عمود ذكي هجين بطاقة الرياح والشمس بارتفاع 11m · للجامعات والحدائق — شحن مدمج للمركبات الكهربائية

يجمع العمود الذكي الهجين بطاقة الرياح والشمس بارتفاع 11m · للجامعات والحدائق بين توربين رياح بمحور رأسي بقدرة 500 W، وقدرة شمسية أحادية البلورة تبلغ 300 W، وتخزين ببطاريات فوسفات حديد الليثيوم بسعة 10 kWh، وتغذية احتياطية من الشبكة، ضمن هيكل متعدد الوظائف بارتفاع 11 m. ويضم تكوينه الذي يجمع 10 وظائف في 1 وحدتي إنارة بقدرة 80 W لكل منهما، والمراقبة، والرصد البيئي، والاتصالات، والإذاعة العامة، والمساعدة في حالات الطوارئ، وعرض المعلومات، ونظام شحن بالتيار المتردد بقدرة 7 kW وموصلين، لخدمة البنية التحتية للجامعات والحدائق.

بنية النظام

يحدد تصميم hybrid12 عمودًا فولاذيًا مثمن المقطع ومتدرج التضيق، يبلغ مقاسه نحو 450 mm عند القاعدة و150 mm عند القمة، بتشطيب برونزي عتيق وفق الرمز RAL 8011. ويشكّل الجزء السفلي بارتفاع 2.2 m خزانة الشحن نفسها؛ إذ يتصل بجسم العمود ضمن هيكل فولاذي واحد ملحوم بصورة متصلة. ولا توجد قاعدة شاحن منفصلة. ويتطلب الوصول إلى البطارية، وعناصر التحكم بالشحن، ومعدات الحماية، وتنظيم الكابلات تنسيق تخطيط الحجرات الداخلية.

يتألف التكوين المرجعي من 64 عمودًا بتباعد اسمي قدره 35 m، وفق هندسة الموقع وحسابات الإنارة. وتجمع كل وحدة التوليد المتجدد والتخزين والإنارة والخدمات المتصلة على أساس واحد. ويجب أن تراعي الهندسة الإنشائية الشاشة بأبعاد 1.28 × 2.56 m، والأحمال الديناميكية للتوربين، وحوامل الألواح الشمسية، وفتحات الصيانة، والتعرض المحلي للرياح. ولا يمكن تحديد تصنيف رقمي لتحمل الرياح دون استكمال الحسابات الإنشائية وتصميم الأساسات.

المواصفات الفنية

يعتمد الإصدار بارتفاع 11 m على مواصفات مكوناته المقدمة، بدلًا من القيم الافتراضية العامة لفئة المنتج. وعلى وجه الخصوص، تبلغ الفعالية الضوئية لوحدات الإنارة 150 lm/W، بدلًا من قيمة القالب البالغة 170 lm/W. وتصف الأرقام التالية التكوين المطلوب؛ ويجب تأكيد تصنيفات الأغلفة وحدود التشغيل والعمر المستهدف بالرجوع إلى المكونات المختارة ووثائق المشروع قبل الشراء.

توليد الطاقة من الرياح والشمس

التوربين المثبت عند القمة هو توربين داريوس بمحور رأسي وتكوين شبيه بحرف إتش، بقدرة 500 W، ويضم 3 شفرات رأسية مستقيمة، وحيز دوّار بأبعاد 800 × 1,100 mm، وضوء تحذير جوي أحمر بصمام ثنائي باعث للضوء. والقدرة المقننة هي قيمة مدونة على لوحة البيانات عند سرعة رياح مقننة غير محددة، وليست إنتاجًا مستمرًا. اطلب منحنى القدرة وخصائص بدء الدوران وترتيبات الكبح وحدود الاهتزاز والبيانات الصوتية. ويوفر المعيار IEC 61400-2:2013 الإطار الهندسي وإطار السلامة ذوي الصلة لتوربينات الرياح الصغيرة.

يتألف النظام الشمسي الفرعي من 2 لوحين أحاديي البلورة بلون أسود داكن، بقدرة 150 W لكل منهما، على حوامل متناظرة موجهة شرقًا وغربًا، بهيئة إطار مثلثي وبزاوية ميل 15°. وتبلغ قدرتهما الإجمالية 0.30 kWp في ظروف الاختبار القياسية. ويعتمد الإنتاج الفعلي على التظليل ودرجة الحرارة وتراكم الأوساخ والاتجاه وفواقد التحويل. أجرِ نمذجة لكل اتجاه على حدة باستخدام أداة تقدير الإنتاج الكهروضوئي، الإصدار 8، التي طورها المختبر الوطني للطاقة المتجددة ويتولى صيانتها المختبر الوطني للجبال الصخرية؛ ولا تمثل هذه الصفحة محاكاة مكتملة للموقع.

