كيف يمكن لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية تعزيز التغيير الإيجابي

خارج إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية تلعب المساحات العامة دورًا محوريًا في تصميمها، ويمكن أن تؤثر بشكل كبير على بنائها. وسواءً استُخدمت للشوارع، أو مسارات الدراجات، أو المسارات، أو المواقع المحلية، أو مواقف السيارات، فإن جودتها تؤثر بشكل مباشر على المنطقة.

إن الإضاءة الرائعة ليست مجرد طريقة لعرض مناطق محددة، بل يمكنها أيضًا أن تعمل على تعزيز الأمن، وتقوية العلاقات المحلية، وتحسين جاذبية المدن والمناطق الحضرية.

يُحسّن هذا الأمر الأمور بشكل كبير. فبالإضافة إلى مزاياه العديدة، كالتكلفة والكفاءة، يُؤثر استخدام أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية بشكل كبير على المناخ، ويُساهم في تشكيل شبكات المدن، ويُسرّع التنمية الاقتصادية والاجتماعية للسكان خارج الشبكة. فاستخدام الطاقة الشمسية، إلى جانب كونه "تحويلًا إلى طاقة كهربائية موفرة للطاقة"، يُتيح للجهات الحكومية توفير إدارة إنارة عامة أفضل وأكثر جاذبية.

الاستجابة لتحديات الصيانة

 

إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية يتم التحكم بها بواسطة ألواح كهروضوئية، مما يعني أنها تُنتج طاقة نقية وفعّالة. عند اختيار الاعتماد على الطاقة الشمسية في مشاريع الإنارة العامة، يُمكن للمتخصصين المحليين تقليل استهلاكهم للطاقة وانبعاثاتهم الكربونية بشكل فعال. وبالتالي، يُقلّلون من تأثيرهم البيئي ويكون لهم تأثير فعال على نمو الطاقة، باتباع استراتيجيات الطاقة العامة والعالمية.

 

ومع ذلك، هناك جانب آخر للأمر. احتضان إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية تساعد هذه الترتيبات في حماية التنوع البيولوجي في المناطق الأكثر عرضة للتلوث الضوئي. تُغيّر أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية شدة الضوء ليلاً باستخدام أنماط إضاءة ديناميكية، مما يجعل إنارة الشوارع أكثر وعياً بالأنظمة البيئية الحية، وخاصةً الطيور التي يتأثر سلوكها العابر بشدة بالتلوث الضوئي.

 

تأثير إيجابي واضح على المنطقة المحلية

 

علاوة على ذلك، وبشكل عام، يجب النظر إلى الإضاءة باعتبارها المفتاح في إنشاء الشبكات وازدهارها. إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية يُتيح للسكان تجربةً مُتميزةً للمدينة. فهو يُحسّن من وضوح المساحات العامة، ويجعلها أكثر انفتاحًا وجاذبية. كما يُسهم في تعزيز الترابط الاجتماعي، مُعززًا الروابط والتواصل بين الناس، ومُتيحًا لهم ممارسة أنشطتهم الاجتماعية والرياضية طوال الليل.

إدخال إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية يتيح ذلك توسيع ساعات عمل الحدائق مساءً أو زيادة إمكانية الدخول إلى المرافق الرياضية الخارجية. بالإضافة إلى تمكين الأفراد من زيارة الأماكن العامة مساءً، فإنه يُعزز سلامتهم أيضًا. في الشوارع الريفية أو مسارات الدراجات، يُحسّن وجود أنظمة إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية حركة المرور ويُقلل من الحوادث.

 

قيادة المدينة الذكية من خلال الطاقة الشمسية

 

تواجه المجتمعات الحضرية صعوبات كبيرة: تطوير القطاعات، والتركيز الحضري، والقدرة على التنقل، وتطوير احتياجات السكان... ولتلبية هذه التحديات، يحتاج الشركاء العموميون إلى تطورات ميكانيكية يمكنهم الوثوق بها والاعتماد عليها لإعادة تقييم وتغيير المساحة العامة الحالية، بهدف جعل المناطق الحضرية مشرقة وعملية.

