بطاريات لاستخدامها في الليل. تقدر المدينة أن هذه المصابيح ستوفر للمدينة $40,000 دولار سنويًا من تكاليف الطاقة.
خاتمة:
لقد تم استخدام الفحم منذ عام 1945 أكثر مما تم استخدامه في التاريخ قبل ذلك. لذا، فقد حان الوقت لكي تركز الحكومة على الطاقة المتجددة أكثر من الوقود الأحفوري لإنتاج الكهرباء لتلبية الطلب على الطاقة. وكما درسنا، قامت العديد من البلدان بتنفيذ إنارة الطرق بالطاقة الشمسية، وهي تتمتع بفوائد غير محدودة للطاقة الشمسية. وعلاوة على ذلك، يمكنك أيضًا قراءة كيفية إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية تغير مسار تقدم القرى.