تخزين البطارية وأولويات الأحمال

تحتوي قاعدة العمود على بطارية فوسفات حديد الليثيوم بسعة اسمية 10 kWh، ووحدة تحكم شمسية لتتبع نقطة القدرة القصوى. ويحتاج توليد الرياح أيضًا إلى مقوّم ووحدة تحكم وترتيب للكبح أو تحويل الطاقة إلى حمل تبديد، على أن تكون متوافقة؛ فوجود مدخل شمسي لتتبع نقطة القدرة القصوى وحده لا يثبت توافق النظام مع التوربين. ويجب أن يحدد التصميم الكهربائي جهد البطارية وقدرة العاكس والعزل وتنسيق الحماية والتحويل بين مصادر التغذية. ويتناول المعيار IEC 62619:2022 متطلبات السلامة لبطاريات الليثيوم الصناعية، بما فيها التطبيقات الثابتة.

لحساب توضيحي لمدة التشغيل المستقل، افترض سعة بطارية قابلة للاستخدام بنسبة 80% وكفاءة لمسار التفريغ قدرها 90%. عندئذ تكون الطاقة المتاحة عند الأحمال 10 × 0.80 × 0.90 = 7.2 kWh. وعند تشغيل حمل الإنارة وحده بقدرة 160 W، تعادل هذه الطاقة 45 ساعة. وتقل هذه المدة مع أحمال الكاميرا والشبكة والمستشعرات والسماعات والشاشة والاستعداد؛ كما تتأثر النتيجة بدرجة الحرارة وتقادم البطارية وإعدادات الاحتياطي وحدود العاكس.

تستهلك جلسة شحن بقدرة 7 kW لمدة 1 ساعة نحو 7 kWh قبل فواقد التحويل، أي ما يقارب كامل الطاقة التوضيحية المتاحة من البطارية والبالغة 7.2 kWh. ولذلك لا يستطيع نظام الطاقة المتجددة الفرعي دعم الشحن وتشغيل الإعلانات دون قيود بصورة مستقلة. خصص دوائر ذات أولوية للإنارة والاستغاثة والاتصالات الأساسية، مع اعتبار شحن المركبات الكهربائية والشاشة أحمالًا اختيارية أو مدعومة بالشبكة. ويتطلب التشغيل المتصل بالشبكة أيضًا موافقات الربط المحلية ذات الصلة.

الإنارة والمقارنة بالأنظمة التقليدية

يرتفع ذراعان متناظران بطول 1.5 m وميل +8°، ويحملان وحدتي إنارة بصمامات ثنائية باعثة للضوء بقدرة 2 × 80 W ودرجة حرارة لونية 4,000 K. وعند الفعالية الضوئية المحددة البالغة 150 lm/W، يبلغ التدفق الضوئي الاسمي الإجمالي 24,000 lm. وينبغي أن يستند اختيار وحدات الإنارة ووثائق سلامتها إلى المعيار IEC 60598-1:2024. وتظل استضاءة الطرق أو ممرات المشاة والتجانس والوهج وتسرب الضوء بحاجة إلى تصميم ضوئي يستخدم التوزيع البصري الفعلي.

مقارنةً بتركيب تقليدي توضيحي يسحب إجمالًا 300 W، يخفض زوج وحدات الإنارة بقدرة 160 W الطلب الكهربائي الموصول للإنارة بنسبة 46.7%. وعند التشغيل 12 ساعة ليلًا و365 يومًا سنويًا، ينخفض الاستهلاك من 1,314 إلى 700.8 kWh لكل عمود، بوفر يبلغ 613.2 kWh. وهذه مقارنة قائمة على القدرة؛ ويجب إثبات تكافؤ الإضاءة بصورة منفصلة. ولا تشمل هذه المقارنة تحديدًا إنتاج الطاقة المتجددة أو التعتيم أو الأحمال الأخرى للعمود الذكي.