 

في قلب المجتمعات الحضرية الرائعة، يمر أثاث الطرق بتغييرات متقدمة ليتمكن من توليد البيانات. هذا هو الوضع بالنسبة لـ إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية، التي تتطور لتنسيق وتشغيل مختلف أجهزة الاتصالات والتطبيقات الذكية (النشرات، والمحطات الطرفية التفاعلية، والعروض الإعلانية، ومواقع Wi-Fi...). ومن الأمثلة على ذلك مجموعتنا RISE-On، وهي محرك ذكي يعمل بالطاقة الشمسية يتحكم في معظم الأجهزة الكهربائية الخارجية في المناطق الحضرية.

محرك قوي للتحول النقدي والاجتماعي

 

في حين يتزايد الوصول إلى الكهرباء عالميًا، يعيش أكثر من 11% من إجمالي السكان خارج الشبكة، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية. وترتفع هذه النسبة إلى 46% في أفريقيا، وتحديدًا في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، حيث يعيش ما يقرب من 600 مليون شخص دون وصول إلى الكهرباء. ويلعب توفير الوصول إلى الكهرباء للسكان خارج الشبكة دورًا محوريًا في تسريع نموهم الاقتصادي، وتقليل الفجوات، وتعزيز أمنهم، بالإضافة إلى التأثير بشكل كبير على التعليم والتدريب.

 

نقل إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية في شوارع المدينة الرئيسية وطرقها وسائر الأماكن العامة، يُسهّل الوصول إليها، ويدعم المؤسسات، ويُعزز العلاقات الودية. علاوة على ذلك، في المناطق الأكثر عزلة، تُساعد أنظمة الإضاءة هذه على تقليل الهشاشة والسرقة والهجمات. ولها تأثير قوي بشكل خاص في المناطق الحساسة، مثل مخيمات النازحين، حيث يُؤدي نقص الإضاءة إلى جرائم خطيرة. كما يُهيئ استبدال أنظمة الإضاءة التي تعمل بالزيت أو وقود المصابيح بأنظمة إضاءة تعمل بالطاقة الشمسية بيئة أفضل تُعزز صحة المجتمع وازدهاره.

 

إيجابيات وسلبيات الطاقة الشمسية

 

قبل عامين فقط، كان أحد أهمّ المعوقات التي تواجه تكلفة الطاقة الشمسية هو ارتفاع أسعارها. لكن هذا لم يعد صحيحًا الآن.

لقد انخفضت تكلفة توفير الشواحن المعتمدة على الطاقة الشمسية عشرة أضعاف في سنوات عديدة، والدوافع المالية تجعلها جذابة للغاية لمالكي المنازل.

على أية حال، فإن الطاقة الموجهة نحو الشمس لديها نقاط ضعف حرجة ينبغي لنا أن نعرف عنها.

العائقان الرئيسيان أمام الطاقة الشمسية هما الاعتماد على الظروف المناخية وعدم القدرة على تخزين الطاقة. يعتمد إنتاج الطاقة الشمسية بشكل عام على ضوء الشمس المباشر. يمكن أن يؤدي يوم غائم إلى تقليل استهلاك الطاقة بأكثر من 2%. لا تُنتج الشواحن الشمسية طاقةً في الليل، لذا يلزم بطاريات لتزويدها بالطاقة لمدة 80 ساعة.

 

عيب الطاقة الشمسية 1 – الاعتماد على المناخ

 

أعتقد أن الطاقة الشمسية ظاهرة خارقة للطبيعة لا يمكن وصفها بالكلمات. إنها مثالية، لا أجزاء متحركة فيها، ويمكنها أن تساعد في تنظيم كوكبنا.

