الدليل الشامل لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية - خطوة بخطوة

إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية الطاقة الشمسية هي المصدر الأكثر فعاليةً ونظافةً للطاقة. وقد استُخدمت على نطاق واسع في العديد من الدول، وخاصةً في عصر الطاقة. الميزة الرئيسية لاستخدام هذا النوع من الطاقة الصديقة للبيئة هي عدم وجود انبعاثات ضارة في بيئتنا الحالية. كما يُمكننا استخدام أي أرض كموقع لبناء محطة طاقة شمسية. ستقدم لك هذه المقالة نبذةً عن مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، وكيفية عملها، وكيفية بناء منزل مُدار بالطاقة الشمسية. كما قدمنا معلوماتٍ حول تكلفة مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، وغير ذلك الكثير.

ما هو مصباح الشارع بالطاقة الشمسية ولماذا هو مهم؟

إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية يستخدم ضوء النهار للحصول على الطاقة. ولأن ضوء النهار كافٍ ومستمر، يُمكن استخدامه للتحكم في المنزل والمباني التجارية. بافتراض تركيب مصباح شارع يعمل بالطاقة الشمسية، فقد تحتاج إلى دفع مبلغ مُسبق. على أي حال، سيُقلل هذا من استهلاكك للطاقة بشكل كبير.

والأهم من ذلك، أنه سيقلل من عامل الاعتماد. هذا يعني أنه يمكنك التحكم في منزلك في حالات الطوارئ دون الاعتماد على نظامك الكهربائي. يمكنك استخدام الطاقة المتجددة لإنتاج الكهرباء. يمكن استخدام الطاقة المُنتجة للتبريد والتدفئة، ولأغراض أخرى عديدة.

يمكنك الاستفادة من هذا الخيار النظيف دون التسبب في أي تلوث للماء والهواء، ولن تُسهم في ارتفاع درجة حرارة الأرض. الميزة الأساسية للنباتات الموجهة لأشعة الشمس هي أنها ستقلل من استهلاكك للطاقة وتوفر عليك الكثير.

بفضل وفرة ضوء النهار، لن تواجه أي صعوبة في توليد الطاقة اللازمة لتشغيل منزلك. ستحوّل النباتات الشمسية ضوء النهار إلى طاقة، ما يضمن لك عدم انقطاع التيار الكهربائي. تتوفر أنواع مختلفة من النباتات التي تعمل بالطاقة الشمسية.

أنواع مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية

بشكل عام، استُخدمت تقنيتان رئيسيتان لاستغلال الطاقة الشمسية لتوليد الطاقة. وهما: تقنية الخلايا الكهروضوئية الشمسية، وتقنية التدفئة الشمسية. تُحوّل تقنية الخلايا الكهروضوئية ضوء الشمس مباشرةً إلى طاقة، بينما تلتقط تقنية التدفئة الشمسية حرارة الشمس. بعد التقاط الحرارة، تُحوّل إلى طاقة ميكانيكية، ثم إلى طاقة كهربائية. أما تقنية الخلايا الكهروضوئية، فتستخدم ألواحًا من أشباه الموصلات لتوليد الطاقة مباشرةً. ينبغي علينا معرفة المزيد عن هذه الأنواع.

صُممت الألواح الكهروضوئية للتحكم في الأجهزة الكهربائية. ومع ذلك، صُممت مجمعات الحرارة الشمسية لتدفئة منازلكم. تغطي هذه الألواح مساحات شاسعة، كما أنها قادرة على توفير الطاقة لمصفوفات الطاقة.

محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) تُحوّل ضوء الشمس إلى طاقة. يستخدم هذا النوع من المحطات خلايا كهروضوئية مصنوعة من مركبات السيليكون. تتوفر هذه الألواح بأشكال متنوعة، من أشهرها شواحن شمسية شبيهة بالزجاج، وشواحن شمسية رقيقة. تُعدّ خيارات الطاقة الكهروضوئية خيارًا شائعًا نظرًا لقدرتها على تخزين الطاقة الشمسية في بطاريات، كما أنها قادرة على دعم الشبكة العامة. تتطلب محطات الطاقة الكهروضوئية محولات لتحويل التيار المستمر إلى تيار متردد.