المراقبة والمستشعرات والاستجابة للطوارئ

تثبت الكاميرا الأسطوانية المحددة بدقة 4 MP على حامل بذراع قصيرة بطول 300 mm، وتوفر إضاءة اسمية بالأشعة تحت الحمراء حتى 50 m. وتعتمد مسافة التعرف على الهوية على اختيار العدسة وإضاءة المشهد والطقس والضغط وحجم الهدف. وتجمع الحزمة البيئية العلوية 12 معلمة للأرصاد الجوية وجودة الهواء، بما فيها المطر واستشعار أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد النيتروجين والأوزون. وينبغي أن تحدد وثائق الشراء جميع قنوات القياس ونطاقاتها ودقتها وفترات المعايرة ومتطلبات استبدال المستشعرات.

تستخدم الإذاعة العامة 2 سماعتين عموديتين متناظرتين تعملان ببروتوكول التحكم بالنقل وبروتوكول الإنترنت، بقطر يقارب 100 mm وطول 500 mm لكل منهما، وقدرة مقننة 30 W وقيمة محددة 93 dB. وتثبت الأغلفة النحيفة المصنوعة من الألومنيوم المثقب بمحاذاة سطح وجهين مسطحين متقابلين من العمود، وبلون مطابق للرمز RAL 8011. ويلزم تأكيد المسافة المرجعية وظروف القياس للقيمة 93 dB. وينبغي أن يؤدي تفعيل الاستغاثة إلى تشغيل تسلسل متفق عليه يشمل ربط الكاميرا وإنذار الاستغاثة والبث الطارئ.

شحن المركبات الكهربائية المدمج وشاشة المعلومات

يشغل شاحن التيار المتردد بقدرة 7 kW الجزء الإنشائي السفلي بارتفاع 2.2 m، ويضم 2 موصلين من النوع 2، وكابلات شحن حلزونية بطول 5 m، وشاشة لمس، وزر إيقاف طارئ، وباب صيانة. وإلى أن يؤكد خلاف ذلك، اعتبر 7 kW القدرة الإجمالية المشتركة للنظام، وليس 7 kW لكل موصل في الوقت نفسه. ويغطي المعيار IEC 62196-2:2025 التوافق البُعدي لموصلات التيار المتردد؛ ويجب تأكيد الإصدار المتعاقد عليه والتقارير الداعمة.

تحدد واجهة الشحن استخدام OCPP 1.6J للاتصال بالنظام الخلفي وسجلات المعاملات والتحكم عن بعد ووظائف إدارة الشحن المدعومة. ولا يعد دعم البروتوكول وحده دليلًا على الحصول على شهادة مستقلة؛ إذ يوفر برنامج تحالف الشحن المفتوح لمنح شهادات OCPP 1.6 مسارًا منفصلًا لإثبات المطابقة. ويجب أن يحدد جدول المتطلبات الهندسية أيضًا الحماية الكهربائية والتأريض ومتطلبات القياس وتوزيع الأحمال وسلوك الموصلين عند محدودية قدرة الشبكة.

تبلغ أبعاد شاشة الصمامات الثنائية الباعثة للضوء الرأسية P5 مقدار 1,280 × 2,560 mm، بمساحة 3.2768 m² وسطوع محدد يزيد على 5,000 cd/m². ويقتصر محتواها على SOLARTODO المدينة الذكية، بنص أبيض بخط خالٍ من الزوائد على خلفية زرقاء داكنة، دون صور إضافية. احصل على متوسط الطلب الكهربائي وأقصاه قبل تحديد مقاس خط التغذية؛ فأبعاد الشاشة وسطوعها لا يحددان استهلاكها. واضبط جداول التعتيم وأوقات إطفاء الشاشة مراعاةً للمساكن القريبة والمناطق الحساسة للحياة البرية.

المراقبة السحابية

تستخدم نقطة وصول واي فاي 6 المعيار 802.11ax، بمواصفة إجمالية اسمية تبلغ 1.8 Gbps ودعم حتى 256 جهازًا مرتبطًا في ظروف يحددها المورد. وتثبت بمحاذاة وجه مسطح من العمود على ارتفاع 8.7 m، بغلاف مطابق للون التشطيب الفولاذي ليبدو متصلًا به بصريًا. ولا تضمن هذه الأرقام معدل نقل بيانات محددًا لكل جهاز. وتتحدد جودة الخدمة العملية بحسب سعة الربط بالشبكة الرئيسية والتغطية اللاسلكية وتخطيط القنوات وحركة البيانات المتزامنة.