 

مع ذلك، تعاني الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية من نقطة ضعف كبيرة - بافتراض عدم سطوع الشمس، لا تُنتج أي طاقة! تعتمد كمية الطاقة المُنتجة بشكل كبير على قوة أشعة الشمس. إذا حجبت الضبابات العابرة الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية، سينخفض ​​ناتج الطاقة.

 

ما مدى إنتاجية الشواحن المعتمدة على أشعة الشمس؟

تتراوح كفاءة معظم شواحن الأعمال التي تعمل بالطاقة الشمسية بين ١٨٪ و٢٠٪. يتفاخر بعض المصنّعين بكفاءة تصل إلى ٢٥٪، إلا أن هذه النسبة لا تزال منخفضة جدًا.

هذا يعني أنه مقابل كل 1000 واط من طاقة الشمس الساقطة على سطح اللوح، نحصل على حوالي 200 واط من الطاقة الكهربائية. عملية تحويل الخلايا بالطاقة الشمسية ليست عمليةً احترافيةً فحسب، بل هي عمليةٌ مُتقنةٌ أيضًا.

قارن ذلك بتسخين الماء الموجه نحو الشمس، والذي ينقل طاقة الشمس إلى الماء بإنتاجية تصل إلى 75%. المهم هو أنه تبادل حراري وليس دورة تحويل.

تأثير الإشعاع والمساحة على إنتاج الطاقة المستندة إلى ضوء الشمس

الإشعاع الشمسي هو نسبة مباشرة من طاقة الشمس الساقطة على أجهزة الشحن التي تعمل بالطاقة الشمسية، ويتغير باختلاف المساحة. يُقاس بوحدة كيلوواط/ساعة لكل متر مربع يوميًا (كيلوواط/ساعة/متر مربع/يوم أو سنة)، وهو ما يُعرف أيضًا بأعلى ساعات سطوع شمسي.

يستخدم مُثبِّتو الشاحن الشمسي هذه القيمة لقياس كمية الطاقة التي يُنتجها الشاحن الشمسي. يبلغ متوسط ​​الإشعاع الشمسي في الولايات المتحدة الأمريكية أربع ساعات شمسية. لشاحن شمسي بقوة ١٠٠ واط:

الطاقة التي تم إنشاؤها بواسطة 100 واط موجهة نحو الشمس = 100 واط × 4 ساعات شمسية قصوى = 400 واط ساعة.

تتمتع بعض المناطق بإشعاع عالٍ، مثل نيفادا، بينما تتمتع مناطق أخرى بإشعاع منخفض، مثل ألاسكا. يُشكل انخفاض الإشعاع في الشمال المتجمد عبئًا كبيرًا على الأفراد الذين يفكرون في إنشاء محطات طاقة شمسية.

 

إن المناخ العاجز مثل الضباب له تأثير مماثل لانخفاض الإشعاع حيث يتم إعاقة طاقة الشمس.

تأثير الغطاء الغائم على أجهزة الشحن التي تعمل بالطاقة الشمسية

تعتمد جميع أنظمة الطاقة المعتمدة على الشمس على مجموعة متنوعة من الخسائر التي تقلل من نتيجة تأثير الشواحن المعتمدة على الشمس.

بعض المصائب التي قد نتأثر بها، كالتنظيف، لكن علينا التعايش مع بعضها الآخر. من هذه المصائب التي لا نستطيع تجاوزها تأثير سوء الأحوال الجوية والغطاء الغائم.

يوضح الرسم البياني أدناه أن الخسائر الناجمة عن سوء الأحوال الجوية قد تصل إلى 7%. بالنسبة لمجموعة كوكبية متوسطة الحجم تبلغ 6 كيلوواط، فإن هذا يعادل 420 واط، أي ما يقارب نصف كيلوواط.

بدون التأمين المناسب باستخدام أجهزة معقولة، يمكن لشاحن يعمل بالطاقة الشمسية مكون من 60 خلية أن يفقد ما يصل إلى 75% من إنتاجه من الطاقة إذا تم تغطية خلية واحدة فقط!