كما ذكرنا سابقًا، تُصنع ألواح الطاقة الشمسية عادةً من مواد شبه موصلة. عند سقوط فوتونات ضوء الشمس على المادة، تتولد إلكترونات حرة. تسري هذه الإلكترونات الحرة عبر المادة مُنتجةً تدفقًا كهربائيًا مباشرًا. تُعرف هذه العملية بالتأثير الكهروضوئي. يُحوّل التيار المستمر إلى تيار متردد باستخدام عاكس، ثم يُعاد تدويره في النظام. ألواح الطاقة الشمسية فريدة من نوعها في محطات الطاقة الشمسية الحرارية، حيث تستخدم تأثيرات ضوئية. أما محطات الطاقة الحرارية، فتستخدم طرقًا لنقل الحرارة السائلة. ميزة ألواح الطاقة الشمسية الحرارية هي أنها لا تعتمد على الطاقة، بل تُحوّل الفوتونات إلى طاقة.

محطة الطاقة الحرارية الشمسية

تجمع محطات الطاقة النووية الشمسية ضوء الشمس لتوليد الطاقة. وتنقسم هذه المحطات إلى ثلاثة أنواع: محطات توليد الطاقة الشمسية التقليدية، ومحطات توليد الطاقة الشمسية التقليدية. أشهرها هي محطات توليد الطاقة الشمسية التقليدية، أو ما يُعرف بالمحطات المجمعة مباشرةً. تتكون هذه الأنواع عادةً من خطوط متساوية.

ستُولّد محطات الطاقة النووية الشمسية الحرارة من ضوء الشمس، وستعمل تحت درجات حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية. هذه المنشآت متاحة للاستخدام في العقارات الخاصة والتجارية. يمكن استخدام الحرارة المُولّدة لتلبية مختلف الاحتياجات الحديثة. يستخدم CHINT أحدث التقنيات لتقديم حلول فعّالة للاستخدام التجاري والشخصي. يستخدم مُجمّعات الحرارة الشمسية الحرارة من ضوء الشمس، ثم ينقلها إلى سائل تسخين يحتوي على الماء، وسائل التدفئة، والهواء. يُشحن السائل إلى المناطق المُخصصة للحرارة.

مساحات العمل

يكمن الاختلاف الجوهري بين هذه المحطات في ابتكارها. فبينما تعتمد محطات الطاقة الكهروضوئية على الطاقة الشمسية، تستخدم الحرارة الشمسية ضوء الشمس لتسخين أي سائل، سواء كان ماءً أو هواءً، حسب الاستخدام.

استعمل

تُنتج محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الطاقة مباشرةً من الطاقة الشمسية. تُسخّن الأنظمة الحرارية السائل لنقل الطاقة. يُمكن استخدام الحرارة المُولّدة لتشغيل توربين غازي أو محرك بخاري أو ما شابه. تبلغ قدرة أنظمة الطاقة الكهروضوئية 500 ميجاوات. ومع ذلك، فإن قدرة الأنظمة الحرارية أقل من 400 ميجاوات. الاستخدام الرئيسي لمحطة الطاقة الشمسية الخاصة هو تسخين الماء. ومع ذلك، تُنتج أنظمة الطاقة الكهروضوئية الخاصة طاقة التيار المستمر من الطاقة الشمسية مباشرةً.

كيف تعمل مصابيح الشوارع بالطاقة الشمسية؟

يتألف الشاحن الشمسي من مجموعة متنوعة من الوحدات الشمسية، كل منها يتكون من بضع مئات، أو حتى آلاف، من الثنائيات الفردية التي تُسمى الخلايا الكهروضوئية. تُحوّل هذه الخلايا الضوء مباشرةً إلى طاقة كهربائية من خلال تفاعل يُعرف باسم الخلايا الكهروضوئية. عند تعريضها لشعاع ضوء الشمس، تُنتج هذه الخلايا جهدًا كهربائيًا ضئيلًا عبر أطرافها. هذا الفرق في الجهد يُمكّن الإلكترونات في جزء من الدائرة من التدفق نحو جزء آخر حيث يُمكنها إنجاز عمل مهم. تعتمد كمية الشحنة التي تعتمد عليها هذه التدفقات على مقدار الضوء الذي يسقط على الوحدة.