لتخطيط إدارة يشمل 64 عمودًا، حدد معرفات فريدة للأصول وواجهات تشغيلية منفصلة للطاقة والإنارة والشحن والإنذارات والقراءات البيئية. وينبغي أن يحدد التكامل السحابي الطوابع الزمنية ومؤشرات البيانات المفقودة وأدوار الوصول وإدارة البرامج الثابتة وسياسات الاحتفاظ بالبيانات. ويمكن توفير الربط بالشبكة الرئيسية عبر إيثرنت سلكي أو بوابة 4G/5G محددة بصورة منفصلة؛ أما شبكة الاتصال بعيدة المدى منخفضة الطاقة فتتطلب واجهة مختارة صراحةً. ويجب تحديد رسوم الاشتراكات وباقات شرائح الاتصال ومساحة تخزين التسجيلات في عرض السعر.

التطبيقات والسيناريو التمثيلي

سيناريو تمثيلي — حرم جامعي وحديقة عامة في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا يضمان 64 عمودًا: افترض ممرًا مفتوحًا للمشاة ومواقف سيارات مختارة وتباعدًا اسميًا قدره 35 m. وهذا مثال تخطيطي، وليس مشروعًا منفذًا موثقًا. ويبلغ إجمالي التكوين 19.2 kWp من الطاقة الشمسية، و32 kW من القدرة الاسمية لتوربينات الرياح، و640 kWh من التخزين الاسمي، و10.24 kW من الطلب على الإنارة. وإذا عملت جميع الشواحن بقدرة 7 kW في الوقت نفسه، فسيتطلب الشحن وحده 448 kW.

لتقدير توضيحي يعتمد على الشمس وحدها، فإن 0.30 kWp × 5 ساعات شمس مكافئة يوميًا × معامل أداء 0.80 يعطي 1.2 kWh لكل عمود يوميًا، أو 438 kWh سنويًا. وعند 64 عمودًا، يعادل ذلك 28,032 kWh سنويًا قبل فواقد التخزين الإضافية أو خفض الإنتاج. ويُستبعد إنتاج الرياح لعدم تقديم قياسات لمورد الرياح أو منحنى قدرة متحقق منه. تحقق من الطاقة المتاحة قبل تحديد جداول تشغيل الشاشة أو التعهد بتوافر الشحن.

تحليل الاستثمار بنظام الهندسة والتوريد والإنشاء وهيكل التسعير

الفئات التجارية المقدمة هي قيم تقديرية بالدولار الأمريكي لكل عمود، وليست عرض سعر متحققًا منه لجميع مكونات hybrid12. وتتطلب البطارية بسعة 10 kWh والشاحن ثنائي الموصل وحزمة الاستشعار ذات 12 معلمة والتوربين والشاشة الكبيرة قائمة مواد مؤكدة. ويجب ألا يُفسر أدنى مستوى سعري منشور على أنه ضمان لشمول التكوين بالكامل. قارن العروض على أساس معدات متماثلة ونطاق أعمال مدنية ووجهة ومتطلبات قبول متماثلة.

التسليم على ظهر السفينة والتسليم في مقر البائع ترتيبان مختلفان؛ ويجب إسناد النطاق المقدم للمعدات وحدها إلى أساس تعاقدي متفق عليه وعدده 1. ولا يشمل التسليم بالتكلفة والتأمين والشحن تلقائيًا رسوم الاستيراد أو النقل الداخلي أو التفريغ. وينبغي أن يحدد عقد الهندسة والتوريد والإنشاء هندسة الأساسات والتوريد والتركيب ومد الكابلات واختبارات الحماية والتهيئة وسجلات التشغيل الأولي والضمان لمدة 1 سنة. ويجب النص صراحةً على شمول أو استثناء ترقيات مرافق الخدمات وظروف التربة غير المعتادة والتصاريح واشتراكات الاتصالات والضرائب.

للمرجع الذي يضم 64 عمودًا، يبلغ إجمالي نطاق الهندسة والتوريد والإنشاء قبل الخصم دولار أمريكي 102,400–371,200. وتشير فئة 50+ إلى خصم 5%، رهنًا بتأكيد كتابي للبنود المؤهلة؛ ولا ينبغي تطبيق هذا التخفيض تلقائيًا على الشحن والضرائب والعمالة في الموقع. ويبلغ إجمالي التوزيع التفصيلي المصاحب دولار أمريكي 4,642 لكل عمود، وهو ورقة عمل توضيحية لإعداد الميزانية، وليس تسعيرًا للمكونات معتمدًا من المورد أو عرضًا ملزمًا.