بالنظر إلى جميع الظروف، من المرجح أن تنخفض إشعاعات جميع خلايا اللوحة بسبب أنواع مختلفة من الغطاء الغائم. وهذا يُسبب ضررًا كبيرًا.

 

إنفوجراف - الأضرار النموذجية للألواح الكهروضوئية الشمسية في المنشآت المنزلية

 

ما هو نوع التأمين المضاد المستخدم ضد التمويه؟

في بداية خطة نظام الطاقة المنزلية المعتمدة على أشعة الشمس، تم استخدام عاكس فردي لتحويل التيار المستمر الذي تنتجه الشواحن المعتمدة على أشعة الشمس إلى التيار المتردد المطلوب بواسطة الأجهزة المنزلية.

كانت هذه الجغرافيا فعالة بما فيه الكفاية عندما تم إضاءة جميع الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية في ضوء النهار الكامل.

ومع ذلك، بافتراض أن حتى واحد من الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية أصبح مغطى، فإن نتيجة النظام بأكمله سوف تتضاءل، في بعض الأحيان بشكل كبير.

الحل الأمثل هو تركيب عاكسات مصغرة على مستوى اللوحة أو مجموعة صغيرة من اللوحات. هذا القطع يُقلل الطاقة إلى جزء صغير من نظام الطاقة الشمسية.

 

عبء الطاقة الشمسية #2 - لا تعمل الألواح الشمسية في وقت المساء

على الرغم من أن البحث في أجهزة الشحن التي تعمل بالطاقة الشمسية في الليل مستمر، إلا أنها لا توجد حتى الآن في أي هيكل عملي.

تعمل الشواحن التي تعمل بأشعة الشمس بشكل أفضل في ضوء النهار الكامل خلال أربع أو خمس ساعات تقريبًا بعد الظهر. تستهلك الطاقة بسرعة في الصباح الباكر وأواخر المساء (انظر منحنى استهلاك الطاقة أدناه).

في حالة الحاجة إلى الطاقة في وقت الليل، بالنسبة لنظام الطاقة الموجه نحو الشمس خارج الشبكة على سبيل المثال، ففي هذه الحالة ستكون هناك حاجة إلى البطاريات.

يمكن أن تصل التكلفة الإضافية للبطاريات في المنشأة الموجهة نحو الشمس إلى ما يصل إلى 30٪ من التكلفة الإجمالية، وهو ما يشكل ضررًا كبيرًا.

 

على أي حال، بالنسبة لإطار ربط الهيكل، هذا ليس مثاليًا، إذ تُسحب الطاقة من الشبكة ليلًا. مع أن مالك العقار يُنسب إليه الفضل في الإنتاج الزائد من الشمس، إلا أن بضعة أيام غائمة قد تُقلل بشكل كبير من احتياطي الطاقة الشمسية المرتبط بالشبكة.

أحد الحلول هو تركيب بطاريات تخزين الطاقة المنزلية، سواءً كانت متصلة بالنظام أم لا. بهذه الطريقة، ستكون جاهزة دائمًا لتزويد الطاقة ليلًا أو أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

 

 

عيب الطاقة الشمسية #3 – المخاوف البيئية

 

العيب الثالث للطاقة المعتمدة على الشمس حيوي ولا ينبغي الحد منه - على الرغم من أنها خاملة للغاية، فإن الشواحن المعتمدة على الشمس هي ملوثات محتملة.

توفر الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية ضمانات تتراوح بين 25 و30 عامًا، مما يضمن إنتاجية تتراوح بين 85% و90% بعد ذلك. ويمكن للألواح أن تستمر في إنتاج الطاقة لمدة تصل إلى 50 عامًا.