كلما اصطدم المزيد من الفوتونات بالوحدة، زادت الشحنات داخل الصمام الثنائي، مما أدى إلى زيادة التدفقات. ومع ذلك، لا يزال هناك عدد لا يُحصى من الإلكترونات المتاحة للنمو؛ وفي النهاية، تُستنفد جميعها. الآن، لا يحدث أي نمو إضافي للإلكترونات لأن كمية الإلكترونات الحرة قد استُنفدت. مهما طالت مدة سقوط ضوء الشمس الكافي على الوحدة، تستمر إلكترونات جديدة في الظهور على سطحها. في النهاية، عندما ينفد مخزون الإلكترونات، يتوقف الناتج عن النمو.

يُحدَّد إجمالي الطاقة المُولَّدة على المدى الطويل بمتغيرين: كمية ضوء الشمس الساقط على الوحدة خلال فترة زمنية عشوائية، ومدى كفاءة الوحدة في استخدام هذا الضوء الساقط. إذا سبق لك أن شاهدتَ يومًا مشمسًا مع وجود سحب كثيفة، فأنتَ تعرف ما أقصده فيما يتعلق بالمتغير الرئيسي. فيما يتعلق بالعنصر التالي، تُقاس الإنتاجية بـ "كفاءة تحويل الطاقة". تُقدِّر كفاءة تحويل الطاقة (PCE) مقدار ضوء الشمس الساقط على الوحدة إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.

تعليمات خطوة بخطوة لإعداد مصباح شارع يعمل بالطاقة الشمسية

يتضمن تركيب نظام طاقة شمسية لمنزلك أو عملك خطوات عديدة. الخطوة الأولى هي اتخاذ القرار. ابدأ بتحديد حجم المشروع وكمية الطاقة التي تحتاجها، ثم اختر نوع الألواح الأنسب لمساحتك. بعد ذلك، حدد مكان تركيبها في منزلك، ونوع هيكل التركيب الذي ستستخدمه. وأخيرًا، حدد ما إذا كنت ستستخدم أنظمة متصلة بالشبكة أم غير متصلة.

تتضمن المرحلة التالية تخطيط الأسلاك الكهربائية اللازمة لربط جميع الأجزاء. يمكن القيام بذلك يدويًا باستخدام صواميل وموصلات الأسلاك، إلا أن الكثيرين يفضلون الاستعانة بخبراء في هذا المجال.

المرحلة الثالثة: تركيب اللوحات في مواقعها المختارة. عند تركيبها، يجب توصيل اللوحات ببعضها البعض وببقية الدائرة عبر صناديق التوصيل. كما يجب توصيل أسلاك باللوحات لتوصيلها بصندوق القاطع الرئيسي.

بعد الانتهاء من كل ذلك، يجب تجربة اللوحات قبل توصيلها بعداد شركة الكهرباء. في حال وجود أي مشاكل أثناء الاختبار، فقد تتطلب اللوحات إصلاحات إضافية قبل بدء التركيب. بعد اكتمال عملية التركيب، تبدأ اللوحات بتزويد الكهرباء على الفور.

يعتمد قياس الوقت اللازم لتوفير طاقة كافية على عدة عوامل، منها عدد الألواح المستخدمة، وتصنيف كفاءتها، والظروف الجوية، والمسافة بين الألواح والشمس. مع ذلك، عند بدء الإنتاج، عادةً ما تُنتج الألواح فائضًا من الطاقة.

ما هي تكلفة بناء مصباح شارع يعمل بالطاقة الشمسية؟

تعتمد التكلفة على عدة عوامل، مثل المساحة، والتصميم، والمواد، والعمل، وخيارات التمويل، والحوافز التي تقدمها الجهات الحكومية، وشركات المرافق. فيما يلي ملخص للتكاليف المتعلقة ببناء نظام للطاقة الشمسية الكهروضوئية:

تخطيط الموقع

يتضمن ذلك إزالة الأراضي من أجل التنمية، وتقديم خدمات المرافق إذا لزم الأمر، وتقييم الشوارع أو طرق الوصول الأخرى، وما إلى ذلك. وتتغير التكاليف وفقًا لقواعد ومتطلبات المجتمع.