لتوضيح شفاف لفترة الاسترداد من الطاقة وحدها، افترض سعر كهرباء قدره دولار أمريكي 0.15/kWh. وتوفر مقارنة الإنارة دولار أمريكي 91.98 سنويًا، بينما يعوض الإنتاج الشمسي البالغ 438 kWh، عند استهلاكه ذاتيًا بالكامل، دولار أمريكي 65.70 إضافية، ليبلغ إجمالي المنفعة السنوية دولار أمريكي 157.68 لكل عمود. وتستبعد هذه الحسابات قيمة إنتاج الرياح وإيرادات الشحن والإعلانات والاستهلاك المساعد وتكاليف الخدمة. وعند تكلفة دولار أمريكي 4,642، تبلغ فترة الاسترداد البسيطة على أساس المنفعة الإجمالية نحو 29.4 سنة؛ وهذا ليس توقعًا للعائد صالحًا للاعتماد التمويلي.

إذا بلغت تكلفة تركيب إنارة تقليدية افتراضيًا دولار أمريكي 1,500، فإن الاستثمار الإضافي يبلغ دولار أمريكي 3,142، وتبلغ فترة استرداده على أساس المنفعة الإجمالية نحو 19.9 سنة عند المنفعة نفسها البالغة دولار أمريكي 157.68. ولا يتضمن البديل التقليدي خدمات ذكية مكافئة. ويؤدي افتراض مخصص صيانة إضافي سنوي قدره دولار أمريكي 100 إلى خفض صافي المنفعة إلى دولار أمريكي 57.68، وإطالة فترة استرداد الاستثمار الإضافي إلى 54.5 سنة. وتتطلب استبدالات البطارية والتمويل وتدهور الأداء والخصم المالي تحليلًا لدورة الحياة.

خيارات الدفع المقدمة للتفاوض هي 30% بتحويل مصرفي و70% مقابل بوليصة الشحن، أو 100% باعتماد مستندي مستحق لدى الاطلاع. ويمكن مناقشة التمويل للمشروعات التي تتجاوز دولار أمريكي 1,000,000، وفق شروط الأهلية والموافقة. وتتطلب مراحل الإنشاء ضمن عقد الهندسة والتوريد والإنشاء وتواريخ بدء الضمان اتفاقًا منفصلًا. أرسل عدد الأعمدة والوجهة ورسومات الموقع والوحدات المطلوبة إلى [email protected] لإجراء مراجعة موثقة للنطاق والشروط التجارية.

الشراء والقبول

بالنسبة إلى الوحدات بارتفاع 11 m، اطلب الحسابات الإنشائية ورسومات الأساسات وتفاصيل الحماية من التآكل والمخططات الكهربائية ووثائق البطارية وملفات القياسات الضوئية وإجراءات الاختبارات الوظيفية. وتشمل قائمة المعايير المقدمة GB/T 37024، الذي يتطلب توضيح عنوانه الدقيق وإصداره ومدى انطباقه. وتحدد مراجع اللجنة الكهروتقنية الدولية المتطلبات الفنية ذات الصلة؛ ولم تُقدم شهادات خاصة بالمنتج. ويظل تصنيف IP66 والتشغيل من −40°C إلى +55°C والعمر التصميمي الإنشائي البالغ 25 سنة أهدافًا تتطلب التأكيد، وليست تصنيفات متحققًا منها للنظام بالكامل.

قبل طلب 64 وحدة، أكد تقاسم قدرة الشحن والطلب الكهربائي للشاشة وأبعاد البطارية وأدلة اعتماد التوربين وإمكانية الوصول للصيانة وسلوك النظام في الطوارئ عند تعطل مصادر التغذية. استعرض جميع منتجات إنارة الشوارع الذكية «عمود متعدد الوظائف يجمع 10 وظائف في 1»، أو هيّئ نظامك عبر الإنترنت، أو اطلب عرض سعر مخصصًا. وللاطلاع على أسس تحديد قدرة شمسية 300 W وتخطيط تخزين بسعة 10 kWh، تعرّف على الطاقة الهجينة وتصميم الإنارة الذكية قبل اعتماد المواصفات النهائية للمشروع.