ويبدو من المنطقي أن نفترض أن أصحاب العقارات سوف يختارون استبدال الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية قريبا من فترة الضمان، بدلا من مواجهة مستويات العائد المتناقصة، خاصة إذا استمرت الأسعار في الانخفاض.

تُطرح حاليًا آلاف، إن لم تكن ملايين، من أجهزة الشحن المعتمدة على الطاقة الشمسية، وسيتم رفضها بعد ٢٥ عامًا. إلى أين ستذهب؟

هل تحتوي الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية على مواد صناعية ضارة؟

الجزء الديناميكي من الخلية الشمسية هو السيليكون، وهو في الأساس شبه موصل مسطح. معظم مكونات اللوحة غنية بالمعادن الثقيلة، وهي ضارة بدرجات متفاوتة.

 

السؤال هو كيف يمكن التعامل معهم عندما لا تكون هناك حاجة إليهم بشكل عام؟

 

تُجرى أبحاثٌ كثيرةٌ بهدف إعادة استخدامها وتحويلها إلى ألواحٍ قابلةٍ للاستخدام، إلا أن هناك مشاكلَ خطيرةً تُواجهها. في الوقت الحالي، يبدو أن الحل الأسهل (والأخطر) هو دفنها في مكبات النفايات.

على المدى الطويل، سوف تتسرب المعادن الكبيرة إلى الغلاف الجوي، لذا فهذا ليس حلاً جيدًا على المدى الطويل.

 

إعادة الاستخدام الكامل ممكنة، لكن المشكلة تكمن في التكلفة. تكلفة إعادة تدوير الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية أعلى بكثير من تكلفة تغطيتها فقط. القصة تتطور...

أسئلة مختلفة شائعة:

هل توفر المال حقًا باستخدام الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية؟

 

إن الشواحن المعتمدة على ضوء الشمس توفر المال حقًا، وتجلب المال لأنها يمكن أن تزيد من قيمة منزلك.

 

ما هي مساوئ الطاقة الشمسية 2/3؟

 

الأعباء الثلاثة الرئيسية للطاقة المعتمدة على ضوء الشمس هي:

 

• يمكن أن تتأثر بشكل خطير بالمناخ (الضباب والأمطار الغزيرة تقلل من الإشعاع)
• لا يمكن توليد الطاقة في وقت المساء (تحتاج إلى بطاريات للأنظمة خارج الشبكة)
• من المحتمل أن تكون ضارة ويصعب إعادة استخدامها (يمكن أن تتسرب المعادن الكبيرة من مكبات النفايات)

ما هي المدة التي تدومها الشواحن المعتمدة على ضوء الشمس؟

 

تتراوح ضمانات الشركة المصنعة من 25 إلى 30 عامًا، مع ضمان إنتاج 90% بعد تلك الفترة.

يمكن لشواحن الطاقة المعتمدة على ضوء الشمس أن تستمر في توليد الطاقة لمدة تصل إلى 50 عامًا، مع انخفاض في النتيجة بنسبة 0.8% كل عام.

هل تحتاج الشواحن التي تعمل بالطاقة الشمسية إلى التعديل؟

لا تحتاج الألواح الأصلية إلى تعديل إلا إذا انخفضت النتيجة. عمومًا، يمكن إجراء اختبارات بسيطة لتحديد اللوحة المسؤولة.

الصيانة الدورية الأساسية الموصى بها هي التنظيف مرتين سنويًا لإزالة أي بقايا أو حطام. قد تتسبب البقايا والأوساخ في خسارة 2% من المحصول.

1. ما هو مصباح الشارع الشمسي LED الكل في واحد وكيف يعمل؟

2. كيفية تنظيف مصابيح الشوارع LED التي تعمل بالطاقة الشمسية - خطوة بخطوة

3. كيفية شحن مصابيح الشوارع الشمسية بدون شمس

4. مصابيح الشوارع الشمسية مقابل مصابيح الشوارع التقليدية

5. كيف تعمل مصابيح الشوارع الشمسية؟