كيف تعمل مصابيح الشوارع الهجينة التي تعمل بالطاقة الشمسية والرياح

أعمدة إنارة الشوارع الهجينة التي تعمل بالطاقة الشمسية والرياحهي نوع من مصابيح الشوارع التي تعمل بالطاقة المتجددة، تجمع بين تقنيات توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مع تقنية تحكم ذكية. بالمقارنة مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، قد تتطلب أنظمة أكثر تعقيدًا. يشمل تكوينها الأساسي ألواحًا شمسية، وتوربينات رياح، ووحدات تحكم، وبطاريات، وأعمدة إنارة، ومصابيح. على الرغم من كثرة المكونات المطلوبة، إلا أن مبدأ تشغيلها بسيط نسبيًا.

مبدأ عمل مصابيح الشوارع الهجينة التي تعمل بالطاقة الشمسية والرياح

يحوّل نظام توليد الطاقة الهجين الذي يجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية طاقة الرياح والضوء إلى طاقة كهربائية. تستخدم توربينات الرياح الرياح الطبيعية كمصدر للطاقة، حيث يمتص الدوار طاقة الرياح، مما يؤدي إلى دوران التوربين وتحويلها إلى طاقة كهربائية. يتم تقويم التيار المتردد وتثبيته بواسطة وحدة تحكم، ثم تحويله إلى تيار مستمر، والذي يُشحن بعد ذلك ويُخزن في مجموعة من البطاريات. وباستخدام التأثير الكهروضوئي، تُحوّل الطاقة الشمسية مباشرةً إلى تيار مستمر، والذي يمكن استخدامه لتشغيل الأحمال الكهربائية أو تخزينه في البطاريات كاحتياطي.

ملحقات إنارة الشوارع الهجينة التي تعمل بالطاقة الشمسية والرياح

وحدات الخلايا الشمسية، وتوربينات الرياح، ومصابيح LED الشمسية عالية الطاقة، ومصابيح إمداد الطاقة منخفضة الجهد (LPS)، وأنظمة التحكم الكهروضوئية، وأنظمة التحكم في توربينات الرياح، والخلايا الشمسية التي لا تحتاج إلى صيانة، وأقواس وحدات الخلايا الشمسية، وملحقات توربينات الرياح، وأعمدة الإنارة، والوحدات المدمجة، وصناديق البطاريات تحت الأرض، وغيرها من الملحقات.

1. توربينات الرياح

تحوّل توربينات الرياح طاقة الرياح الطبيعية إلى كهرباء وتخزنها في بطاريات. وتعمل بالتزامن مع الألواح الشمسية لتوفير الطاقة لأعمدة الإنارة. وتختلف قدرة توربينات الرياح تبعًا لقدرة مصدر الضوء، وتتراوح عمومًا بين 200 و300 و400 و600 واط. كما تختلف فولتية الخرج، وتشمل 12 و24 و36 فولت.

2. الألواح الشمسية

تُعدّ اللوحة الشمسية المكوّن الأساسي لأعمدة إنارة الشوارع التي تعمل بالطاقة الشمسية، وهي أيضاً أغلى مكوناتها. تقوم هذه اللوحة بتحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء أو تخزينها في بطاريات. ومن بين أنواع الخلايا الشمسية العديدة، تُعدّ خلايا السيليكون أحادية البلورة الأكثر شيوعاً وعملية، إذ توفر أداءً أكثر استقراراً وكفاءة تحويل أعلى.

3. وحدة التحكم بالطاقة الشمسية

بغض النظر عن حجم المصباح الشمسي، يُعدّ جهاز التحكم بالشحن والتفريغ عالي الأداء أمرًا بالغ الأهمية. ولإطالة عمر البطارية، يجب التحكم في ظروف الشحن والتفريغ لمنع الشحن الزائد والشحن العميق. في المناطق ذات التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة، ينبغي أن يتضمن جهاز التحكم المؤهل خاصية تعويض درجة الحرارة. علاوة على ذلك، يجب أن يشتمل جهاز التحكم الشمسي على وظائف التحكم في إضاءة الشوارع، بما في ذلك التحكم في الإضاءة والتحكم في المؤقت. كما ينبغي أن يكون قادرًا على إيقاف تشغيل الحمل تلقائيًا في الليل، مما يُطيل مدة تشغيل مصابيح الشوارع في الأيام الممطرة.

4. البطارية

نظرًا لعدم استقرار الطاقة المُدخلة لأنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية، غالبًا ما يكون نظام البطاريات ضروريًا لاستمرار التشغيل. ويتبع اختيار سعة البطارية عمومًا المبادئ التالية: أولًا، مع ضمان إضاءة ليلية كافية، يجب أن تخزن الألواح الشمسية أكبر قدر ممكن من الطاقة، مع قدرتها أيضًا على تخزين طاقة كافية لتوفير الإضاءة خلال الليالي الممطرة والغيوم المتواصلة. لن تفي البطاريات ذات السعة الصغيرة بمتطلبات الإضاءة الليلية. أما البطاريات ذات السعة الكبيرة جدًا، فلن تستنفد طاقتها بشكل دائم فحسب، مما يُقصر عمرها الافتراضي، بل ستكون أيضًا مُهدرة للطاقة. يجب أن تتناسب سعة البطارية مع الخلية الشمسية والحمل (عمود الإنارة). يمكن استخدام طريقة بسيطة لتحديد هذه العلاقة. يجب أن تكون طاقة الخلية الشمسية أربعة أضعاف طاقة الحمل على الأقل لكي يعمل النظام بشكل صحيح. يجب أن يتجاوز جهد الخلية الشمسية جهد تشغيل البطارية بنسبة 20-30% لضمان شحن البطارية بشكل صحيح. يجب أن تكون سعة البطارية ستة أضعاف استهلاك الحمل اليومي على الأقل. نوصي باستخدام بطاريات الجل نظرًا لعمرها الطويل وملاءمتها للبيئة.

5. مصدر الضوء

يُعد مصدر الضوء المستخدم في مصابيح الشوارع الشمسية مؤشراً رئيسياً على سلامة تشغيلها. وتُعتبر مصابيح LED حالياً أكثر مصادر الضوء شيوعاً.

تتميز مصابيح LED بعمر افتراضي طويل يصل إلى 50000 ساعة، وجهد تشغيل منخفض، ولا تتطلب عاكسًا، وتوفر كفاءة إضاءة عالية.

6. عمود الإنارة وغطاء المصباح

يجب تحديد ارتفاع عمود الإنارة بناءً على عرض الطريق، والمسافة بين المصابيح، ومعايير إضاءة الطريق.

منتجات تيانشيانغتستخدم هذه التقنية توربينات رياح عالية الكفاءة وألواح شمسية عالية التحويل لتوليد طاقة متكاملة ثنائية المصدر. فهي قادرة على تخزين الطاقة بثبات حتى في الأيام الغائمة أو العاصفة، مما يضمن إضاءة مستمرة. وتستخدم المصابيح مصادر إضاءة LED عالية السطوع وطويلة العمر، مما يوفر كفاءة إضاءة عالية واستهلاكًا منخفضًا للطاقة. أما أعمدة المصابيح ومكوناتها الأساسية، فهي مصنوعة من فولاذ عالي الجودة مقاوم للتآكل والرياح، بالإضافة إلى مواد هندسية أخرى، مما يُمكّنها من التكيف مع الظروف المناخية القاسية، مثل درجات الحرارة المرتفعة والأمطار الغزيرة والبرد القارس في مختلف المناطق، وبالتالي إطالة عمر المنتج بشكل ملحوظ.