الباقة

سيحدد متخصصو الطاقة الشمسية نوع تقنية الطاقة الشمسية الكهروضوئية الأنسب لاحتياجاتك. وقد يقترحون أيضًا معدات إضافية يمكن دمجها في الخطة، بما في ذلك العاكسات والبطاريات ومنظمات الشحن وأنظمة التحكم. وحسب حجم المشروع، قد يقدمون تقييمات أولية للقدرة الإجمالية المُضافة والإنتاج السنوي للطاقة.

المواد

تختلف تكلفة الألواح باختلاف الشركة المُصنِّعة، ولكنها عادةً ما تتراوح بين 0.50 و5 دولارات أمريكية للواط. وتُحتسب تكلفة معدات التركيب وأعمال التركيب لهذا النوع من الألواح. علاوة على ذلك، يُقدِّم بعض المُصنِّعين استرداداتٍ وإعفاءاتٍ ضريبية تُخفِّض التكلفة الإجمالية للإطار.

خيارات التمويل

تتوفر أنواع مختلفة من القروض لدعم المشاريع، بدءًا من القروض المصرفية ووصولًا إلى خطط الإيجار. تُكرّس بعض المؤسسات جهودًا كبيرة لتقديم هذه المنتجات، بينما تتعامل مؤسسات أخرى مباشرةً مع البنوك ومؤسسات الائتمان. من الضروري الاطلاع على جميع الشروط المطلوبة قبل توقيع أي عقود.

برامج خصم المرافق

لدى العديد من الولايات برامج تهدف صراحةً إلى حثّ أصحاب القروض العقارية على استخدام مصادر طاقة مستدامة، مثل الطاقة الشمسية. وتشمل هذه المشاريع في الغالب دعمًا ماليًا إلى جانب الدعم التقني.

تبلغ التكلفة الاعتيادية لتركيب وصيانة نظام كهروضوئي خاص 3.50 دولار أمريكي لكل واط مُركّب. ويشمل ذلك العمل والمواد والتراخيص والتقييمات والرسوم وتكاليف التمويل، وما إلى ذلك، ولكنه لا يُغطي أي دوافع قد تكون متاحة.

كم من الوقت يستغرق بناء مصباح الشارع بالطاقة الشمسية؟

يستغرق بناء هيكل محدود النطاق عادةً حوالي نصف عام، ولكن قد يختلف الوقت. أما المشاريع التجارية الضخمة، فقد تستغرق ما بين ١٢ عامًا ونصف. يشمل وقت البناء التخطيط، والتأجير، وتخطيط الموقع، وتركيب المعدات، والأسلاك، والسباكة، والتركيب، والمواد، والحماية، والتصميم، والجدران الجافة، والطلاء، والتشطيبات النهائية مثل التشطيب والسياج. تختلف ساعات العمل اختلافًا كبيرًا تبعًا للموقع، ونوع المواد المستخدمة، وتعقيد العمل، وعدد العمال المشاركين.

الخاتمة

يبدو مستقبل الطاقة مشرقًا في إنارة الشوارع بالطاقة الشمسية. ومع تطور التكنولوجيا وانخفاض التكاليف وتزايد الطلب، نتوقع استمرار هذا التوجه. في الواقع، ووفقًا لوكالة الطاقة الدولية، تضاعف الاهتمام العالمي بمصادر الطاقة المتجددة خمسة أضعاف منذ عام 2000 تقريبًا. وبحلول عام 2050، تتوقع الوكالة أن يصل إجمالي الطلب السنوي على التقنيات النظيفة إلى 400 مليار دولار أمريكي سنويًا. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى زيادات إجمالية في الطاقة الإنتاجية تبلغ حوالي 400 جيجاواط حول العالم.

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؟

6. كيف يمكن لإضاءة الشوارع بالطاقة الشمسية تعزيز التغيير الإيجابي

7. كيف تُحسّن مصابيح الشوارع الشمسية حياتنا؟